程福龙,薄长明,李仕锦, 苏建东
(中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300381)
我国新能源汽车发展的主要战略[1]:(1)确立纯电驱动的技术转型战略,把电动汽车发展战略从企业战略和行业战略上升为国家战略;(2)坚持“三纵三横”的研发布局。其中,混合动力汽车不依赖基础设施,技术难度相对较小,且能够取得明显的节能减排效果,将作为近中期我国汽车产业技术升级的主要措施,纯电动汽车由于完全摆脱对石油的依赖,将作为战略转型的主要方向,燃料电池仍然作为未来产业技术制高点的储备技术。(3)实施“两头挤”的产业化推进战略,一方面重点发展在我国具有市场、产业优势的纯电动小型车,另一方面与我国公交优先的战略相匹配,在政策容易覆盖的公共交通领域大力发展纯电驱动汽车,最终实现向中高级或者主力车型的电动化推进。
我国《新能源汽车产业发展规划》草案中提出,2020年插电式混合动力、纯电动汽车保有量达到500万辆;混合动力汽车为代表的节能汽车达到1500万辆。纯电动车2015年160万辆,2020年360万辆。短期内,电动客车机会优于电动乘用车。按照一辆锂电HEV、PHEV和EV电池容量分别为2、15、30 kWh计,我们预计2015年、2020年全球电动汽车对锂电池的需求达到4500万kWh和9500万kWh。再考虑到小型锂电需求的持续增长,预计2015年、2020年全球锂电池产值分别达到400亿美元和750亿美元,相比2009年的80亿美元,分别增长4倍、8倍。
国资委于2010年组织16家大型央企成立电动汽车产业联盟,2011年3月又新加入4家,联盟分为三个专业委员会:整车与电驱动专委会、电池专委会和充电设施与服务专委会,近三年(2010~2012年)国有资本经营预算中拨出50亿元专项资金,以资本金注入的方式,支持中央企业电动车产业发展。根据规划要求以及联盟成员分工和执行规划进度情况,分年度对有关联盟成员予以重点支持。
国资委将积极争取国家有关方面和金融机构对央企发展电动车产业的政策和资金支持,并在央企绩效考核中给予政策性倾斜:
(1)对联盟成员自主研发电动车产业所投资金,计入企业当年收益;
(2)国资委对企业发展电动车产业注入的资本金暂不计入企业当年国有资本考核,可在企业完成三年规划任务后,再纳入企业绩效考核(EVA考核)。
1.2.1 三年规划目标
以整车及电驱动系统、电池和充电及服务企业为核心,与上、下游关键零部件和配套服务企业共同建立央企电动车产业联盟,打造央企电动车发展自主创新平台。重点支持电动车基础共性技术、充电技术、设施建设的发展和标准化建设。通过企业资源的有效配置和协调发展,以整车带动电池、电机及系统的技术进步,以提升电池、电机性能与技术水平,推动整车的技术升级。整车、电池、充电及服务企业积极协同,以示范运营为切入点,同步开展电动车示范推广应用与充电设施及服务体系建设。
1.2.2 总体目标
到2012年,央企电动车产业化发展处于国内领先地位,电动轿车产销量达到国内同类车型产销量的50%以上,率先实现城市通勤使用的小型电动轿车(A0级)的商品化,初期目标价10万元左右,国家给予政策补贴后的价格力争控制在6万元以下,实现用户买得起、用得起,企业造得起的发展目标。
2012年目标如表1所示。
2015年目标如表2所示。
整车课题如表3所示。
电驱动课题如表4所示。
电池课题如表5所示。
充电课题如表6所示。
表1 2012年目标
表2 2015年目标
表3 整车课题
表4 电驱动课题
表5 电池课题
表6 充电课题
3.2.1 新材料开发
在电极材料方面,由于磷酸铁锂安全性和性能都非常好,现在各国都在重点技术攻关。但据统计,目前全球90%的电动车车型使用的是日韩的电池,技术路线以锰酸锂加三元材料为主。日本、韩国已把锰酸锂电池成功地应用到了电动汽车上。
正极材料:与锰酸锂相比,磷酸铁锂的容量密度更高;充放电寿命更长,前者为500次以上,后者可达1500次以上;工作温度区间更大,前者为0~50℃,后者则为-40~70℃[2]。因此,在锂离子电池中,磷酸铁锂电池最被看好。
着力建立1~2个动力电池关键原材料研发中心,提升正极、负极材料和电解质的性能,开展新型电池材料的研究。2012年研究出比容量大于250 mAh/g的正极材料,比容量大于600 mAh/g的负极材料。促进动力电池关键原材料产业化,实现国产原材料的稳定生产与供应。
3.2.2 电池的研发与产业化
建立国家动力电池工程技术中心,合理布局电池产业化基地,实现电池的技术和生产的产业化目标,产业化基地不仅有电池制造企业,也要有电池回收循环利用企业,以保证资源的重复利用。
近期(2012年前)以现有相对成熟的电化学体系为主,开发满足现有市场需求及联盟内部过渡车型需求的动力电池系统。实现动力电池的批量化生产。在联盟内部初步建立起电池完整的上下游产业链,突破动力电池从原材料、电极、单体到系统等主要生产环节的技术瓶颈,为整车提供安全可靠的动力电池系统。产业化的单体电池比能量达到150 Wh/kg,系统比能量达到100 Wh/kg以上,系统循环寿命稳定达到1500次,至少形成30亿瓦时产能(约15万辆纯电动车),成本控制在3元/瓦时以内。通过基础研究的新一代单体电池比能量大于250 Wh/kg。
中远期(2015年前)加速新型动力电池体系的研究,以满足联盟内全新电动车平台的需求。形成系列化、标准化的动力电池产品。以标准化、系列化的全新电动车平台相匹配,产业化的单体电池比能量达到200 Wh/kg,模块比能量达到180 Wh/kg,系统比能量达到150 Wh/kg以上,成本降低到2元/瓦时,循环寿命稳定达到2000次以上,可实现大规模生产。通过基础研究,采用新材料的单体电池比能量大于400 Wh/kg。
3.2.3 充电技术
采用接触式充电技术,并结合智能电网实现有序充电。充电与服务基础设施建设按照商业化运营的目标研发配套技术设备产品,建立科学的电动车充电与服务网络;开展充电设施关键技术研究;制定充电设施设计、建设管理规范和相关技术标准,研究开发充电设施接入电网、充电监控和计量计费软硬件系统。充电设施的基本功能包括:充电、监控、计量计费;扩展功能包括:电池更换、电池检测、电池维护。2012年目标为基本形成小型电动轿车小批量示范推广条件,在5个中等城市建立示范运营区,建立以能源供给和综合信息服务平台为基础的运行保障体系,搭建产品报废回收与循环再利用系统。完成100座充电站和10000个充电桩的建设。
未来10~15年,是新能源汽车产业格局的重要形成期,新能源汽车作为国资委首次推动发展的产业,国资委将在电动车产业链上协调发展,发挥引领作用。国资委电动汽车产业联盟在国资委政策的大力支持和自身的努力下,从共性技术攻关、产品开发、标准统一、整车示范运行四大环节入手,为推动国家电动汽车产业的快速发展做出积极的贡献。
[1]电源技术编辑部.新能源汽车快速步入产业化[J].电源技术,2010,34(10):984-985.
[2]电源技术编辑部.国内锂电池材料上市公司分析[J].电源技术,2010,34(9):871-874.