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    新动力车要突破电化学的“城墙口”

                                                   新动力车要突破电化学的“城墙口”

      “动力是制约我国未来展开最为重要的问题之一。我国2018年原油产值加上净进口量达6.3亿吨,对外依存度高达69.8%。燃油轿车是否能够持续快速增加?不可能!”中国工程院院士、固体表面物理化学国家关键实验室学术委员会主任、厦门大学教授孙世刚近来在昆明进行《云南科学大讲堂》演讲时如是说。

      依据国家统计局和公安部的数据标明,我国轿车销售量惊人,连续十年位居世界第一位。2018年,全国机动车保有量达3.27亿辆,是不折不扣的化石动力消费“大户”。同年,新动力轿车保有量261万辆,居世界首位,但仅占机动车保有量的0.8%。

      依照规划,我国到2020年新动力车保有量500万辆,2030年到达8千万至1亿辆。“我们的电动车展开速度和规划世界第一,但仍然落后于规划。电动车的重要性越来越凸显,为何展开仍是相对较慢?电池功用是电动车展开的首要瓶颈!”孙世刚院士说,电动轿车与燃油车竞赛的焦点在于速度、续航路程、可靠性以及价格,进步电池能量密度是减小电池自分量、提升巡航路程的要害。

      现在,新动力轿车电池首要分为电化学动力贮存和电化学动力转化两大类,也便是人们常说的充电电池或二次电池,以及燃料电池。按现在的途径看,锂离子电池更适合代替汽油机,而氢燃料电池更适合代替柴油机。一般轿车加一次油行驶500公里左右,新动力轿车要到达这一方针,要求电池的能量密度高达500瓦时/千克,相应的电极容量为正极材料需大于250毫安时/克,负极材料需大于1000毫安时/克。

      孙世刚院士说:“看似简略,但这中心存在许多前所未有的技术问题,需求逐一去解决。”一般,电池的能量密度取决于正极和负极材料的能量容量,其功率密度取决于正极和负极材料的倍率功用,其使用寿命取决于正极和负极材料的循环功用,而快速展开的电动车、规划储能、5G、AI等对二次电池提出了越来越高的要求,需求进一步打破从正负极材料的藩篱,组合构成不同能量和功率的锂离子电池,然后满足电池高能量密度、高功率密度、高安全性、长寿命、宽工作温度和低本钱的要求。现在,锂-硫电池、锂-空气电池或将成为下一代锂电池的首选,钠电池也成为储能电池的重要备选。

      在燃料电池方面,也有诸多难题需求霸占,因为不止是电动轿车,各种地面发电站、偏远地区动力、心脏起搏器等医疗动力、移动通讯工作都仰仗燃料电池。现在,要进步车用燃料电池的功用,提升催化材料铂族金属的利用率是最大的应战。铂族金属资源稀疏、价格昂扬,进一步改进催化剂表面结构与功用是重要的途径,现在,固体表面物理化学国家关键实验室,以及云南贵金属研究所等单位正赶紧攻关。此外,开发非贵金属催化剂也是大势所趋。

      孙世刚院士还以为,基础设施制作也是现在新动力轿车展开中面临的重要应战。到2018年末,我国累计建成公共充电桩约72.8万台,但这个制作速度,还远远跟不上新动力车增加的速度和需求。一起,依照中国轿车工程学会发布的《节能与新动力轿车路线图》,到2020年,燃料电池加氢站将超越100座;到2025年,超越300座,但截至2018年9月,我国仅有23座运营,26座在建。制作速度慢,本钱昂扬是一大原因。现在制作一座每天加注200公斤氢气的加氢站,不含土地本钱,需求800万元至1000万元人民币。

      在接受科技日报记者专访时,孙世刚院士还强调指出,现在我国亟须开发自主知识产权的电化学动力新材料、新系统、展开新机制、新理论。在现阶段,我国已有关键布局,设立了许多关键研发项目,把资金投向最要害的范畴,其中就包含了电池、电控系统等。这个过程中,人才也在不断提升。别的,全球新动力展开形势很快,作为市场竞赛主体,企业要瞄准一个方向,坚持不懈攻关,不怕失利,一个问题一个问题解决。