欧阳明高点评动力电池、插混、纯电动、燃料电池现状和未来

中国电动汽车百人会2020年度论坛媒体沟通会现场

“由补贴推动的快速增长比较脆弱，突然下降的确使人焦虑，但是由电动汽车核心技术经济性，决定的市场前景已经非常明朗。” 这是中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高，对今年新能源汽车发展的一个总结。 2019年12月23日，中国电动汽车百人会召开媒体沟通会在北京召开，欧阳明高对新能源汽车的发展热点和趋势进行了系统分析。 回顾2019年发展，欧阳明高谈到，宁德时代CTP（Cell To Pack）方案和比亚迪的“刀片电池”两种无模组技术，在动力电池领域具有里程碑意义，电池企业注意力由电芯转向电池包，为技术进步带来新方向。 在展望未来时，欧阳明高认为，未来10年内插电式混合动力汽车将会处于繁荣期，5年后将会达到高峰；到2035年纯电汽车将会成为新能源汽车的主力。氢能源在储能方面优于电池储能，未来有发展的潜力，但目前氢燃料电池在汽车上应用仍然不经济。 1电池无模组技术促进电池包能量密度再提升 电动汽车技术核心在于电池。一直以来，企业在提升电池能量密度方面，都是在电池单体上做文章，但锂离子电池现有材料体系是有瓶颈的。今年，很多企业在电池包上取得了技术突破，以宁德时代、比亚迪和蜂巢能源为代表的企业，都提出了无模组方案。 宁德时代在2019年德国法兰克福国际车展上推出了CTP方案。宁德时代方面的数据显示，采用全新CTP技术的无模组电池包，相较于目前市场上的传统电池包，在成本上，CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升了50%，投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。

宁德时代的CTP技术方案大概率采用在三元电池上，而比亚迪的“刀片电池”则是针对磷酸铁锂电池。 今年8月，比亚迪宣布将于明年5-6月推出全新一代磷酸铁锂电池，体积比能量增加50%，寿命长达8年120万公里，成本下降30%。搭载新电池，新车续航可达500-600km。这也是一种无模组方案。 在欧阳明高看来，比亚迪的新专利是将电池一片一片叠起来，叠起来刚度、强度还非常好，可以做结构件，这是很重要的创新。

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高

欧阳明高认为，磷酸铁锂电池最大的问题不是重量比能量低，而是体积比能量偏低。“因为磷酸铁锂电池的材料压实密度偏小，无模组技术就解决了这一问题。” 此外，电池单体制造成本还可以进一步下降，因为原来切的，现在不用切了。“这个是2019年很重要的创新。”欧阳明高反复说。 2插混车型将有10年繁荣期 在欧阳明高看来，插混车型将迎来快速发展期。从企业来看，今后几年，为了满足新的油耗法规，车企必须要做新能源汽车。从市场来看，消费者对插混车型的认可也会越来越高。 欧阳明高从5个方面对插混车型的优势进行了解析。 首先价格方面，插混车型的价格即便与常规混合动力车相比，仍然有优势。假如插混车型带电量为20KWh，那么电池的成本在1.5万—2万元，也就是说一辆大概20万元的插混车型，通过抵扣购置税，完全可以与常规混合动力车价格持平。 第二，使用成本低，电价要比油价便宜很多。 第三，插混车型与燃油车及普通混动车型相比，又多了路权的优势。目前除了北京，大部分地区都将插混车型归入新能源汽车领域，并不限行。欧阳明高预测，会有越来越多的地区推出限行政策，这时插混车型的路权优势便会凸显。 第四，在消费者看来，在安全性上，插混车型要比纯电动车型有更多优势。此外，插混车型能加油又能充电，便捷性也要比纯电动汽车高很多。 第五，插混车型的残值也比纯电动车型高。从中国汽车流通协会发布的2019年11月中国汽车保值率报告可以看出，插混车型的三年保值率在45%左右，纯电动车型的三年保值率仅为36%，插混车型明显要高于纯电动车型。

中国汽车流通协会发布的2019年11月中国汽车保值率报告

欧阳明高判断，到2025年，插混车型的销量将达到峰值，整个繁荣期大概会有10年左右。欧阳明高建议国内企业通过系统平台化、部件模块化的共享，来简化开发流程、降低开发成本，避免折损和浪费。

32035年纯电动汽车成为主体 “到2035年，纯电动汽车将成为主流。” 这是工信部对《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）提出的发展愿景。 欧阳明高认为，要达到这一愿景，电池需要进一步提升能量密度、降低成本，降低能耗，以及安全预警方面做文章。 首先，成本要进一步下降。2019中国动力电池成本降低到大概范围0.6元—1元/瓦时，即磷酸铁锂电池最低可以达到0.6元/瓦时。前文提到的，宁德时代和比亚迪的无模组技术，可以做到成本进一步降低，能量密度进一步提升，在欧阳明高看来是非常重要的创新。 第二，寿命质保已经能够满足消费者需求。比亚迪电动大客车现在已经提出10年100万公里的质保，能够满足商用车的使用。乘用车方面，如果是运营用的车，现在宁德时代做到5年50万公里的质保；家用轿车可以做到8年15万公里，所以寿命已经不是问题了。 第三，电动汽车的使用便捷性逐步提高。常规的电压平台可以做到半个小时到45分钟充到80%的电量，超级快充可以做到15分钟充80%的电。欧阳明高认为，纯电动汽车已经能够做到充电5分钟续航100公里。

第四，除了提高电池比能量，在欧阳明高看来，提高续驶里程更重要的是降低电耗。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）要求，到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12千瓦时/百公里。 要进一步降低能耗，需要电力电驱高度集成化。未来的发展趋势是，电机的比功率越来越大、电机控制器的体积越来越小，电机、电控和车轴都集成在一起，做小体积，以降低电耗。 当然，降低电机控制器体积的方式还有一个，采用碳化硅来代替IGBT。欧阳明高认为，采用碳化硅以后，电力电子器件的体积可以缩小80%，也有助于车辆轻量化，从而进一步降低电耗。 第五，安全理念也在升级。行业开始强调系统安全性，不是简单的单体安全性。欧阳明高认为，以前行业把所有的精力都放到单体上，现在更多的是放在系统上，例如只要把热蔓延防止住，就不会有事故。另外，现在更多强调使用安全，电池系统、整车、充电桩整个系统安全，采用预警，而不是报警。例如，电压、内短路、自放电都可以监测。

在欧阳明高看来，现在电池厂更多的在电池管理上做文章，不改变材料，因为一改变材料要么就增加成本、要么就有什么副作用等。现在是不增加成本，就改算法，或者利用大数据，这也是今年的一个技术特点。

4可再生能源制氢长续驶里程具备经济性 今年的另一个热点是氢燃料电池。“推动充电、加氢等设施建设”，氢能源首次被写入《政府工作报告》。2019年也因此被认为是中国氢能的元年。 在欧阳明高看来，如果基于化石能源，氢燃料电池汽车存在的意义不大。因此，氢能一定建立在可再生能源的基础上。 氢能的优势之一，是储能成本低。欧阳明高算了一笔账，如果不用在车上，一公斤氢可以发电34度，1000瓦时的储能成本大概是100元；但是电池的话，大约1元/瓦时，就是1000元/千瓦时。电池的储能成本是储氢成本的10倍。 氢能的优势之二，是与储电有互补性。电池是高频双向调节，氢能是低频调节，二者可以完全互补。 氢能的优势之三，氢作为商品的属性更好，可以通过储运的方式，将能源进行转移。当然，最经济的方式是长途输电、当地制氢。

燃料电池汽车

欧阳明高认为，未来可再生能源发电电价将来会极其便宜，储能的成本反倒会占很高的比例，看一种储能方式好不好，要看全链条，也就是可再生能源生产、运输、储存的成本。目前看电池的储电成本非常高；如果大规模储能的话，储氢相对有优势。 要让氢能燃料电池汽车具备合理性，还要做到哪些？为说明这一点，欧阳明高举了一组数据，可再生能源发电比例超过50%（大概2035年可以达到）；可再生能源发电的成本低到0.1元/千瓦时（目前水电是0.2元/千瓦时）；储能成本在可再生能源制、运、储、运全链条综合成本中占比达到50%—70%；另外，燃料电池的效率也足够高的时候（目前燃料电池发电效率在50%，日本想提升至60%-80%），燃料电池汽车就具备经济型了。 可见，发展燃料电池汽车的现实挑战是氢能燃料电池全链条的技术经济性。 这个挑战有多大呢？欧阳明高将燃料电池和动力电池进行对比：根据日本氢能燃料电池乘用车技术路线图，到2025年，燃料电池+氢瓶+电池的成本乐观的话，可以达到5万元；但此时我国动力电池在500公里最多是4万元。 虽然燃料电池全产业链的经济性不佳，但是储电还是要比储氢贵，所以里程越长，储氢的收益就越大。就是说储氢的成本随着里程的增长可以累计出比纯电动汽车更高的收益，来抵销掉燃料电池成本，达到平衡点。 欧阳明高认为，如果动力电池不再发生革命性变化的话，这个平衡点对乘用车来说，大概是500公里；商用车的话大约200-300公里就到平衡点了。“所以相对而言，我们认为氢燃料电池动力系统更适合于长途、大型、高速重载，应用于重型车、柴油车，锂离子电池最适合汽油车。”