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专家:燃油车或二十年内退出市场 混动增程将与纯电动汽车长期并存

资讯1周前发布
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专家:燃油车或二十年内退出市场 混动增程将与纯电动汽车长期并存

文/腾讯汽车 史晓龙
新能源动力技术路线之争始终备受关注。
纯电领域的固态电池热度不减,但争议不断。东风、智己蔚来以及日产纷纷高调宣布固态电池的技术突破以及规模上车时间,丰田首席技术官也表示于2027年实现固态电池量产。
补能与续航焦虑依然普遍存在的情况下,混动(增程)依然成为主流车企在新能源赛道发力的主流动力技术路线,比亚迪,理想,问界等通过混动(增程)车型在销量上的成功,不得不让其他品牌眼红。
氢能源虽然一向被看好,但是以市场为导向的自主品牌的研发热度却一直没有韩日车企高,在氢能源技术的研发上尚未能与现代丰田等国际品牌相匹敌。
那么,氢能、插电混动和纯电动谁才是未来新能源汽车终极动力技术路线?燃油车最终何时退出?固态电池是不是纯电汽车的“终极技术”?混动技术最终也会被替代吗?
专家:燃油车或二十年内退出市场 混动增程将与纯电动汽车长期并存
林歆悠,博士、福州大学校聘教授,博士生导师,福州大学新能源汽车与智能控制团队负责人,主要研究方向为“新能源电动汽车能量管理控制策略与自动驾驶车路协同控制”。重庆大学机械传动国家重点实验室获工学博士学位,美国西弗吉尼亚大学(West Virginia University,WVU)发动机替代燃料及排放研究中心(Center for Alternative Fuel、Engine and Emissions,CAFEE)访问学者。
腾讯汽车“汽车智库”系列本期独家对话林歆悠博士,通过十个问题,全景解读以及预测未来纯电,混动(增程)以及氢能源三大新能源汽车动力技术路线的发展趋势。
核心观点
  • 1

    氢能、插电混动和纯电动这三种技术路径将根据各自的技术特性和市场适应性,在未来汽车市场中实现互补和共存。

  • 2

    混动和增程式车型仍将与纯电动汽车长期并存,其独特的续航能力在不依赖大规模充电基础设施的情况下,将使它们继续保持市场地位。

  • 3

    燃油车的退出时间将取决于多种因素,可以预见在未来二十到三十年内,随着替代技术的成熟和相关政策的推动,燃油车将逐步退出市场。

  • 4

    固态电池技术因其在安全性、能量密度和充电速度上的显著优势而备受关注,与传统锂离子电池相比,固态电池使用固态电解质,有望大幅提升电动汽车的续航和充电效率。

  • 5

    车企如

  • 6

    广汽

  • 7

    和智己所宣称的固态电池,实际上属于半固态或准固态,技术上并不完全符合不含液态电解质的纯固态电池定义。全固态电池研发难度仍较大,目前尚未大规模商业化,主要因为还存在技术挑战和成本问题。

  • 8

    固态电池被一些声音誉为电动汽车动力源的“终极技术”,但这种说法可能过于超前,固态电池的研发道路需要实验室验证技术、产品验证工艺和商品验证供应链。

  • 9

    相对于氢能源技术,中国车企更倾向于投资在当前市场接受度更高的纯电动和混动技术上,以快速响应市场需求。燃料电池关键零部件研发和供给方面与国际先进水平存在差距,导致中国车企在氢能源技术的研发上尚未能与丰田等国际品牌相匹敌。

以下为《十问新能源动力技术路线趋势》对话全文:
腾讯汽车:近期为何主机厂和电池企业纷纷高调发力固态电池?
林歆悠博士:近期中国国内固态电池的发展及车企的相关动作呈现出显著的活跃态势。我认为,这些发展不仅受到了技术进步的推动,也与市场需求、政策支持和国际竞争的背景密切相关。
中国在固态电池领域的技术进展显著,尤其在于电解质材料的创新和电极结构的改进。如中科院在硫化物全固态电池叠层工艺方面的解决,广汽集团在全固态电池全流程制造工艺的关键技术突破,都标志着中国在固态电池研发领域迈出了重要的一步。
另外,2023年中国电动汽车的销量持续领先全球,这种需求的增长直接推动了对高性能电池技术,尤其是固态电池的需求。其次,特斯拉等领先企业对市场的快速占领进一步提升了对高性能电池技术的需求,促使车企和电池制造商加大在固态电池技术上的研发投资。
从国际形势来看,宁德时代去年在美国和欧洲的销售额几乎翻倍,和比亚迪生产的电池被特斯拉、宝马起亚等领先的汽车制造商所使用,推动新一代的电池技术如固态电池技术能帮助各大车企进一步抢占市场。
从政策上来看,如国家发展改革委和科技部联合发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》明确提出要加快固态电池等前沿技术的突破。这些政策不仅提供了财政补贴,还包括税收优惠、研发支持等措施,大幅降低了企业的研发成本,加速了技术的商业化进程。
从产业链来看,宁德时代、比亚迪等中国领先的电池制造商已经开始布局固态电池的产业化生产。如宁德时代计划到2027年实现全固态电池的小批量生产。这些公司的产能扩张和技术升级,标志着固态电池技术在商业应用方面已达到新的高度。
在国际竞争方面,中国的电池制造商正面临来自日本、韩国等国家的激烈竞争。为了在全球市场中保持技术领先和市场竞争力,国内车企需要加大在固态电池领域的研发投资,同时通过国际合作和技术引进,加速技术的国际化布局。这种竞争和合作推动了固态电池技术的快速进步和应用扩展。
除此之外,从用户角度出发,目前纯电车型在一些使用场景或者地区,例如低温地区,长途出行等,车主依然会有续航以及补能的焦虑,而固态电池在安全性、能量密度和充电速度上会有显著优势,固态电池理论能量密度可超过500Wh/kg,高于现有锂离子电池的300Wh/kg。
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同时,也是受到近两年纯电动汽车的技术也呈现向高性能发展的趋势的影响,主要集中在两个方面。一个方向是从原来的单电机系统或双电机系统加简单的主减速器构成的前驱或者后驱,演变为现阶段的四电机四驱或高转速驱动电机、高电压系统(800V及以上),结合无人驾驶技术,从感知、控制、执行三个维度对驱动系统进行全方位升级。
另外一个方向则是动力电池,从原来混合动力汽车上用的镍氢电池,到现阶段的锂离子电池,包括钴酸锂、三元锂以及磷酸铁锂电池,再到现在受大家关注的半固态、固态电池。
腾讯汽车:广汽,智己等车企宣传固态电池上车,是严格意义上的全固态电池吗?目前中国以及全球固态电池发展程度如何?
林歆悠博士:固态电池技术分为半固态、准固态和纯固态,能量密度分别达到350Wh/kg、400Wh/kg和500Wh/kg以上。
车企如广汽和智己所宣称的固态电池,实际上属于半固态或准固态,因为它们在采用固态电解质的同时,仍部分依赖液态电解质以增强离子传导性。因此,这些电池虽然被宣传为固态电池,但在技术上并不完全符合不含液态电解质的纯固态电池定义。
当前,中国在半固态电池技术领域取得了显著成就,能量密度已达到350Wh/kg至400Wh/kg的范围,并且产业化进程正在加速。
例如,根据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据,国内半固态电池出货量在2023年已突破GWh级别,并计划在2024年开启规模化量产装车;
国内领军企业如宁德时代、比亚迪等已纷纷宣布固态电池量产计划,如广汽集团宣布计划在2026年实现全固态电池装车搭载,而长安汽车则计划到2030年推出多款自研电芯,并形成不低于150GWh的电池产能。
而在国际领域,德国科研团队宣布研发出能量密度高达1000Wh/kg的纳硫固态电池,而日本在全固态电池的专利数量上占据全球一半,显示了其在该技术领域的领导地位。
德国和日本在固态电池技术领域的领先地位主要得益于几个关键因素,包括强大的研发基础、长期的政策支持、以及深厚的工业合作基础。
首先,德国和日本拥有深厚的材料科学和电化学研究基础。这为固态电池的关键组件——固态电解质和电极材料的开发提供了技术基础。而且德国凭借其强大的化学工业背景和精密制造技术,优化了电池的生产过程和质量控制。
其次,德国和日本政府长期以来都非常支持电动车和先进电池技术的发展。例如,日本政府通过提供研发资金、税收优惠等政策措施,鼓励本土企业和研究机构投入固态电池的研究。德国则在其《国家电动出行计划》中明确了对新能源汽车技术的支持,包括电池技术的创新和产业化。
第三,德国和日本的车企、电池制造商与研究机构之间有着密切的合作关系。例如,Toyota和Panasonic的合作已经在固态电池领域取得了一系列的研发成果。德国的车企如BMW和Volkswagen也与当地的电池技术公司合作,共同推动固态电池技术的商业化。
腾讯汽车:固态电池实现大规模商业化的核心难点是什么?
林歆悠博士:对于全固态电池路线,研发难度仍较大,尽管全固态电池技术具有巨大潜力,但目前尚未大规模商业化,主要因为还存在技术挑战和成本问题。
首先,硫化物电解质的化学稳定性和批量生产难度。虽然硫化物电解质离子导电性及机械性能优异,但它们在与锂金属负极接触时化学稳定性差,易引起界面劣化,影响电池性能。此外,高温易挥发性和湿度敏感性限制了其批量生产。
其次,硅碳负极的体积膨胀问题。硅碳负极因其高的理论容量(比传统的石墨负极高近10倍)而受到关注,但充放电时显著的体积膨胀(达300%)会导致电极结构破裂,降低循环稳定性。
第三,锂金属负极的不成熟。锂金属负极具有极高的理论比容量,但在充电时容易形成锂枝晶,这可能穿透固态电解质层造成短路,增加安全风险。当前,研究的重点在于通过化学改性和界面工程技术提高硫化物电解质与锂金属负极的相容性,同时利用复合材料和固态电解质技术来增强硅碳负极的结构稳定性和锂金属负极的安全性能。
腾讯汽车:固态电池会是纯电动汽车动力源的“终极技术”吗?
林歆悠博士:固态电池被一些声音誉为电动汽车动力源的“终极技术”,但这种说法可能过于超前,毕竟技术进步是一个不断演进和多线发展的过程,与其他零部件的研发道路相同,固态电池的研发道路同样需要实验室验证技术、产品验证工艺和商品验证供应链。
因此,尽管固态电池带来了许多期望,它的实际推广和应用仍需克服重重现实挑战,而它是否能够成为电动化的“终极解决方案”,还需时间来验证。
腾讯汽车:随着固态电池等纯电技术的不断发展,混动(含增程)技术会被替代吗?
林歆悠博士:随着电池技术的进步和充电基础设施的完善,纯电动车可能会逐渐减少混动车的市场空间。
但混动技术仍在不断多路径高水平进化和适应市场需求,新一代混动系统,如比亚迪的DM-i技术和长城汽车的柠檬DHT系统,展示了混动技术在燃油经济性和动力性能方面的新进展,证明其在某些应用领域仍具有竞争力。
混动和增程式车型仍将与纯电动汽车长期并存,其独特的续航能力在不依赖大规模充电基础设施的情况下,将使它们继续保持市场地位。
其中,混动专用高效发动机的创新是汽车节能化的重要驱动力。目前,研发重点在于电机和电控系统的升级,通过精准的部件优化,显著提升了发动机的噪声、振动和粗糙度(NVH)性能表现。
未来,混动发动机的研发正向更高集成化和模块化发展,预示着新一代发动机将更加小巧、高效,同时保持卓越性能,为汽车节能化和电气化贡献关键动力。
同时,车联网技术的发展为混动汽车提供了优化能量管理策略的新机遇。车对车,车对路以及车路云一体化的不断发展,使得能量管理策略能够更好的利用行驶里程的全局工况信息与智能算法,实时性要求不断满足,使混动技术朝着智能化的方向发展。
腾讯汽车:随着固态电池等纯电技术的不断发展,氢燃料电池技术路线前景如何?还有哪些优势可言?
林歆悠博士:氢能源动力相比目前的纯电,混动甚至燃油车,都具有很大优势,随着技术进步和成本降低,氢燃料电池汽车有望成为推动汽车产业绿色转型的重要力量。氢燃料电池汽车优先可大致总结成5点。
首先,工作效率高。内燃机汽车的效率为15%-20%左右,而氢燃料电池汽车效率可达到50%~70%左右,甲醇重整产生氢气的燃料电池汽车效率可达到30%左右。
其次,补能&续航能力强。纯电汽车充满电最快也需半个小时,而氢能源汽车加注氢气时间与加注燃油相当,且续航方面有很好表现。
第三,节能环保。燃料电池汽车使用能源主要是氢气,排放的主要物质是水,对于环境问题日益突出的地球来说,燃料电池汽车是内燃机汽车的理想替代。
第四,结构简单和运行平稳。由于燃料电池汽车能量转换不涉及燃烧和热机做功,因此所需零件少,结构简单,振动和噪声小。
最后,氢能源具有来源丰富、绿色低碳、应用广泛的特点,能够帮助可再生能源大规模消纳,实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能。
腾讯汽车:氢能源动力汽车的规模化应用难点是什么?
林歆悠博士:要实现氢能源动力汽车的规模化应用,还需要解决一些核心技术难题,包括降低氢燃料电池的成本、提高系统稳定性,以及建立完善的加氢站网络和氢能供应链。具体如下:
最关键的一点,燃料电池汽车对储氢的要求高。目前,公路车辆上唯一实用的手段是将氢气作为高压气体储存在气缸中。其他选择,如低温液态氢,有机化学氢载体或金属氢化物,可能是不经济的,至少短期内是这样。
其次,氢泄漏,以及氢易燃易爆性,氢脆性存在的安全性问题还未完全解决。
同时,大电流的存在使得需要加强人体触电防护,以及减少电磁波对周边影响。尽管氢能源动力汽车在环保和效率上具有显著优势,但要实现广泛的商业化应用,还需要克服成本、基础设施和技术等方面的挑战。随着技术的进步和政策的支持,氢燃料电池汽车有望在未来汽车市场中占据重要地位。
除了氢燃料电池,还有其他类型的燃料电池在不断发展中,仍凭借其独特优势为能源转型和汽车产业发展提供新的动力。
腾讯汽车:我国氢能源动力技术发展如何?与日本美国相比劣势在哪以及原因?
林歆悠博士:在全球范围内,氢能源动力技术正逐步成熟,但各国发展水平不一。日本和美国等国家在氢能技术的商业化应用方面已取得显著进展,尤其是日本在燃料电池汽车和家用热电联供系统方面已实现大规模推广。
专家:燃油车或二十年内退出市场 混动增程将与纯电动汽车长期并存
相比之下,中国的氢能源技术虽然起步较晚,正通过积极的国家战略和产业链布局迎头赶上,但目前仍有存在一定差距:
例如,燃料电池关键零部件研发和供给方面与国际先进水平存在一定差距,这导致中国车企在氢能源技术的研发上尚未能与丰田等国际品牌相匹敌。同时,虽然政策上对新能源汽车给予了支持,但氢能源汽车相较于纯电动汽车在补贴和政策倾斜上可能不够明显。
当然,还有重要一点,就是中国车企可能更倾向于投资在当前市场接受度更高的纯电动和混动技术上,以快速响应市场需求。
但是中国市场对氢燃料电池汽车的发展前景持乐观态度,国家层面的支持力度不断增强,预计到2030年氢能产业链的整体成本将显著下降,氢燃料电池汽车的市场渗透率有望持续提升。
国内车企已经具备生产氢燃料电池乘用车的能力,一些企业已经在氢燃料电池系统发动机和整车方面实现了国产化,这为氢燃料电池汽车的商业化应用奠定了基础。
腾讯汽车:未来汽车终极动力技术路线是什么?
林歆悠博士:汽车动力技术的终极路线并非单一方向,而是一个多元化的发展趋势。未来汽车市场预计将由氢能汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车三大技术路径共同塑造。
随着电机电控和关键零部件不断改进、混动系统的构型创新。混合动力技术将走向多样化发展,以其智能化,集成化以及市场适应性与纯电动汽车长期并存。
纯电动技术,被广泛视为减少城市污染和符合全球减排目标的关键技术。电池技术的不断进步和成本降低预计将进一步推动纯电动车的市场普及,将在城市通勤和短途出行中逐渐占据主导地位。
氢能动力,特别适合长途运输和公共交通领域,提供了高能量密度和快速加注的优势。不过,氢能的广泛应用受限于氢气的生产、储存和运输成本及技术挑战。
所以,氢能、插电混动和纯电动这三种技术路径将根据各自的技术特性和市场适应性,在未来汽车市场中实现互补和共存。
腾讯汽车:燃油车最终会何时退场?
林歆悠博士:燃油车的退出时间将取决于多种因素,包括政府政策、替代技术的发展速度、油价和消费者偏好等。许多国家已经设定了2030至2040年之间停止销售新的燃油车的目标。
因此,可以预见的是,在接下来的两到三十年内,随着替代技术的成熟和相关政策的推动,燃油车将逐步退出市场。但内燃机作为一种成熟可靠的驱动系统,仍然会有一定的市场空间,呈现多种驱动技术类型并存的局面。

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