2022中国汽车论坛徐友龙：新能源汽车的现状与发展趋势

2022年11月8日至10日，由中国汽车工业协会主办的第十二届中国汽车论坛在上海嘉定举行。作为党的二十大后汽车行业的首次盛会，本届论坛以“凝心聚力，蓄势待发”为主题，设置了“一场闭门峰会+一场会议论坛+16场主题论坛”。以汽车产业高质量发展为主线，与行业精英一起落实新精神，研判新形势，共商新举措。其中，Xi交通大学电子科学与工程学院院长徐有龙教授在11月10日上午举行的“主题论坛八:能源转型中的汽车行业二氧化碳排放峰值”上，通过视频发表了精彩演讲。以下为现场演讲实录:

早上好，专家们！我是Xi交通大学的徐有龙。我受大会组委会何毅秘书长的邀请，给大家做一个关于新能源汽车现状和发展趋势的报告。作为一个汽车爱好者，我在这里提一些看法，仅供大家参考。

如你所知，2020年，Xi交大被教育部批准为全国首个储能科学与工程专业。这是王树国总统上周在接受中央电视台采访时提到的。这个专业是面向国家重大需求的，我们以此为荣。

这是2021年储能科学与工程成立大会，与共建单位签约并颁发专家证书。简单回顾一下，2020年1月，Xi交大获批全国第一个储能科学与工程专业，拥有电气A+、动力A+、电子A-、材料A-、化学、化工等多个学科优势。2021年获得国家发改委“国家储能技术产学融合创新平台”批复，总批复经费43949万元，在同时获批的三所高校中排名第一。

2022年，全面启动产教融合国家储能技术创新平台建设。我们将在四个主要领域开展工作:热质储能、电磁和电化学储能、氢能储能和储能系统。我负责电池和电化学储能方向。

我的报告分为三个方面:

第一，发展新能源汽车

大家都知道，新能源汽车其实就是电池和电机驱动的新能源汽车。因为它由电池供电，由电机驱动，所以效率高，实现了我们今天的零排放。主要涉及电池、电控、电机三大关键技术。

简单介绍一下新能源汽车的分类。纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。

1.纯电动汽车。即电池电动车或纯电动车，即电网直接给小车充电，电池驱动电机，电机驱动车轮。代表车型是特斯拉，特斯拉全系列都是纯电动的。以及日系聆风、宝马i3、比亚迪、北汽、江淮、SAIC等公司。

2.混合动力电动汽车。顾名思义，混合动力汽车是用油和电共同驱动汽车，但汽车只能加油。汽车启动时，汽车由电池驱动，当车速达到一定速度时，切换到汽油内燃机。刹车制动时，电机反向给电池充电，实现能量回收，大大节约了汽车。最典型的车型是丰田普锐斯、雷凌、卡罗拉。

在中国，混合动力汽车得到了改进。比如PHEV，不仅可以加油，还可以直接由电网充电。这样，燃油发动机和电动机就可以同时驱动电池。当然优点是双驱，动力强劲，缺点是两套系统成本都很高，比较贵。好处是可以通过电网直接充电。这款车上下班基本可以用电，里程不足的时候再用燃油。典型代表是比亚迪秦、唐；SAIC荣威、奇瑞、三菱等。

后来，增程电动车EREV得到了进一步发展。所谓“增程式”，相当于一辆纯电动汽车，配备了一个小电池加一个油箱和一个小内燃机。作为通勤工具，是纯电动汽车。里程不够时，内燃机给电池充电。所以它虽然只有一套电机驱动系统，但通过给内燃机充电，可以有效延长续驶里程。典型的例子有宝马i3增程版和广汽传祺GA5增程版。

3.燃料电池汽车FCV将氢燃料的化学能转化为电能，提供行驶所需的能量，由电动机驱动。相当于把锂离子电池换成了燃料电池。典型代表是日本丰田Mirai未来组合和本田Clarity。

新能源汽车发展的几种典型路线:

1.电池容量大。刚才提到使用高镍三元/富锂锰材料或硅碳负极，实现汽车续航1000公里以上。已经有蔚来汽车和当代安培科技有限公司的电池，广汽发布的海绵硅负极电池等。都在促进电池能量密度的提高。

2.电池安全永远是一个不变的话题。汽车和电池企业从材料、电池、电池包装结构、电池管理系统、监控系统等方面全方位保障电池和汽车的安全。

3.电池单元的结构设计也在改变。比如从1865年到2170年再到今天的4680，4680最早是特斯拉推出的。他们被称为“无极耳技术”。个人觉得应该叫“全极耳技术”。电池后面黄色的都是铜耳，也就是负极的浓度。它们全部并联以形成完整的接线片。优点是大大降低了电池的内阻，提高了电池的能量密度和功率密度。

4.换电技术和充电技术齐头并进。换电的好处是快，坏处是怎么换不同型号不同品牌不同企业的电池。个人觉得还是给一些子行业换电比较好，比如城市公交，城市出租车，完全没问题。甚至可以用长途汽车。以后无非就是从加油站改成电站。但问题是，除非你自己的车上有自己品牌的电池，不同型号和品牌的电池，从它的管理体系，从电池的使用状态，充电，换电都是问题。充电技术没有这个问题，只是用的时间长一点，所以两者各有所长。

5.高压快充技术发展势头强劲。也希望能解决充电时间长的问题。众所周知，原来汽车电压是300-400V，现在提高到800V和900V，充电10分钟左右很容易。

6.无线电池管理系统将成为未来的发展趋势。在未来，BMS系统可以是无线的，这可以提高管理的可靠性和准确性，提高组装效率，降低成本等。，这些都是为电池的安全性和成本服务的。

7.动力电池的回收将是电动汽车可持续发展的重要环节。用了这么多电池，电池的使用必然会导致衰减甚至损坏。怎么处理？由于镍、钴和锂都是非常高附加值的材料，它们自然会被回收。有几种回收方法:

梯级利用。如果电池没有完全损坏，但容量减少到80%或50%，仍然可以使用。为了什么？可使用5G通信基站或大规模储能。

资源的利用。如果彻底坏了，我们可以利用资源。镍、钴、锂、铜、铝等电解质材料可以回收利用，许多企业已经加入其中。

二、动力电池的发展及技术要点

技术这里不多说了。先简单说一下电池的工作原理。动力电池的正极和负极相当于锂离子的两个临时仓库，一个在楼上，一个在楼下，楼上是正极，楼下是负极。充电时锂离子从楼上到楼下，放电时锂离子从楼下到楼上。这就是来回穿梭的过程。这个过程也被形象地称为“摇椅机制”。锂离子在正负电极之间摇摆，很有意思。

电池的基本结构主要分为四类:

1.卷式电池从1865到2170，现在4680。方形也从几百毫安时变成了几百安培时。纽扣电池变化不大，但是柔性电池也有很大变化，从原来的手机电池几百毫安时到现在的几百安时。电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外壳组成。

系统有很多种材料，左上角是正极，下面是负极。目前电动车正极材料体系主要是三元和铁锂体系。负极为石墨碳和硅碳负极。

从微观结构上看，电池材料要么是锂离子嵌入结构，即锂离子嵌入材料的晶格中，这是一种方式。二是合金化。第三种金属氧化物负极置换反应，如铁氧化物嵌入锂中，变成铁和锂的氧化物。

电池的结构因为时间短就不讨论了。了解一下它的容量和成本，其他细节就不说了。电池和车身结构有一些改进。以前锂离子电池是先做成电池组，再做成大模块放入车身；现在C2B已经启动，电池直接融进车身。C2C或者C2P，C2C直接在车架上，减轻了车身重量，增强了车身的结构强度。这是从电芯到车身的结构变化。

另外在技术上，为了提高安全性，还有固态电池，也在发展中。钠离子电池作为储能电池更方便，它类似于磷酸亚铁锂的替代品。我觉得它更大的好处在电动自行车等各种小型交通工具上。

材料刚才也提到了。除了铁和锂，三元系也分为很多体系。如333、523、622、811、NCA等。该新型磷酸锰锂材料具有很好的安全性和高能量密度。一方面可以作为添加剂材料提高三元安全性，另一方面也有望成为动力电池材料。目前不足的是它的导电性比较低，大电流充放电还存在一些问题。

也有很多汽车公司和电池公司在推碳阳极，这里就不细说了。电池需求激增，电池企业规模从原来的MW级发展到GWh级，现在甚至发展到100GWh级。可以想象，从最初的3C电池到今天的动力电池和未来的储能电池，发展速度不是百倍，而是千倍万倍。可以说，没有一个行业有这么快的发展速度。幸运的是，中国走在了世界的前列，这值得我们骄傲。

电池的制造过程，各种制造工艺，不同环节，我们就不说了。目前动力电池有两种结构，一种是卷绕式，一种是叠片式。绕组，如当代安培科技有限公司的汽车电池，像280安培小时是一个大的，方形绕组。

这是焊片，最后是电解液浇注，封装，化成，最后是电池整个生产过程的示意图。

三。轮毂电机的发展及技术要点

虽然我是一个汽车爱好者，但我个人非常看好轮毂电机技术，因为只有轮毂电机技术才是未来汽车真正的电动车。为什么？因为现在的电动汽车，做汽车的人都知道，其实就是今天的汽油车为了电池扔掉油箱，为了电机扔掉内燃机。其他传动和转向系统也一样，都是消耗能量的。如果有轮毂电机，电池直接给电机供电，电机直接驱动车轮，既能带动车轮行驶，又能带动车轮发电回收能量，这才是电动汽车真正的未来。

今年3月，欧阳院士在电动车百人会上提出，轮毂电机是一项颠覆性的技术，是一场革命性的变革。所以希望车友多关注轮毂电机技术。

拆卸电机轮毂，包括刹车、发电、定子、转子等。如何高效的利用能量，直接驱动车轮前进，这样就没有其他的机械传动过程，所以车轮的能量效率很高。不仅高，还有几种驾驶方式，大家自己去看看吧。

它具有传动结构简单、结构简单、空间大、利用效率高、能耗低等优点。为什么电动车的续航里程让人焦虑？如果使用轮毂电机，能量利用效率可以提高一倍，随便行驶到1000公里都很方便。驱动器很灵活，几乎可以360度转弯。我开玩笑说，以后女同志开车不用担心停车倾倒车库了。把轮子水平放进去就行了。这些都很好。另外各种动能匹配，能耗低，系统简单，所以维护也简单。

操控性，以后不用拿方向盘了，用遥控器就能控制，在云端就能控制。制动，以后要考虑制动过程中的能量回收。缺点是电机可能发热导致退磁。能效更高后，热量更少，温度更低。更不用说传统汽车了。电动车百公里耗电约15或16千瓦时。如果用轮毂电机，百公里耗电大概在10度以下，甚至七八度就够了。开一千公里是一件很简单的事情。

我们再来看看这辆车的操控性，所以刚才开玩笑说，这辆车不仅可以直行和倒车，还可以侧着走。所以未来汽车会更灵活、更自然、能效更高。这样，就符合我们的碳二战略。

最后，你可能会关心轮毂电机的现状。目前日本三菱、法国米其林、英国Protean-E都在研发甚至生产小功率电机。天津一汽也开发了几千瓦的小型电机。我刚刚谈到了电动机的功率。我们可以用4个轮子来驱动它，如果动力不够也可以用6个轮子。总的来说效率大大提高，方式也可以多种多样。

我觉得汽车的未来一定是轮毂电机技术。作为一个汽车爱好者，我在这里向大家汇报。谢谢大家！

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