重点研发计划新能源汽车

1、科技部续超前：新能源汽车发展仍存在多重技术痛点

2021年9月3日-5日，由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社联合主办，天津经济技术开发区管理委员会特别支持，日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十七届中国汽车产业发展（泰达）国际论坛（以下简称泰达汽车论坛）在天津市滨海新区召开。本届论坛围绕“融合?创新?绿色”的年度主题，聚焦行业热点话题展开研讨。

在9月4日“开幕大会：国家双碳目标与汽车产业低碳、安全发展展望”中，科学技术部高新技术司副司长续超前发表了题为“加强汽车产业技术创新，助力汽车强国展翅翱翔”的演讲。

续超前表示，目前我国的新能源汽车虽然有了长足发展，但仍然存在汽车芯片短缺，低温充电慢、续航里程降幅大、高温安全性差，燃料电池汽车用氢成本高等问题。

而针对这些问题，续超前也呼吁整个行业要围绕电动汽车产业链最关键的动力电池，前瞻部署新体系动力电池，全固态金属锂电池技术，开展无钴动力电池和工业混合态锂离子电池开发；

围绕新能源汽车产业链核心的燃料电池和储氢系统，和固体氧化物电池，车载液氢系统颠覆技术，重点突破高功率燃料电池电堆、高功率、长寿命燃料电堆等核心瓶颈技术；

围绕新能源汽车产业链共有环节，基于新材料和新器件的电驱动系统，高性能电驱动技术，支持线控底盘、高精度自动驾驶、动态地图，智能网联汽车关键技术研究，开发整车轻量化、模块化技术。

以下为演讲实录：

尊敬的解振华特使，辛国斌副部长，连茂君书记，各位来宾、女士们、先生们大家上午好。

    很高兴参加2021年泰达国际论坛，在此谨代表科技部高新司对论坛召开表示热烈祝贺，对长期以来关心支持新能源汽车科技创新的汽车界的朋友致以诚挚的问候。

    当前由中国引领的汽车产业电动化转型在全球成为大势所趋，我国在新能源汽车发展方面具有前瞻性和创造性，成果显著。截至今年7月我国新能源汽车保有量已超过600万辆，产生了一批国际一流的技术成果，培育了一批具有国际竞争力的新能源汽车整车及零部件企业，建立了全球最完善的新能源汽车技术及产业链，成功走出一条以创新链发展带动产业链形成，以示范推广拉动技术创新和产业转型的发展路径。

    当下恰逢“十四五”开局之年，也是我国新能源汽车产业由高速发展向高质量发展转变，由政策引导向市场驱动转变的攻坚期，在此背景下本次论坛召开对于产业界、学术界理清思路、凝聚共识，以更好的姿态迎接未来机遇和挑战具有十分重要的意义。

    今天我主要想就新能源汽车科技创新与产业发展谈几点想法。

    一、新能源汽车产业加速发展，已成为战略必争领域，综合考虑国内外新能源汽车发展来看，主要呈现出以下几方面态势。

1.碳达峰碳中和要求汽车产业加速电动化转型，全球主要发达国家相继提出碳中和发展愿景，对碳排放大户——汽车要求进一步严苛，欧洲新政持续加码，今年公布的计划提出2030年汽车二氧化碳排放较2021年减少55%，2035年新车排放归零的目标，如果不发展新能源汽车，全球汽车产业将很难达到各国碳达峰碳中和标准。

2.汽车与其他高技术领域融合，新一代汽车技术体系正在逐步形成。首先新能源汽车与新能源技术的融合更加紧密，V2G技术发展使得未来新能源汽车汽车将成为一个个稳步式储能单元，为解决可再生能源消纳过程中的电网波动提供了有效途径。其次新能源汽车也与大数据、人工智能为代表的新一代信息技术融合，也正在不断加深，重新定义了汽车产品属性。向着移动智能终端和空间衍变，传统汽车技术与先进制造，新材料技术的融合，也为这一传统的制造业注入了新的活力。

    3.全球主要发达国家积极押注新能源汽车，国际竞争日趋激烈。今年8月美国总统拜登签署行政令，美国新出售的汽车半数为零排放。大众、宝马、奔驰新能源汽车销量均超过10万辆，德国大众提出2030纯电动汽车份额上升至50%，奔驰企业战略从电动为先转为全面电动目标，目标到2030年全面纯电动化。总的来看全球新能源汽车竞争焦点主要集中在动力电池等核心部件研发与产业化方面，谁掌握关键核心技术，谁就能在新的竞争赛道中拔得头筹，赢得未来。

二、我国新能源汽车仍然存在若干的痛点需要高度关注。

1.汽车芯片短缺的问题，对于高度电动化新能源汽车，车规芯片是重要的问题。科技部两年前预计到这个问题，部署开展车规芯片测试研究，开展国家技术创新牵头，成立了中国汽车芯片产业联盟，围绕关键汽车芯片，协同产业链上下游开展技术公关、平台搭建、标准制订、测试评价、芯片上车等工作。

    2.新能源汽车低温充电慢、续航里程降幅大、高温安全性差问题，这一问题严重影响新能源汽车低温环境下正常使用和全天后条件下的安全运行，为解决这一难题2021年5月科技部发布揭榜挂帅项目，不设门槛向全社会公开遴选团队，高安全的技术公关，实实在在解决用户困扰。

    3.燃料电池汽车用氢成本高的问题，氢气成本严重制约了燃料电池汽车推广应用，针对用氢成本偏高和重载商用难的问题，一方面科技部推进高密度车载储氢攻关，另一方面强化氢的制造、储存、运输全链条疏通，带动氢能供应体系为加氢站配套设施建设和氢能关联产业发展打好基础。

    当然上述提到的问题都是新能源汽车发展过程中的问题，相信各位学术界、产业界共同努力下，通过坚持不懈的科学攻关，我们都能够彻底解决。

    三、坚持问题导向，促进新能源汽车创新链和产业链融合发展。“十四五”期间科技部将坚持电动化、智能化、网联化发展方向，按照新的三纵三横的布局，组织实施国家重点研发计划新能源汽车专项，围绕产业链、供应链、关键环节创新链，从能源动力、电驱系统、智能驾驶、车网融合，支撑技术、整车平台方面持续支持新能源汽车关键技术研发，支撑和引领我国新能源汽车产业的高质量发展。

    1.围绕电动汽车产业链最关键的动力电池，前瞻部署新体系动力电池，全固态金属锂电池技术，开展无钴动力电池和工业混合态锂离子电池开发。

    2.围绕新能源汽车产业链核心的燃料电池和储氢系统，和固体氧化物电池，车载液氢系统颠覆技术，重点突破高功率燃料电池电堆、高功率、长寿命燃料电堆等核心瓶颈技术。

    3.围绕新能源汽车产业链共有环节，基于新材料和新器件的电驱动系统，高性能电驱动技术，支持线控底盘、高精度自动驾驶、动态地图，智能网联汽车关键技术研究，开发整车轻量化、模块化技术。

    女士们、先生们，今天站在汽车产业变革的历史交汇点上，我们愿与各方共同携手，向新能源汽车的广度和深度进军，最后预祝本次论坛取得圆满成功，谢谢大家！

2、新能源汽车的“高能动力电池技术”可以在哪些方面提高？

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进：

汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。

着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”？揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。例如，富锂化合物在电极中需要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越均匀，可逆性越好，充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善，夏定国介绍，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减明显，电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。

夏定国强调，“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一，“现在大力发展的氢氧燃料电池，必须用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池（负极为空气中的氧气）只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。