日期：2023-04-12来历：车百智库作者：孙世刚

2023年3月31日-4月2日，中国电动汽车百人会论坛（2023）于京正式进行。中国科学院院士孙世刚于4月2日举办的动力电池论坛上发表大旨演讲。如下文章按照讲话内容收拾。

中国科学院院士 孙世刚

我想从动力电池及燃料电池两个方面讲讲挑战性的问题及咱们怎么来立异成长。

新能源汽车有几个方面的功效。一个是解决咱们对于原油的依靠。已往三年，我国原油依存度跨越70%，这是一个国度的安全底线，所要拓展能源，解决咱们对于它的依靠。

电动车可以解决对于石油的依靠，削减排放，高效使用可再生能源。咱们一方面出产燃料，好比电解水制氢；另外一方面，经由过程电池驱动新能源车，燃料电池用在年夜巴士的重卡，动力电池用在小型的车，乘用车为主。

咱们这些年的成长很是快，这两天各人谈到我国新能源车是成长最快的，此刻保有量已经经跨越1300万辆，估计日后会到1亿辆以上，这是一个很快的成长。燃料电池相对于慢一点，此刻保有量是13000多辆，可是成长计划还有是很快的，到2050年到达10万车辆，成长历程中也制订了一些停产停售燃油车的时间表，用电动车来替换。

于这些年的成长中，尤其是高速成长的新能源车，对于电池的能量密度、功率密度、安全性、长命命、低成本等都提出了全方位的要求。咱们国度也面对国际的竞争，这些年从日本、美国、英国、欧盟都提出了一些动力电池的国度规划，咱们国度于科技部也部署了十三5、十四五相干的庞大专项，包罗了电池及燃料电池的成长。

从这个角度来看，西方还有是要增强基础研究，但愿于源头上可以或许进一步结构，抢占制高点。咱们国度应该于增强基础研究方面要发力，我尤其夸大基础研究方面。如许才能从源头上解决科技自三木SEO-主自强，但愿可以或许主导新一代电池的成长。

从现有动力电池挑战来说，第一就是资源。咱们锂的提取有必然的难度，包括镁锂比力高，天气也比力卑劣。虽然咱们锂电池的产量世界第一，可是锂的资源70%是入口，这也是一个很年夜的依靠。

别的，假如从能量密度来阐发，也靠近极限。咱们此刻许多运用场景，但愿有更长的续驶里程。于安全上也是不成防止的，举个例子，好比电动车行使历程中，工况是随时变化的，电压、电流、功率速率都于变化，这个变化给咱们的质料及界面带来许多的打击，就会带来侵害，致使变乱发生，也是需要解决的。

还有有一个是利用情况，尤其是此刻一些深海探测、深空探测，都需要有更好的顺应性。需要咱们从质料角度、从界面的角度，都要解决一些要害的科学问题，从体系的几个条理来开展响应的技能研究。

从新质料、新机制及新系统三个方面来开展原创性的研究，这方面咱们有些结构，好比前几年鞭策的于国度设立庞大技能研究的科学规划，颠末几年的成长，去年已经经立项，本年最先发布指南。

于电池系统里，咱们最焦点的还有是质料。从此刻质料到未来的质料，一步一步成长，最焦点的是锂金属问题。用锂金属作为负极，高压高比容量质料作为正极，不成防止带来一些安全性的问题。起首是于锂负极的掩护方面，经由过程构建人工SEI膜，最焦点的还有是要按捺锂枝晶生长，可以或许找到响应的添加剂，有用的解决问题。

从晋升电池的动力机能来看，质料布局很是主要。举个例子，咱们对于一样的质料，调控层状正极质料的外貌布局，强化锂离子传输历程，显著晋升锂离子电池的能量密度及功率密度。别的，强化离子电池中“三传”历程，包括锂离子传输通道、电子传输通道、电池热传出等，这些方面都是晋升电池安全性机能。

燃料电池实在是一个小型“化工场”，长短常繁杂的，包罗了三相界面、四类传输通道，还有包括跨标准、多相界面、多通道传输、多场耦合。这内里有两个方面的问题需要思量，第一个就是氢气的来历。从成原来看，今朝电解水的成本是最高的，杂质比力少，工业上存于年夜量廉价的重整氢、副产氢，因含有毒化物种，没法利用。是以要成长阳极抗毒化催化剂，咱们只让氢气达到反映界面，拦截其他物资。

咱们这个方面怎么做？如修筑份子选择性通道，只让氢气可以或许到达反映位点举行反映，就可以实现有用抗毒化，这是一个标的目的。别的一个标的目的，氢氧燃料电池，对于催化剂的要求是高催化活性、高不变性、长命命，今朝只有铂族金属可以用，但铂族金属资源少，价格也是比力昂贵的。

当前，铂基催化剂被少数几家国际公司所垄断，好比庄信万丰、柔美科等等，要顺应我国的燃料电池汽车工业的快速成长，研发催化活性及不变性更高的催化剂并实现商品化运用是要害，但愿我国的催化剂财产要跟上，假如不解决这个问题，年夜范围成长是不成能的。

燃料电池催化剂研究前沿，一是提高铂金属使用率，另外一个是开发非贵金属催化剂。今朝最有远景的非贵金属催化剂是热解型M/N/C质料，活性今朝是最佳的，不变性也是最佳的。

这有几个方面的存眷，活性位点局域电子布局，这个布局是如何的？活性怎么样？这是一个核心，咱们有更好的调控，获得更好的活性。于这个内里，触及到三相反映界面，氧气、电子、离子传输，以是传输治理也长短常主要的方面，要经由过程各方面的修筑。第三就是于原子份子的历程强化，需要增强历程。经由过程如许的成长，可以不停晋升非贵金属催化剂燃料电池功率密度。

末了做一个总结。咱们国度的新能源汽车拥有量跨越1300万辆，占世界新能源汽车总量的一半以上，于碳达峰、碳中及的方针下，这个成长速率还有会更快。如许的需求对于在动力电池、燃料电池，提出了愈来愈高的要求，这是全方位的，对于能量密度、功率密度、安全性、利用寿命、极度情况合用性及降低成本等方面都有更高的要求。

以是，咱们于这个方面需要进一步增强技能研究。不光是解决瓶颈洽商技能问题，要从源头上来实现逾越，从这个方面推进咱们国度自主自强的根底，但愿可以或许经由过程如许的努力，可以或许主导下一代动力电池、燃料电池的成长。

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