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陈清泉院士:电动车续航1000公里谈不上“颠覆”

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  “NEDC续航1000公里、8分钟充满80%电量、电动汽车进入月充时代…”

  近期,多家车企相继宣布研发出续航破千公里的电池,随后有观点质疑尚未达到商用条件,立即引发热议。而相关企业则回应称“今年肯定会推出”,更是增加了这一讨论的热度。

  针对新能源汽车相关话题,网易新闻与世界电动汽车协会创始人及现任主­席、中国工程院院士陈清泉进行对话,一起谈谈他的看法。


  网易新闻:近期有车企称石墨烯基电池即将量产,可实现8分钟充满80%电并续航1000公里。您认为目前这样的汽车有可能实现量产吗?

  陈清泉:我仅从科技的角度交流一些意见。石墨烯作为导电添加剂,对提升电池功率特性有一定的作用,但对电池的能量密度似乎没有什么作用。8分钟充满80%电并续航1000公里,就要看装多少电池,谈不上“颠覆” ,至于这种电池要量产做到市场可接受的性价比,恐怕挑战还较大。

  我认为电动汽车不需要装太多的电池,这样既不利降成本,也不利于节省资源,一般用途装载50度电左右应该可以。我认同所提出的充电5分钟跑200到250公里,不必充满,装50度电左右,这是现实可行的。

  此外补充一点,石墨烯电池的名称似乎不太科学,因为目前石墨烯主要作为导电添加剂,提升电池的导电性能和功率特性,但未必能改善电池的能量特性。从专业的角度,电池的命名一般是遵循 ‘正极-负极活性材料’的规则,锂离子电池充放电时,成流反应是锂离子在正、负极材料中的嵌入和脱出的贡献。电极中添加石墨烯材料时,石墨烯的主要作用是提高电极的导电性,尽管可以提高电池的功率性能,但石墨烯的角色并不是锂离子电池正负极的活性材料。


  网易新闻:有观点认为,“1000公里”的概念人为制造了里程焦虑,新能源汽车续航问题应当系统性解决。对此您是怎么看的?

  陈清泉:首先,我不反对提出“1000公里” 的概念,200、300、500、700、1000公里是给消费者的选择,就像手机有32GB, 64GB, 128GB,人们各自选择。其实不少买128GB的,连64GB都用不到。但是从综合效益考虑,根据目前的电池技术水平,提出充5分钟跑200到250公里最现实可行。

  消除续航焦虑应该从整个我提出的四网(能源网、信息网、交通网、人文网)四流(能源流、信息流、物资流、价值流)融合的理念来解决。从汽车行驶的需求,使用者的方便友好,电池的性能、最佳工况和安全性,电力系统和充换电设施的能力,碳排放指标等综合考虑解决。在碳达峰和碳中和的目标和政策下,应该出台单位耗电量的碳排放指标,可以指导电池的发展方向。


  来源:四网四流融合产业发展白皮书发布仪式

  网易新闻:您提到了碳排放指标。有观点认为,电动汽车使用的电力主要也来自煤炭发电,所以推广新能源汽车究竟能够为能源转型带来多大贡献?

  陈清泉:研发智慧能源是能源转型的重要措施。能源之所以能“聪明”起来,主要是尊顺我提出的人–信息系统 – 物理系统三位一体的理念,产生智能, 通过各种能源的耦合(注:“能源的耦合”描述了一种综合方法,试图在需要减少碳排放的几个关键行业之间,进行有效的可再生能源转移。)将废弃无用的能源转换为有用的能源,同时促进碳中和。

  比如电网里面有不同的能源发电:水力、太阳能、风能、化石燃料、核电等等。如果有多余的太阳能和风电而电网没有办法接受,那就可以通过电解过程,利用太阳能发电和风电,将水电解为氢气 (将能源流转化物资流)。这些氢气可以就地利用或运送到距离合理的加氢站,用于驱动使用氢燃料电池的汽车。这里面氢气在耦合优化各种能源起了很重要的作用。氢气可以耦合优化电力能源和化工能源,因为氢气有两个属性,氢气既是能源又是物资,氢气既是燃料又是材料。

  智慧能源和新能源汽车息息相关,因为要实现智慧能源有三个载体。一个是综合能源服务系统;二是智慧建筑,比如建筑物采用太阳能光伏板,可以利用太阳能发电;三就是电动汽车。电动汽车是一种移动的载体,是一个分布式的能源。

  以上所说,“各种能源可以耦合转换优化,将废弃无用的能源转换成有用的能源,同时促进碳中和”,从热力学的原理就是将开放系统的熵增转化为熵减。顺便一提,我国在太阳能和风能的装备容量和增长率在世界上是名列前茅,但对我国能源结构改进的贡献还是小,原因是太阳能、风能的不稳定性及设备闲置率高。还有,为了接纳这些太阳能和风能,火电厂做了各种让步措施,结果火电厂不能在最佳工况工作而带来附加能耗。所以要综合思维,采用我提出的四网四流融合从根本上解决。


  现在我们的电动汽车已经量产了,今年100多万,明年有望近200万。那么多的电动汽车就逐渐发挥能够平衡电网的作用,是移动的储能。这样也就做到了我刚才讲的,把原来要废弃的能源变成有用的能源,同时做到减少碳排放。

  虽然今天我们的电厂还是以煤为主,但是到2050年,煤电就将一半了,2060年我们还要达到碳中和。 既然国家的能源结构已经逐渐发生变化, 自然而然我们的电动汽车的能源也会走向清洁化。就是今天,肯定的说,纯电动汽车在市区运行的地点是没有排放。

  电动汽车的综合能效跟石油车相比是不是更高?这个不好一概而论,但是总体来说,新能源汽车的综合能源效率比汽油、柴油车要高。所以新能源汽车对能源转型有所帮助,会为减少碳排放做出贡献。


  我认为,纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车是互补而不是互相取代。从动力机械来说,就是电动机和内燃机,从能源来说,就是电力(二次能源),氢气(二次能源),汽油、柴油(一次能源)。通过我提出的四网四流融合的理论,不同类型的车辆和相应的能源,可以优化互补。加油站、加氢站、充换电站可以适当融合。根据用户需求和能源及基础设施情况,用户可选用一种或两种类型的汽车。我们的目标是绿色能源、智慧出行,绿色、环保、可持续的能源,无排放、无交通堵塞、无交通伤亡、舒适、高效的出行。实现2030年碳达峰,2060年碳中和。请批评指正!

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  陈清泉院士一再提倡,我们的创新需要多维思维:创新的思维方式包括多维综合思维;闭环思维听取反馈信息;循环思维;环性思维取代线性思维;不仅应用数学模型、也要应用大数据和区块链;不仅分析因果关系、也要分析相关关系;人- 信息系统–物理系统三位一体的思维。

  最后他表示,第34届世界电动汽车大会将于今年6月25日至28日在南京召开, 其中也有动力电池、电池管理、充换电技术、充电服务和运营等的论坛,欢迎社会各界投稿出席。

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