记者赵汉斌
能源是制约我国未来发展的最重要问题之一。 2018年，我国原油产量加净进口量达6.3亿吨，对外依存度高达69.8%。燃油汽车能否继续快速增长？不可能的！中国工程院院士、固体表面物理化学国家重点实验室学术委员会主任、厦门大学教授孙世刚近日在昆明做《云南科学大讲堂》讲座时表示。
根据国家统计局和公安部的数据，我国汽车销量惊人，连续十年位居世界第一。 2018年，全国机动车保有量达到3.27亿辆，成为名副其实的化石能源消费大国。同年，新能源汽车保有量261万辆，居全球第一，但仅占机动车总数的0.8%。
根据规划，我国到2020年将拥有500万辆新能源汽车，到2030年达到8000万至1亿辆。我们的电动汽车发展速度和规模位居世界第一，但仍落后于规划。电动汽车的重要性越来越重要，但为什么发展还是比较缓慢？电池性能是电动汽车发展的主要瓶颈！孙世刚院士表示，电动汽车与燃油汽车竞争的焦点在于速度、续航里程、可靠性和价格。提高电池能量密度是减轻电池重量、增加续航里程的关键。
目前，新能源汽车电池主要分为电化学储能和电化学能量转换两大类，通常称为充电电池或二次电池，以及燃料电池。按照目前的路径来看，锂离子电池更适合替代汽油发动机，而氢燃料电池更适合替代柴油发动机。一般情况下，汽车加一次油可以行驶500公里左右。要实现这一指标，新能源汽车需要电池能量密度高达500Wh/kg。对应的电极容量是正极材料需要大于250mAh/g，负极材料需要大于1000mAh/g。
孙世刚院士表示：看似简单，但有很多前所未有的技术难题需要一一解决。一般来说，电池的能量密度取决于正负极材料的能量容量，其功率密度取决于正负极材料的倍率性能，其使用寿命取决于正负极材料的循环性能。电动汽车、规模化储能、5G、AI等的快速发展对二次电池提出了越来越高的要求。需要进一步突破正负极材料的壁垒，将其组合形成不同能量、不同功率的锂离子电池，以满足高能量密度、高功率的电池需求。要求功率密度高、安全性高、寿命长、工作温度宽、成本低。目前，锂硫电池和锂空气电池可能成为下一代锂电池的首选，钠电池也成为储能电池的重要替代品。
在燃料电池方面，也有很多问题需要克服，因为不仅是电动汽车，各种地面电站、偏远地区的能源、起搏器等医疗电源、移动通讯办公室等都依赖燃料细胞。目前，要提高汽车燃料电池的性能，提高铂族金属作为催化材料的利用率是最大的挑战。铂族金属资源稀缺且价格昂贵。进一步改善催化剂的表面结构和性能是一条重要途径。目前，固体表面物理化学国家重点实验室、云南贵金属研究院等单位正在加紧研究。此外，发展非贵金属催化剂也是大势所趋。
孙世刚院士也认为，基础设施建设也是当前新能源汽车发展面临的重要挑战。截至2018年底，我国共建设公共充电桩约72.8万个，但这样的建设速度远远跟不上新能源汽车的增长和需求。同时，根据中国汽车工程学会公布的《节能与新能源汽车路线图》，到2020年燃料电池加氢站将超过100座；到2025年，将超过300座。但截至2018年9月，我国仅有23座在运营，26座正在建设中。建设速度慢、成本高是原因之一。目前，建设一座每天可加注200公斤氢气的加氢站，不包括土地成本，成本为800万至1000万元。
孙世刚院士在接受科技日报记者专访时也强调，我国当前急需开发具有自主知识产权的新型电化学能源材料、新体系、新发展机制、新理论。现阶段，我国已经确立了重点布局，设立了很多重点研发项目，并在最关键的领域投入了资金，包括电池、电控系统等，在这个过程中，人才也在不断提高。此外，全球新能源发展形势非常快。企业作为市场竞争的主体，必须瞄准一个方向，坚持攻关，不怕失败，把问题一一解决。
