10年后纯电动汽车取代燃油车靠谱吗?

　　在12月2日举行的《2015乘用车燃料消耗量发展年度报告》媒体交流会上，发改委能源研究所研究员姜克隽预言，“根据目前发改委调研情况分析，未来几年内，纯电动汽车所亟需的技术都会得到突破，10年后的2025年，国内销售的增量新车中，将没有内燃机作为动力的传统汽车，取而代之的则是以纯电为动力的新能源汽车。”
　　姜先生指出，届时的纯电动汽车实现8kWh/100km，一次快速充电仅需20分钟，30%的电能即可行驶500-700km，“这些梦想都会照进现实，里程焦虑等问题会迎刃而解”，而且车辆成本以及车辆所表现的性能，都将优于传动内燃机汽车。那么，10年后乘用车纯电动汽车将取代燃油汽车靠谱吗？
　　1、纯电动汽车实现8kWh/100km是什么概念？
　　美国Edison2公司的VLC超轻量化车，将成为燃油经济高效的一款四座车。该车采用碳纤维复合材料车身和铝合金结构，其车身风阻系数仅为0.16， 97公里/时的高速巡航能耗为4kwh。这款车2013年获得了美国高效率能源汽车(X PRIZE)大赛500万美元的设计奖。
　　纯电动汽车实现8kWh/100km是什么概念？以宝马i3为例，其整备质量为1195kg，百公里耗电量12.9kwh。当将百公里耗电量降到8kwh，降4.9kwh，即电耗降低38%。按汽车重量减少100kg,，公里油耗降低2.5%，相当于电耗降低7.5%计，电耗降低至8kwh需降低整备质量约507kg，即整备质量降为688kg。若电池重量约100kg、电机重量约38kg，则底盘和车身的重量需控制为550kg。对于一辆普及型国民车可能实现的难度过大。如果要将百公里耗电量降到10kwh，降2.9kwh，只需降低22.5%，整备质量约降低300kg，即底盘和车身的重量约为757kg，则是有可能实现的。
　　2、30%的电能即可行驶500-700kmc又是什么概念？
　　国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》的目标：2020 年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg以上)。按8kWh/100km，行驶500-700km，需耗电40-56kWh，所需电池模块的重量约为133-187kg以上，此时车的整备质量则需进一步减少，实现的难度则较大。
　　若电池模块重量为100kg容量为30kWh，百公里耗电量为8kwh时，车设计的行驶里程为375km；百公里耗电量为10kwh时，车设计的行驶里程为300km。30kWh约为特斯拉90kWh电池容量的30%，电池模块重量还不到比亚迪w6的30%。
　　经上述分析可知，姜先生提出的目标，实现的条件取决于电池的高储能密度和汽车制造的轻量化。
　　3、电池的能量密度提高至330Wh/kg ，2025年可以实现吗？
　　提高电池的能量密度，不少人仍寄希望于现有电池的改进上。10月22日在京召开的节能与新能源汽车产业发展推进工作座谈会上，国务院副总理马凯提出“从供给和需求两方面发力，加快动力电池革命性突破”，即寄希望于新一代高能电池。
　　本人根据锂电池25年的进步史和现有锂电池的理论储能密度，也认为现有锂电池的改进不可能实现能量密度达到330Wh/kg以上。在《再不重视动力电池研究，就别提电动汽车弯道超车了》一文中，已分析了国外新一代高能电池正在走的路线：一是采用高能储存材料(目前研究集中于锂硫化合物)制备全固态电池，另一是采用高介电材料制备高能薄膜电容器。
　　无论是制备高能储存材料的全固态电池或高能薄膜电容器，要实现快速充电，都必需使用还原态石墨烯微片。目前国内外还原态石墨烯微片的制备基本都采用先制备成氧化石墨烯微片后再还原的工艺，致还原态石墨烯的价格比氧化石墨烯更贵，电池中难以应用。所幸的是，我们已研究了本征还原态石墨烯微片低成本制备的技术，为高密储能器的制备开扩了道路。
　　电池是电动汽车核心的技术，众所周知“得电池者得天下”。看到国外博世(BOSCH)和Sakti3公司在固态电池方面取得的进展，国内可能又将会出现一窝蜂式的跟进固态电池的旋风。
　　前不少互联网公司想做智能电动汽车，在此想提醒有志于电动汽车的互联网大佬，不能仅仅关注于电动汽车的智能大脑和车体外形的时尚，请注意新一代的高能电池！目前正在开启动力电池的黄金十年，有预测五年后动力电池产业将达1600亿。伊隆·马斯克在两年前曾经寓言：未来电动汽车的电池将会是“超级电容器”。根据本人对这两种高密储能器的多年研究，估计终会得到更广泛应用的是高能薄膜电容器！因为：
　　★电容器无化学反应过程，将比电池使用更安全；
　　★电容器无化学反应过程，将比电池使用的温区更宽，低温可达-60℃，高温可达120～150℃，使用电容器可考虑不配用温度调节系统，有利于降低整备质量和制备成本；
　　★电容器无化学反应过程，将比电池使用更寿命更长；
　　★制备锂硫全固态电池需制备四种浆料，而制备高能薄膜电容器仅需要制备三种浆料，电容器制备工艺简单，成本低；
　　★制备高能薄膜电容器可以不使用锂，材料供货方便，成本低；
　　★无锂高能薄膜电容器回收简便。
　　2025年高能薄膜电容器将会帮助电动汽车实现超越传统汽车的目标。
　　4、电动汽车的轻量化目标2025年可以实现吗？
　　做新一代的智能电动车一定会考虑采用新型的铝底盘，因为传统燃油汽车零开发生产的电动汽车，难以实现轻量化的目标。铝底盘已有莲花跑车、特斯拉、宝马i3等成功的应用，仿制和改进并不难，的难的是车身如何轻量化。车身轻量化的工艺路线目前有：
　　★宝马i3采用碳纤维制备车身；
　　★长城华冠采用全铝车身框架，碳纤维制备车表面的车身。其前途车型主受力结构件采用高强度铝合金型材，比传统钢板材料车身降重25%；车身外覆盖件采用碳纤维材料，比传统钢板材料降重约40%。
　　★冰封之城倾向于采用小型轻金属立体框架车身结构加非金属材料覆盖件的组合，非金属材料又倾向于采用塑料。在《说完了目标,李想的"车和家"究竟要怎么干》一文中，冰封之城更具体地提出采用冲压、焊接、涂装、总装四大工艺制备铝合金车身的路线。
　　★本人设想，车身宜采用精密铸造石墨烯增强铝合金部件与石墨烯增强工程塑料注塑件装配制备。
　　在我国，碳纤维材料价格高，供货困难。但我国是铝生产大国，轻量化采用铝是理所当然。近几年基于航空工业和高铁工业的要求，大大促进了铝材技术的进步，例如可拉延锻造的铝材在国内已有生产。更加重要的是，石墨烯增强铝基纳米复合材料的出现，可将铝材料的抗拉强度增大25%，压延性也得到改善。采用石墨烯铝合金代钢材，将比传统钢板材料车身降重由25-30%提高至40%以上，已可接近碳纤维的降重水平。但价格仍将会远低于碳纤维。
　　另外，采用石墨烯铝合金制备轻量化的智能电动汽车，因国内工业化生产氧化石墨烯微片的价格已降至4元/g。上面提到的用于制备高能电池和电容器的还原态微片技术，预计工业化生产价格还可降低。并且，用于制备高强铝合金的石墨烯，因使用亲油性的还原态石墨烯将比亲水性的氧化态石墨烯更容易于在铝液中分散，致材料强度将更好，工艺更简单。从经济技术考虑，石墨烯铝合金的推广应用已具备了条件。
　　当采用精密铸造工艺制备铝底盘后，车的侧板和顶板为什么不采用相同的工艺制备呢？工厂为此仅需增加铸造模具而已！若进一步将此工序交给铝生产企业，将通常铸锭的铝液制备成石墨烯铝合金后直接精密铸造成汽车部件，更有利于节能和降低部件的成本。耽心“连材料也只有向美国Alcoa公司和加拿大的Alcan公司这两个上大的两家铝业集团公司去买”则完全没有必要。特斯拉刚开始试制时，铝底盘不也是采用代工吗？
　　智能电动汽车的仪表板、内装饰件、前车身件和侧裙件还可采用石墨烯微片增强的塑料，因石墨烯不但是优秀的增强材料，也是优秀的塑料阻燃剂，用于电动汽车还可提高车的安全性，也是今后技术发展的方向。
　　5、电动汽车代工生产是今后必然的方向！
　　智能电动汽车企业作为一个高新技术企业，为降低投资量和投资风险，必然会走代工的道路。关键是如何代工。
　　以多年在高新技术企业任高管的体会，代工必需有自主知识产权的技术作保证，并且关键的零部件、材料的质量、价格及供货渠道还必需自己能控制。否则在市场竟争中难以控制产品品质、价格，还有可能被“山寨”。
　　智能电动汽车的自主知识产权技术是：车的整体设计技术和智能控制系统技术。需控制的关键零部件和材料则是：“革命性突破”的高能电池和还原态石墨烯。
　　李想在《打造一个电动车企业大概需要多少钱？》中，冷静地指出：“在我们看来根本没有什么互联网+汽车，只有清晰的认识到本质是汽车+互联网，才有可能脚踏实地的走下去。汽车是基础，互联网是锦上添花和帮助提升效率的，先有高品质的车，其余的才有意义。”本人非常欣赏。
　　李总说：“无论是蔚来汽车，还是车和家，我们先成规模的团队是供应链和制造的团队，以及技术、工程和研发的团队。”“这些人平均的工作经验都在十年以上，参与过多款量产车。”本人与冰封之城则有完全相同的看法：“车和家的产品定位已经远远不同于传统汽车，在汽车厂打磨10年以上的人，身上的局限束缚和条条框框会很多，毫不怀疑他们能打造出高质量的产品，但是是不是颠覆性的、适应市场的，老实话很难讲！”总工程师将为您选择一先进的造车工艺路线，制造团队和研发团队应按将采用的造车工艺路线选用专业的人材，关键的人是总工程师！
　　李总想“为什么非得需要成本很高的四大工艺生产线(冲压、焊接、涂装、总装)，是不是可以把冲压省掉？” 因李总提出的造车方案太过于常规，不符合市场经济的规则。若采用本文所述的材料、技术和方法，就不需自建四大工艺生产线。因为冲压、焊接已不是必需的主要工艺了，所需要的仅是涂装和总装，到时传统汽车涂装和总装生产线的工作将会极不饱满，交与传统车企代工就可以了。总装时由于大量使用铝铸件与塑料件，可以采用粘结为主，焊接为辅。因车身的零件数量会大大减少，总装的工作也会大大简化。顺便说一句，高铁技术中的铝合金车厢焊接技术已是国际先进的水平，若电动汽车制造需焊接，也不必去国外找技术。
　　所说的高能电池和还原态石墨烯，及铝铸件、挤塑件的生产，只需对合作公司参股控股，其它大的投入是车的设计费用和智能控制系统的设计和制造，再考虑留一定的流动资金采购电机、减振器、车轮、转向机构等部件，2个亿美金也应够了。
　　特别说一下，智能电动汽车的智能控制系统，应是一个云系统，将车况参数显示、车况超标自动控制、主动安全系统、车管家服务系统、上门维护服务系统……直至自动驾驶系统集于一体，使智能电动汽车成为电脑控制下的汽车。
　　目前传统汽车公司生产的纯电动汽车，一种功能配套一台控制仪器，仅是“为汽车配套”而已。虽然“方便用户选配”，但增加了成本。并且这种电动车是高电耗的汽车，不可能成为开创新文化新生态的“低电耗、全智能电动汽车”，预计十年后生存也将困难，混合动力新能源汽车的生存则更不用提了。
       更多信息请关注复合材料信息网www.cnfrp.com