现阶段，新能源汽车如何进行创新

光明网讯 9月28日， 2020年“全球新能源 汽车 前沿及创新技术”评选结果在2020世界新能源 汽车 大会上发布。清华大学教授、中国科学院院士、大会 科技 委员会联合主席欧阳明高代表大会公布了本年度评选结果，共有7项创新技术和7项前沿技术入选。

本次评选于2020年2月份正式启动，来自全球新能源 汽车 主要技术领域的27位知名专家学者组成世界新能源 汽车 大会 科技 委员会，负责本次评审工作。本次评选从整车集成与控制、动力电池、燃料电池、驱动系统、智能化、轻量化及新材料、能源供给、其他相关技术等8个技术方向共征集了百余项前沿及创新技术。

经形式审查后，有56项创新技术和51项前沿技术进入初评环节；经过初评后，有12项创新技术和10项前沿技术进入终评环节。经过最后评审，7项创新技术和7项前沿技术脱颖而出。

据介绍，此次获奖的7项创新技术已实现量产化应用，有效地提升了新能源 汽车 的技术水平；而获奖的7项前沿技术则展示了全球基础研究的最新方向，为今后新能源 汽车 科技 创新指出了新的方向。（战钊）

链接

2020年7项创新技术

1、高集成刀片动力电池技术

——弗迪电池有限公司

高集成刀片动力电池技术，是全球首创的具有高集成效率、高安全防护的动力电池技术。该技术突破传统拉深/挤出工艺制约，并攻克超薄铝壳焊接技术，成功开发长宽比为10:1、厚度为0.3mm的超长超薄铝壳刀片电池，打破传统电池系统的模组概念，利用刀片电池独特长宽比特征，实现超长尺寸电芯的紧密排列，获得超过60%的体积集成效率。与传统电池系统40%的体积效率相比，体积集成效率提升50%，使得搭载磷酸铁锂体系的纯电动 汽车 续航里程达到600km。同时，基于磷酸铁锂先天的安全优势，刀片电池的紧密组排设计、多功能集成包络设计和系统三明治式结构设计可以从多层级多维度保障动力电池系统安全。

2、面向海量场景的自动驾驶云仿真平台技术

——深圳市腾讯计算机系统有限公司

该技术在计算节点中闭环运行全栈自动驾驶算法，并利用云计算的强大算力，支持一万个以上场景的并行计算，使得1000个测试场景的运行时间从2天大幅缩减至4分钟，并实现全自动化测评。在虚拟城市中数以千计的自动驾驶车辆不间断的持续行驶，并通过随机工况和激进交通流提升测试复杂度。云仿真节点中通过数据压缩、场景分割、网络策略模型、流量锁、全局帧同步等机制保证了仿真时序一致性和通讯效率。同时，为实现高精度场景建模，使用多传感融合技术自动计算三维模型位姿、网格和匹配纹理，自动化率超过90%，三维场景相对误差小于3cm。该技术实现了高并发、高效率、高容灾、低成本，保障数据安全和资源的有效利用。

3、动力电池高效成组CTP技术

——宁德时代新能源 科技 股份有限公司

动力电池高效成组CTP技术打破了行业固有的“单体成组模组再成组电池包” 三级成组设计思维，从电池包结构高度集成、新工艺研发以及热管理优化等方面开发了全新的动力电池高效成组CTP技术，实现两级成组—“单体直接成组电池包” 。CTP技术将电池包的重量成组效率从行业平均水平70%提升至80%，体积成组效率从56%提升至65%，零件数量减少25%。同时，减少了传统模组的生产工序，生产效率提高20%。量产电池包重量能量密度超过170Wh/kg，同时在研产品电池包重量能量密度达到215Wh/kg。

4、一体化大功率燃料电池系统技术

——上海捷氢 科技 有限公司

一体化大功率燃料电池系统技术通过采用超薄金属双极板、低Pt催化剂、空气侧无外增湿及智能控制策略，有效缩小了燃料电池系统体积，降低成本。搭载该技术的燃料电池系统功率可达到92kW，体积功率密度达到956W/L，贵金属Pt载量为0.35mgPt/cm2，可应用于乘用车和商用车双平台，尤其是能满足作为未来重点发展方向的中重型货车功率的需求。同时，该技术通过建立质子交换膜中水含量状态的在线智能检测与控制策略优化，实现-30℃的无辅助热源的低温启动，可补足目前纯电动技术在寒冷区域应用不足的空白，形成优势互补局势。

5、800伏碳化硅逆变器技术

——德尔福 科技

该逆变器技术的核心是开发和应用了Viper电源开关。该开关高度集成了双面散热技术，并将原来的硅质绝缘栅双极晶体管（IGBT）电源开关更换为了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）开关。与前几代逆变器相比，可以减少40%的重量，缩小30%的整体尺寸，提高25%的功率密度，同时可以减少最高70%的开关损耗。该技术下的逆变器可以赋能电压高达800伏的电气系统，相比如今最先进的400伏系统，因重量和损耗的较少，它可以提升电动 汽车 （EV）的行驶里程并将充电时间缩短一半。

6、基于升腾AI的自动驾驶云服务技术

——华为技术有限公司

华为自动驾驶云服务HUAWEI Octopus基于“升腾910”AI芯片和AI训练平台，通过软硬件加速，自动分析算法、并行仿真等技术实现车云协同的自动驾驶数据快速闭环。Octopus提供数据、训练和仿真三大服务。Octopus突破了真实世界时空的约束，在仿真空间更高效地运行算法，快速得到算法里程数据和性能评测数据，旨在降低自动驾驶开发门槛，让自动驾驶开发变得更智能、更高效、更便捷。

7、车用金属双极板燃料电池电堆技术

——新源动力股份有限公司

通过开发宽电流适应性膜电极、高效流体分配金属双极板和自调节集成化电堆结构，实现了燃料电池电堆的高比功率和高可靠性，电堆功率密度达到4.2kW/L，并完成了电堆及其关键部件的工程化开发，成功通过38项车规级验证。经电堆、发动机台架及整车的振动试验、环境标定试验、碰撞试验以及路况测试表明：金属双极板燃料电池电堆可以满足全天候环境车用要求，为氢燃料电池 汽车 的商业化应用提供了关键部件和技术支撑。

2020年7项前沿技术

1、高电压镍锰酸锂正极材料及电池技术

高电压镍锰酸锂材料具有高电压、高能量密度、低成本、高安全和快锂离子传导特性，是下一代动力电池的主流正极材料之一。在高电压下，电极材料与电解液之间剧烈的副反应是限制镍锰酸锂材料商业化的最大障碍，解决该问题的关键就是构造稳定的正极材料与电解液界面和耐高电压的材料体系，具体包含高电压正极材料表面改性技术，高电压镍锰酸锂材料电解液开发匹配技术，高电压辅助配套材料的匹配改性技术，这些技术也将推动电池行业向高电压、高能量密度和高安全的目标前进。

2、新型无氟碳氢质子交换膜技术

新型无氟碳氢质子交换膜表现出较强的化学耐久性，较高的离子交换率使其电导率是目前领先的全氟磺酸膜的1.5-2倍。同时显著降低了氢气的渗透，这不仅减少了寄生电流密度的损失，而且可以减少由渗透的氢和氧气反应所产生的过氧化氢。碳氢质子交换膜的低气体渗透性主要是由于碳氢聚合物的气体溶解度比含氟聚合物低，碳氢膜低氢气渗透率的特性，可以减少铂层带状化，增加催化剂层寿命。同时，减少氢气渗透降低了燃料电池系统对氢气排放的要求，提高了整体氢能效率和续航能力。

3、基于3D结构复合载体的铂基合金催化剂技术

本技术采用石墨烯为载体材料，以阳离子聚合物PDDA功能化的碳黑为间隔物，与氧化石墨烯通过静电作用自组装，解决制备过程中石墨烯片层发生堆叠的问题；经化学还原得到三维石墨烯/功能化炭黑复合材料，然后担载Pt及其合金纳米粒子，制得基于3D结构复合载体的铂基合金催化剂。制备的催化剂，具有独特的核壳结构可避免过渡金属的腐蚀，电化学活性、稳定性优异， Pt利用率大幅提高，成功实现了Pt用量及燃料电池成本的降低。

4、聚合物复合固态电解质技术

固态锂电池以其高比能、高安全等显著优势，成为未来新能源 汽车 发展的核心动力，设计和制备物理与电化学性能优异的固态电解质迫在眉睫。“刚柔并济”的聚合物复合固态电解质设计理念，是以尺寸热稳定性好的“刚”性材料为骨架支撑，复合电化学窗口宽、室温离子传输性能优异的“柔”性聚合物材料和高离子迁移数锂盐，有效解决了单一聚合物电解质尺寸热稳定性差和力学强度低，以及单一无机固态电解质界面传输和加工性能差的瓶颈问题，利用该聚合物复合电解质研制的固态锂电池具有高安全、高比能、高耐压、长寿命等突出特点，是未来新能源 汽车 动力电池技术的重要选择。

5、智能驾驶感知计算平台技术

智能驾驶感知计算平台是实现 汽车 智能化的基础，是机器替代人的眼睛识别外部环境，迈向无人驾驶的前提。智能驾驶感知计算平台基于车载人工智能计算处理器和视觉算法的深度融合优化，利用先进的车载视觉传感器、雷达等感知设备，支持针对复杂场景的细粒度、结构化的语义感知，对高度可扩展、模块化的三维语义环境重建以及透明化、可追溯、可推理的决策和路径规划。满足不同场景下高级别自动驾驶运营车队以及无人低速小车的感知计算需求，支撑L3及以上级别自动驾驶技术突破和应用示范。

6、高功率密度硅基氮化镓功率模块技术

硅基氮化镓功率模块具有较低内阻，较高功率密度，较高效能和良好高频切换特性等优点。以上性能可提高功率模块的散热性能，跟传统硅基组件相比可提高30%以上的效率，在应用上有很大的优势，可以有效减少驱动逆变器系统体积，降低系统成本。受限于单颗芯片输出电流较小，暂时无法使用于车用驱动逆变器。但通过芯片并联与应用高导热键合材料来降低热阻提升整体电流输出，可以实现高功率密度和每相可输出350A大电流的高功率硅基氮化镓功率模块。目前，硅基组件中MOSFET无法耐高压 、IGBT开关切断速度不够快造成能量的损失较大，随着硅基氮化镓成本的降低，未来在车载充电机，驱动逆变器，车辆到电网的电力储存等新能源 汽车 市场应用上氮化镓有较大的应用发展潜力。

7、扇形模组轴向磁场轮毂电机技术

扇形模组轴向磁场轮毂电机是具有扇形模组定子绕组、制动盘和电机转子一体化设计的新型轴向磁场电机。应用到乘用车上能有效降低轮毂电机的簧下质量，能有效结合液压制动以保证车辆制动安全性，能避免与现有车辆底盘悬架零部件的运动干涉。关键技术涉及扇形模组定子绕组设计封装技术、制动盘和转子一体化设计制造技术、电磁和机械耦合的NVH技术、扇形模组电机的控制技术。应用该技术可以形成独立转向的驱制动一体化零部件，可以形成分布式驱动系统和混合动力系统。

他强调，新能源 汽车 要求动力电池具有高能量密度、高功率密度、高安全等特性，先进动力电池技术的创新对新能源 汽车 的发展至关重要。

肖成伟表示，“未来，刀片电池技术、CTP（Cell To Pack）和大模组技术、无钴电池技术、锂离子电池干法工艺技术是当前的几个技术创新热点。”在这场精彩纷呈的主题峰会上，来自学界和业界的专家对这些技术创新点进行了细致、深入的分享，为线上线下的观众奉上了一场动力电池新技术的思想盛宴。

2019年，全球主要国家新能源 汽车 销量超过210万辆，中国销量达到120.6万辆，占中国新车销售比例达4.68%。截至2019年底，全球新能源 汽车 累计销量突破720万辆，中国占比50%以上。

中国新能源 汽车 的市场目标是：2020年销量达到500万车辆，2025年达到3000万辆，2030年达到7500万辆，2035年达到12000一14000万辆。

新能源 汽车 蓬勃的市场发展也对动力电池提出了更高的要求，如何实现高能量密度、高功率密度和高安全性是学界和业界着力 探索 的方向。

“在国家的支持下，动力电池能量密度的指标逐年提升。高比动力电池是国家支持研究的重点方向，技术与产业化进展都很快，已经实现产业化电池的体系。”肖成伟说。

谈及动力电池技术的进展与趋势，他介绍，中国锂离子动力电池技术路线的变化趋势呈现混合动力和纯电动 汽车 领域应用并重，纯电驱动 汽车 领域应用为主，兼顾混合动力 汽车 领域。300Wh/kg高比能锂离子电池成为当前产业化热点。

“未来，需要重视能量密度、功率密度、安全、循环耐久和成本之间的平衡，智能制造和数字化工厂设计，动力电池系统的设计开发及产业化水平，标准化（单体、模块及系统）及全生命周期的测试验证（尤其是安全可靠性），新材料及新体系电池前瞻技术的研发（固态电池、锂硫、锂空气电池盒锂离子电池等）等五大方面的问题。”肖成伟说。

上海大学教授张久俊介绍，目前锂离子电池的应用广泛，主要有车用锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池三种类型。“就锂离子电池在 汽车 领域的应用来说，目前我们强调续航里程要达到400公里，到2030年就要达到700公里。未来还需要进一步的增加能量密度、功率密度和寿命，提高安全性。”张久俊说。

中科院物理研究所研究员黄学杰就动力电池无钴正极材料的技术研究做了分享，他介绍，第一代无钴材料是锰酸锂，第二代无钴材料是碳酸铁锂，目前主要是锂、镍、钴三元电池。随着材料技术进步，大家正在不断努力降低钴的含量，目前可以做到钴占10%，今后可能降至5%，接着降至3%。

厦门大学特聘教授董全峰认为，未来 社会 能源支持系统需要可再生能源和高效电化学储能的结合。先进动力电池的发展目标是构建高比能量和高比功率的新型电化学储能系统。

“电化学储能途径一般有两种，一类是典型的氧化还原反应（传统电池），再一类是界面上的电荷的存储和释放的过程（超级电容器）。我们团队提出了一个新的模型，经过对材料的表面调控，能够实现既具有高的表面面积，表面上又具有和大量离子电化学吸附的能力，填补前两类的空白。”董全峰说。

宁德时代新能源 科技 股份有限公司研发联席总裁梁成都认为，以CTP为代表的动力电池系统高效成组技术是未来创新趋势。其优点众多，零件数量降低40%，能量密度增加10%-15%，同时，寿命延长10%，成本降低10%，产品系统也可靠安全。

比亚迪股份有限公司深圳开发中心副总监鲁志佩介绍了比亚迪在高集成刀片动力电池方面的技术创新。他提到，刀片电池可使零部件数量减少40%，VCTP增加50%，整个电池系统成本下降30%。“我们在刀片电池上投入了大量的研发，期望实现更高的集成效率、更高能量密度，让刀片电池具有更大的竞争力。2025年预期可以达到73%的集成效率，体积能量密度达到300Wh/kg。”他说。

续航里程和安全性一直是很多车企的一块心病，业界陷入了对“续航里程”的攀比，三元锂电池因能量密度高于磷酸铁锂电池而受到追捧，却因天生热稳定性差，屡屡发生意外，新能源乘用车的安全口碑则因此付出了极其惨重的代价。

于是乎比亚迪刀片电池横空出世，打破传统电池系统的模组概念，对新能源 汽车 行业产生举足轻重的影响。

在9月29日的2020年世界新能源 汽车 大会上，“高集成刀片动力电池技术”被授予“全球新能源 汽车 创新技术”大奖。刀片电池由弗迪电池有限公司研发生产，此次从56项技术中脱颖而出，成为了年度7项“创新技术”之一。

刀片电池顾名思义外形神似刀片，长宽比为10:1、厚度为0.3mm，超长超薄，是磷酸铁锂电池的最新一代产品。

根据资料来看，刀片电池是基于磷酸铁锂电池的升级，具备更高的安全性，热失控温度更高。同时极大地提升了电池包的体积利用率，体积能量密度提升超过50%。如此一来就解决了磷酸铁锂电池体积比能量密度偏低的问题，续航能力也得到提升。

在今年的刀片电池发布会上，比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙表示：“几乎你能想到的所有 汽车 品牌，都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案，相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”

值得一提的是，刀片电池来自弗迪电池超级工厂，而它就是比亚迪新成立的专注新能源 汽车 零部件业务的子公司。其前身是比亚迪锂电池有限公司，早在1998年就已成立。在电池领域具备100%自主研发、设计和生产能力，产品覆盖消费类3C电池、动力电池及储能电池、梯次利用等领域，应用领域涉及IT、 汽车 、新能源、轻轨交通等。

位于重庆璧山区的弗迪电池工厂是目前刀片电池唯一的生产基地，工厂总投资100亿元，规划年产能达20GWH。

刀片电池在生产环境上的要求极为苛刻，为了最大程度降低电池的短路率，他们提出了一个粉尘分级管控的概念，达到了与液晶屏生产车间相同的标准。在一些关键工序上，能够做到一立方米空间内，5微米（头发丝1/20粗细）的颗粒不超过29个。

严苛的环境和条件，只是确保刀片电池高安全性的“基础”。刀片电池生产过程中的配料、涂布、辊压、检测等其他工艺都达到了世界顶尖水平。例如，配料系统的精度在0.2%以内；双面同时涂布，涂布最大宽度达1300mm、单位面积涂敷重量偏差小于1%……

遍布生产车间、工序、条线的高精度传感器，数以百计的机器人，使得厂房设备硬件的自动化，设备与设备之间的信息化，控制层面的智能化成为刀片电池生产高效、品质稳定的最强“后盾”。

安全，始终是新能源 汽车 绕不开的话题。也正是基于对安全的重视，即便在三元锂电池被广泛推崇的市场环境下，比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的研发。

刀片电池凝结了比亚迪在动力电池领域近20年的研发和应用经验，集成了比亚迪从电池的原材料制取、到动力电池包制造的全产业链优势。与传统电池系统40%的体积效率相比，体积集成效率提升50%，使得搭载磷酸铁锂体系的纯电动 汽车 续航里程达到600km以上。

在今年3月，刀片电池顺利通过了“针刺测试”——在动力电池界，通过这一安全测试的难度堪比登顶珠穆朗玛峰。将“安全”二字放在首位，是比亚迪不变的初心。刀片电池终结了新能源 汽车 安全痛点，重新了定义新能源 汽车 的安全标准。

比亚迪搭载刀片电池的车型，包括比亚迪汉EV、2021款唐EV。不得不说，刀片电池在各方面的表现都很不错，比如续航。汉EV的续航里程605km，而SUV车型的2021款唐EV达到了565km的续航里程，这在目前的电动 汽车 领域已经超过很多车型了。

此外，在今年成都车展亮相的全新比亚迪宋PLUS EV也搭载刀片电池，并推出推出NEDC 405km和505km两种续航版本，预计年底上市发售。

消费者面对购买电动 汽车 ,最看重的一部分还是电池。而刀片电池推出将让电动 汽车 提供了更多的可能，让里程焦虑得到释放，也解除新能源车安全痛点。相信这让很多还在犹豫买不买电动 汽车 的人都能下定决心了，毕竟对于新能源出行工具来说，安全和里程才是最重要的。