史蒂夫·高根：美国经济型高级电池开发

　　[编者按]“2009国际电动汽车创新发展论坛”于2009年10月22-23日在重庆举办。本届论坛由科技部举办，众多业界人员参与论坛，一起分享最新成果，争辩方向，激扬思想，以下是美国能源部史蒂夫·高根先生现场演讲:

美国能源部史蒂夫·高根

　　主持人：非常感谢陈院士的演讲，陈院士就混合动力电动汽车的技术路线及其在中国的发展的发表提供了他的观点、意见和建议，下面有请美国能源部史蒂夫·高根先生为大家做DOE的PHEV及动力电池技术研发的演讲，大家欢迎。

　　史蒂夫·高根：谢谢陈教授，谢谢您这个非常全面的介绍，关于电动汽车在中国发展。我的介绍可能跟陈院士有相同之处，我的名字叫史蒂夫·高根，我来自美国能源部，主要关注能源效率和技术的项目，讲到这个技术项目。

　　我今天讲的是一个子项目，关于能源储存的一个项目，它主要是关于支持这种耐用和经济型的高级电池的开发。而且包括了纯动力的混合电动车，还有燃料电池车。这些活动都是这个项目中的一些部分，而且已经得到了7700万美元的资助，而且得到奥巴马总统很大的关注，在这方面我们有三个目标的应用。

　　首先有混合动力还有插电式的动力，还有纯电动的动力车，每个项目都有不同的特点。像这个跟传统的电动车一样，混合动力也是要依靠电池，还要依靠很大的电池能量，而且需要能量非常高密度的。而插电式是以上两者的结合，我们有两个目标要完成：首先在2010年要研发出25千瓦的电池，大概的成本希望控制在500美元左右；第二是建立插电式的混合动力，而且能够行驶40英里，成本希望控制在3000-4000美元左右。阿岗实验室明天也会给大家作介绍，希望在美国驱使的里程大概在40英里，这样就可以满足很多客户的需要。这是非常重要的一点，我想给大家解释下，为什么这点非常重要。

　　那我们看到石油是交通运输能源中的一个很重要的问题，那这个图片大家看到了，它是运输中用到了石油是最大的。那么它是15%的石油用在运输方面，我自己有两个小孩，我要考虑到我的未来，我小孩的未来还有子孙后代的未来，所以我看到运输方面占到了68.3%，那么还可以说这一部分，这个运输主要是看石化的燃料，同时我们可以看到还对于温室气体的排放也是很重要的，因为它不仅会消耗石油，还会损耗大量的温室气体，大约有32%二氧化碳的排放是由美国产生的。

    2010财年汽车技术、混合电力系统分别预算3.33亿美元、1.64亿美元

　　跟刚刚讲过的有一点相同，我们并不是把所有的鸡蛋都放在同一个篮子里，我们有很多项目可以是一个阶梯，我们想没有一个单一的成功方案，那这个跟刚才陈教授讲的差不多。我们有很多不同的研究项目，比如内燃机的，也有电池的。这些都可以帮助我们来降低对石油的依赖。另外，我们还在研究燃料方面的，跟中国一样希望利用其他的能源，我们也有这样的计划。比如说我们希望能用减少10%的对汽油的使用，这是美国目前的计划。比如我们可以用生化柴油，可以用一些清洁能源。这些都是很有希望用到这些能源，比如50%的石油如果能每一部分减少一点加起来就是一个很大的贡献了。所以，我们有非常丰富的项目来做这一点，下面看到我们的工作重点是什么呢？我们可以看到2010年财年的预算，看到有3100万是给予这个技术的整合方面，可以看到，我们的重点是在哪一方面，其中有一半是给了混合电动系统。右边这个图可以看到，同样的是具体的细分，这一部分也是有很多的投入。看到能源储存方面也有很多的投入，这对于这些技术项目来说能源储存也是很重要的部分。

　　刚才又讲到混合电力系统，有三个部分的内容，有整车和系统的仿真测验，这一部分是通过汽车仿真试验通过零件的研发，这是研发很重要的部分，另外还有能源储存研发，包括混合动力，电力汽车的研发。另外我们在高级电子动力方面也有一部分研发的投入。我们看到能源部的电池技术可以看到，在有些方面，比如说A123系统已经获得的成功，这个我们做了很久了，这对我们来说是一场革命，现在看到A123系统正在研发混合电动和插电式的锂离子的电池原形，而镍电子业很成功，美国要享用它的知识产权。

　　这个图是JCS镍电池在08年投入了市场，而且这也是用了混合动力的。讲到能源储存，我们可以看到很多的话题，比如说对于高级原料的研究，还有能量动力电池的研发，这里包括了阴极、锂正极、电解质，还有率空气（音）方面的研究，因为在高能量电极方面有高电池制造的研究。第三部分是整个系统开发的测试，包括了混合电动车还有11英里，40英里的插电式系统，插电式的电动机有11英里和40英里两种类型，这是两个不同的概念。最后我们希望能够投入生产，这是第四步，进行商业化的生产。

　　那么这一页是给大家讲一下，电池方面的一些应用和研究，我们这里有很多不同的项目，我们有10个联邦实验室，涉及到12所大学来一起进行研究。总共的资金是2350万美金，我们在进行有序的项目有整段的项目，有负极的项目，还有建模的项目，还有电解质的项目，另外还有高级正极的项目。这里是讲的是电池探索性的研究，研究的重点包括高级的负极还有正极，还有电解质的研究，另外还有包括开发和应用高级电气化模型。刚才也讲到了，还有国家性的实验室参与了这些研究，可以看到上面有名单。这些都是有很多很强的科学实力的实验室。

　　这是我们的一个关于电池的总结，这里锂电池与插入混合动力性能的比较，这个笑脸是比较好的，每一种化学成份都有自己的优点和弱点，像插电式40英里的这种性能是比较好的，许多这种化学成份都有不错的未来，但是现在还有问题，就是成本都很高。研发的关键还是要降低成本来延长产品的寿命，来提高耐过充能力，这样就可以进行不同背景，不同方面的应用。提高整个电动车的形象。

　　我们的插电式目标和挑战在这一章可以看到，我们有不同的目标还有当前的情况。2012年的目标就是能够有10英里的里程，在2014有40英里的里程，还有一个目标是降低费用，在2012年能够降到500美元，2014年降到300美元，这样降的话就会有更多人买我们的电动汽车，这样在竞争中取得获胜。显然这个技术面对很多竞争的，如果有人买我们的产品，我们很多技术方面还需要改进。比如说在这一个循环寿命，还有使用寿命，要看看是不是能够改变它的化学成份来延长它们的寿命，另外这些还是在测试当中。我们看这个使用寿命一直是一个大问题，比如我们希望以后能够延长到10年，而不是现在的3年，我们希望更有成熟的化学方面研究，能够让它的寿命在10年以上。但是插电式的充电时间很长，还有一些挑战延长寿命，同时保证高性能。另外还要减少它的体积和重量，我们看到一些数据，这可能要求在能源储备和各个方面的一些研究跟上来。

　　那我们看到这个研究的未来，但新的原料要求以下这些特点，比如说要较少的活性材料，较少的电池，然后在电池的电体积要小，重量要轻，从长远来看新的这种锂电池需要更高的密度，来为插电式的混合动力提供更长的电力供应。那就要求我们有大容量的正极原料，它的电压能够稳定在5伏的电解质。现在我要结束我的讲话了，代表美国能源部谢谢大家。