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“能源是制约我国未来发展较为重要的问题之一。我国2018年原油产量加上净入口量达6.3亿吨，对外依存度高可达69.8%。燃油汽车是否能够持续及时增加？不可能！”中国工程院院士、固体表面物理化学国度主要实验室学术committee主任、厦门大学教授孙世刚近日在昆明进行《云南科学大讲堂》演讲时如是说。
根据国度统计局和公安部的数据表明，我国汽车销售量吓人，连续十年位居世界头一位。2018年，国度机动车保有量达3.27亿辆，是不折不扣的化石能源消费“大户”。同年，新能源汽车保有量261万辆，居世界头位，但只占机动车保有量的0.8%。
按照规划，我国到2020年新能源车保有量500万辆，2030年达到8千万至1亿辆。“我们的电动车发展速度和规模世界头一，但仍然落后于规划。电动车的重要性越来越显明，为何发展还是相对较慢？电池性能是电动车发展的主要瓶颈！”孙世刚院士说，电动汽车与燃油车竞争的焦点在于速度、续航里程、稳定性以及价格，升高电池能量密度是减小电池自重量、升高巡航里程的关键。
目前，新能源汽车电池主要分为电化学能源储存和电化学能源转换两大类，也就是人们常说的充电电池或二次电池，以及燃料电池。按目前的路径看，锂离子电池较适合替代汽油机，而氢燃料电池较适合替代柴油机。通常汽车加一次油能行驶500公里左右，新能源汽车要达到这一指标，要求电池的能量密度高可达500瓦时/千克，相应的电极容量为正极材料需大于250毫安时/克，负极材料需大于1000毫安时/克。
孙世刚院士说：“看似简单，但这中间存在很多没有的技能问题，需要逐一去解决。”通常，电池的能量密度取决于正极和负极材料的能量容量，其功率密度取决于正极和负极材料的倍率性能，其使用寿命取决于正极和负极材料的重复性能，而及时发展的电动车、规模储能、5g、ai等对二次电池提出了越来越高的要求，需要进一步冲破从正负极材料的藩篱，组合形成不同能量和功率的锂离子电池，从而达到电池高的能量密度、高功率密度、高平安性、寿命长、宽工作温度和低的成本的要求。目前，锂-硫电池、锂-空气电池或将成为下一代锂电池的头选，钠电池也成为储能电池的重要备选。
在燃料电池方面，也有诸多难题需要克服，因为不止是电动汽车，各地面发电站、偏远地区能源、心脏起搏器等卫生动力、移动通讯办公都仰仗燃料电池。目前，要升高车用燃料电池的性能，升高催化材料铂族金属的利用率是较大的挑衅。铂族金属资源较少、价格高昂，进一步改变催化剂表面结构与性能是重要的路径，目前，固体表面物理化学国度主要实验室，以及云南贵金属研究所等单位正加紧攻关。此外，开发非贵金属催化剂也是大势所趋。
孙世刚院士还认为，基础设施建设也是目前新能源汽车发展中面临的重要挑衅。到2018年底，我国累计建成公共充电桩约72.8万台，但这个建设速度，还远远跟不上新能源车增加的速度和需求。同时，按照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，燃料电池加氢站将过100座；到2025年，过300座，但截至2018年9月，我国只有23座运营，26座在建。建设速度慢，成本高昂是一大原因。目前建设一座每天加注200公斤氢气的加氢站，没有含土地成本，需要800万元至1000万元人民币。
在接受科技日报记者专访时，孙世刚院士还强调指出，目前我国亟须开发自主知识产权的电化学能源新材料、新体系、发展新机制、新理论。在现阶段，我国已有主要布局，设立了许多主要研发项目，把funds投向较关键的领域，其中就包含了电池、电控系统等。这个过程中，人才也在不断升高。另外，世界新能源发展形势很快，作为市场竞争主体，企业要瞄准一个方向，坚持不懈攻关，不怕失败，一个问题一个问题解决。
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