新能源汽車未來發(fā)展深度分析

摘 要：近幾年，隨著國家對環(huán)境的重視，我國新能源汽車快速發(fā)展，其銷量逐年增長，且增速持續(xù)加快。但仍存在一些問題，阻礙著新能源汽車的發(fā)展。如消費(fèi)者體驗(yàn)方面：較低的續(xù)航里程和緩慢的充電速度難以滿足長途行駛的需求；后續(xù)電池更換成本過高等問題，都會影響消費(fèi)者購買意愿。還有整個新能源汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)的問題：持續(xù)上漲的新能源汽車銷量，在未來會對電池回收行業(yè)帶來巨大的壓力，若部分廢舊電池?zé)o法回收會引起新的環(huán)境污染。因相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施布局不均衡，氫燃料電池汽車難以推廣，這又會導(dǎo)致相關(guān)企業(yè)投資、研發(fā)意愿降低。本文從成本、體驗(yàn)、資源、基礎(chǔ)設(shè)施等方面，詳細(xì)分析了現(xiàn)有的新能源汽車現(xiàn)狀以及待解決的問題。并結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究，探討新能源汽車未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 消費(fèi)者 趨勢

1 新能源汽車的分類

學(xué)術(shù)界對新能源汽車的分類較多，文章僅針對目前使用較多的三種分類：純電動汽車、混合電動汽車、燃料電池電動汽車展開論述。[1]

1.1 純電動汽車

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，純電動汽車可以降低對傳統(tǒng)能源的消耗，在使用過程實(shí)現(xiàn)零排放，有效降低多種污染物的排放。在駕駛過程中加速快，行駛噪聲小，深受大量消費(fèi)者歡迎，也是新能源汽車發(fā)展的主要類型。

1.2 混合動力汽車

汽車內(nèi)部有燃油發(fā)動機(jī)和電機(jī)2套動力系統(tǒng)。一方面，工作時使發(fā)動機(jī)在更高效的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下運(yùn)行，使燃油燃燒更加充分，另一方面，利用發(fā)動機(jī)高效運(yùn)行時多余的能量，以及制動時能量回收對電池進(jìn)行充電，提高了能量利用率。

1.3 燃料電池電動汽車

燃料電池電動汽車，主要是以氫氣和氧氣作為原料，通過靜態(tài)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能進(jìn)行驅(qū)動，這使得能量效率特別高[2]?？梢詫?shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，降低大氣污染物排放。直接能量轉(zhuǎn)換。

2 新能源汽車現(xiàn)階段存在的問題

2.1 純電動汽車

純電動汽車只依靠電池提供動力，需安裝大量的動力電池保證續(xù)航。當(dāng)今世界主流的蓄電池是鋰離子電池。新能源汽車的發(fā)展過程，也伴隨著一系列有待解決的問題。

2.1.1 價格昂貴

新能源汽車使用的電池是車輛最昂貴的部件之一，其成本占整車的三分之一到一半[3]。隨著電池生產(chǎn)工藝的成熟和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，電池成本有所降低，但總體上仍處在較高水平。另外，汽車電池使用過程中存在衰減，與汽車的其他部件相比，其壽命要短得多。在新能源汽車使用周期內(nèi)，電池的更換是一項較大的必要支出。

2.1.2 續(xù)航較短

目前主流純電動汽車的續(xù)航在500公里左右。高端電動汽車可達(dá)900公里。此外，在高速行車、低溫環(huán)境下，電動汽車的續(xù)航還可能大幅降低。無法滿足長途行駛的需求。此外，充電過程緩慢也降低了續(xù)航方面的體驗(yàn)。

2.1.3 資源問題

國內(nèi)資源需求量與儲量不匹配，資源相對匱乏。2024年中國鋰離子電池出貨量達(dá)1214.6GWh，占全球總體出貨量的78.6%，穩(wěn)居第一。但生產(chǎn)常用的三元鋰電池所需的主要材料，鋰、鎳、鈷礦產(chǎn)資源主要產(chǎn)出和儲量均位于其他國家。如圖1～圖3所示，全球鋰資源儲備主要分布在澳大利亞和智利，合計占比55.3%；鎳資源主要分布在印度尼西亞，所占比例達(dá)48%；鈷資源高度集中于剛果（金），所占比例達(dá)54.5%。而中國鋰資源儲量的占比為10.7%，鎳資源的占比為3.2%，鈷資源的占比為1.3%。我國的鋰、鎳、鈷資源供應(yīng)高度依賴海外少數(shù)國家，加之海外資源開發(fā)形勢日趨復(fù)雜，使依賴于鋰電池的新能源易受到資源國的限制，導(dǎo)致發(fā)展風(fēng)險和成本提升。

2.1.4 環(huán)境問題

目前使用的鋰電池，在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生鈷、鎳、錳此類的重金屬元素的粉塵物，NMP、氟化氫等有機(jī)廢氣，以及含鎳、鈷、錳等金屬元素的廢水。前期購買的電動汽車，鋰電池陸續(xù)報廢，鋰電池回收的過程，也會產(chǎn)生大量的污染物。不斷增加的報廢電池的數(shù)量，國內(nèi)電池回收現(xiàn)狀無法滿足。預(yù)計2025年，國內(nèi)新能源汽車銷量將增加30%，需處理45000t廢舊電池。環(huán)保壓力巨大。

2.1.5 回收問題

廢舊電池數(shù)量快速增長，回收能力難以匹配。隨著電動汽車的發(fā)展，會伴隨著大量的汽車電池進(jìn)入退役階段，并且呈逐年增長。目前使用的鋰電池中含有重金屬，隨意丟棄會嚴(yán)重污染環(huán)境。另一方面，在理論上廢舊鋰電池中的鈷、鎳、鋰等金屬元素，通過回收再利用，比采用原礦提煉更加經(jīng)濟(jì)。但是，電池回收缺乏規(guī)?；凝堫^，回收主體較為分散，未形成規(guī)模效應(yīng)，導(dǎo)致鋰電池的回收成本增高，企業(yè)較難盈利[4]。此外，目前國內(nèi)鋰電池的類型不同，廠家的生產(chǎn)工藝不同，也增加了鋰電池規(guī)?；厥盏淖枇Α?dǎo)致大量廢舊電池流入其他渠道，造成環(huán)境污染。

2.2 混合動力電動汽車

混動汽車發(fā)展較為成熟，雖然油耗低、環(huán)保性能好、動力性能優(yōu)異，但只能作為新能源發(fā)展過程中的過渡類型。

首先，混合動力汽車依然依賴于傳統(tǒng)燃油，不能擺脫對石油資源的依賴，無法實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，混合動力汽車無法實(shí)現(xiàn)零排放，環(huán)保性能不如純電動汽車。

其次，因?yàn)榛靹悠囃瑫r擁有兩套動力系統(tǒng)，使其制造成本高，售價也相對較高。隨著新能源電池和充電技術(shù)的發(fā)展，純電動汽車購買和使用的成本逐年降低，降低了混動汽車的競爭能力。

2.3 燃料電池電動汽車

燃料電池技術(shù)通過氫和氧反應(yīng)生成水，實(shí)現(xiàn)無污染排放，是一項理想的新能源發(fā)展方向。但目前仍存在一些問題，限制燃料電池車的發(fā)展。

2.3.1 使用壽命相對較短

由于燃料電池在使用過程中催化劑的逐漸退化、質(zhì)子交換膜的老化、氣體擴(kuò)散層堵塞等原因，會使燃料電池的性能逐漸降低，可能需要更換。

2.3.2 使用成本相對較高

燃料電池的生產(chǎn)需要復(fù)雜的技術(shù)和材料，比如質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)，含有貴重金屬的催化劑等。這就導(dǎo)致燃料電池汽車的價格居高不下。同時，氫氣作為目前燃料電池使用的主要能源，由于其制取、儲存和運(yùn)輸成本較高，直接導(dǎo)致了氫的價格相對較高。

2.3.3 基礎(chǔ)設(shè)施不完善

加氫站是燃料電池汽車一項重要的配套設(shè)施，能否方便地補(bǔ)充燃料（氫），是直接影響消費(fèi)者購買意愿的重要決定因素。目前國內(nèi)的加氫站數(shù)量嚴(yán)重不足且分布不均，導(dǎo)致燃料電池車主面臨加氫難的問題。加氫站的建設(shè)成本高，而目前燃料電池汽車保有量低，都增加了加氫站建設(shè)的阻力。

2.3.4 核心專利創(chuàng)新相對不足

《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中對氫能源及燃料電池的發(fā)展有明確的布局，仍面臨著許多挑戰(zhàn)。創(chuàng)新能力相對滯后、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱的問題突出。新能源汽車市場競爭中處于相對劣勢，導(dǎo)致發(fā)展資金匱乏，研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量少，增加了技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的困難。[5]

3 新能源汽車未來發(fā)展方向

3.1 純電動汽車

3.1.1 完善回收機(jī)制

發(fā)展國內(nèi)廢舊電池回收業(yè)務(wù)，可降低電池所需鋰、鎳、鈷等原材料的成本。目前國內(nèi)回收企業(yè)呈分散型布局，回收成本較大，也無法提前規(guī)劃不斷上漲的廢舊電池回收業(yè)務(wù)。發(fā)展、整合電池回收企業(yè)，可實(shí)現(xiàn)回收產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，增加回收電池的能力、效率，提升回收企業(yè)的利潤，同時也會降低回收過程中的環(huán)保治理成本。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展電池生產(chǎn)、回收一體化企業(yè)。以誰生產(chǎn)、誰回收為主體，即可減少電池工藝多樣化增加的回收成本，也可使企業(yè)提前制定接近當(dāng)年報廢量的電池回收業(yè)務(wù)規(guī)劃，減少因無法及時回收而導(dǎo)致流入其他渠道。

3.1.2 提升生產(chǎn)工藝

通過提升電池的生產(chǎn)工藝，增加生產(chǎn)過程中的自動化、智能化流水線生產(chǎn)比例，降低電池生產(chǎn)成本。

3.1.3 整合分散型的中小型企業(yè)

目前國內(nèi)仍存在大量的分散型中小企業(yè)，企業(yè)研發(fā)能力相對薄弱且研發(fā)動力不足。產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，市場監(jiān)管難度大，同時多樣化的產(chǎn)品也增加了電池回收的成本和難度。環(huán)保監(jiān)管難度大，與大型生產(chǎn)廠家相比，其環(huán)保成本相對較大。

整合分散型電池生產(chǎn)企業(yè)，建設(shè)電池生產(chǎn)、回收一體化產(chǎn)業(yè)園，優(yōu)勢顯著。其一，便于較為統(tǒng)一生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保障產(chǎn)品質(zhì)量。其二，利于環(huán)保治理，生產(chǎn)污染物成分相近，可統(tǒng)一排放與治理，相比企業(yè)自建環(huán)保設(shè)備，能降本增效，減輕環(huán)境壓力。其三，助力產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，便于市場與環(huán)保部門的監(jiān)管，規(guī)范企業(yè)行為，營造良好發(fā)展環(huán)境。其四，推動生產(chǎn)方式升級，產(chǎn)業(yè)園資源集聚，有利于推廣汽車電池規(guī)?；⒆詣踊a(chǎn)，降本提效。

3.1.4 電池類型多樣化

目前，新能源電動汽車電池使用的主要類型是三元鋰電池。但鋰離子電池電動汽車的續(xù)航、充電速度，以及電池衰減等仍未達(dá)到理想的要求。適用于新能源汽車的新型電池仍在開發(fā)之中。如固態(tài)電池具有高的能量密度、更長的循環(huán)壽命、支持更快地充電等優(yōu)點(diǎn)。目前已有部分車企計劃推出裝備固態(tài)電池的新能源汽車。此外，還有鋰硫電池、鋁空氣電池等。對應(yīng)不同的價格和性能特點(diǎn)，可適用于不同類型的消費(fèi)者需求，按需購買；另一方面，不同類型的電池所需的貴金屬材料不同，能夠有效減輕對國外特定金屬資源的依賴程度。

新能源電動汽車多采用三元鋰電池，但鋰離子電池續(xù)航里程偏短、充電速度緩慢以及電池衰減較快等問題，致使其難以達(dá)到理想性能要求。

新型電池仍在不斷開發(fā)中。例如固態(tài)電池，具有更高的能量密度、較長的循環(huán)壽命與快速充電特性。當(dāng)下，已有部分車企規(guī)劃推出搭載固態(tài)電池的新能源汽車。此外，鋰硫電池、鋁空氣電池等新型電池也在研發(fā)中。

電池類型走向多樣化意義重大。一方面，能夠滿足不同消費(fèi)者的使用需求，消費(fèi)者可依據(jù)自身日常出行距離、充電條件等因素，按需選購；另一方面，不同電池所需貴金屬材料有別，可規(guī)避對特定國外金屬資源的過度依賴，降低新能源電動汽車發(fā)展的風(fēng)險和阻力。

3.2 燃料電池汽車

3.2.1 提升燃料電池生產(chǎn)工藝與規(guī)模

當(dāng)下新能源汽車發(fā)展迅猛，燃料電池汽車優(yōu)勢突出卻受困于高價難題，市場普及艱難。

燃料電池高價源于復(fù)雜且成本高的生產(chǎn)流程，像催化劑常用貴金屬鉑，質(zhì)子交換膜研發(fā)制造成本也高，使得燃料電池成本遠(yuǎn)高于消費(fèi)者預(yù)期。提升生產(chǎn)工藝、擴(kuò)大規(guī)模，引入自動化生產(chǎn)線。

3.2.2 建立回收、維護(hù)機(jī)制

燃料電池使用過程中，會出現(xiàn)催化劑老化，質(zhì)子交換膜阻塞，從而影響電池的性能。為車主提供催化劑、交換膜的更換機(jī)制。確保消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。同時使用回收催化劑，可降低催化劑的使用成本。

建立廢舊燃料電池回收機(jī)制。燃料電池中含有鉑、鈀等貴金屬，通過回收可進(jìn)一步降低燃料電池的生產(chǎn)成本。防止廢舊燃料電池對環(huán)境的污染。

3.2.3 逐步建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施

國內(nèi)加氫站分布不均，數(shù)量不足，致使車主面臨加氫難的問題，影響潛在消費(fèi)者選擇。逐步建設(shè)足夠的加氫站，可提升消費(fèi)者的購買意愿。

3.2.4 政策支持

提供購車補(bǔ)貼。政府可以通過財政補(bǔ)貼、減免購置稅等方式提供政策上的支持，降低消費(fèi)者的購買成本。

3.3 其他新技術(shù)

目前國際上仍在開發(fā)其他可應(yīng)用于新能源汽車的技術(shù)，如飛輪電池，依靠物理方式儲能，不存在電池衰減問題，已經(jīng)應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域；人造燃油，采用氫和二氧化碳合成的人造汽油，或使用植物油作為原材料生產(chǎn)的燃油，如采用地溝油為原料生產(chǎn)的航空燃油；新型發(fā)動機(jī)，通過研發(fā)新型發(fā)動機(jī)，可使用汽油以外的其他燃料，如氫、生物燃料，同樣可實(shí)現(xiàn)清潔排放。

4 結(jié)語

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，新能源汽車發(fā)展是必然的趨勢。但目前主流的新能源汽車類型技術(shù)上仍存在一些問題，如成本高、續(xù)航不足、充電速度慢等。一方面，需要針對主流新能源汽車類型開展技術(shù)攻關(guān)，如新型新能源電池的研發(fā)；另一方面，繼續(xù)開發(fā)可應(yīng)用于新能源汽車的新技術(shù)，如新型燃料、新型內(nèi)燃機(jī)技術(shù)等，推動新能源汽車行業(yè)的多元化發(fā)展。同時，新能源汽車的發(fā)展，還需要政府政策的支持，如建設(shè)新能源汽車所需的重要基礎(chǔ)設(shè)施。從而提高消費(fèi)者的使用便捷性，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的新能源汽車行業(yè)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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