中汽創智車用氫燃料電池的發展及規劃

現有固態電池體系存在各種問題：聚合物固態鋰電池容易短路與熱失控，薄膜固態鋰電池成本高、能量密度低；硫化物固態鋰電池則存在固固接觸持續變差、空氣敏感的問題；氧化物固態鋰電池的電解質片容易脆裂…….

2022年11月16日，由蓋世汽車主辦，上海虹橋國際中央商務區管委會、上海閔行區人民政府指導，上海南虹橋投資開發（集團）有限公司協辦的2022第二屆汽車動力電池論壇上，中汽創智科技有限公司新能動力事業部首席技術官王英博士表示，鋰電由于材質的特殊性而存在不穩定性，因此，中汽創智將目光對準電池材料，致力于全固態電池，氫燃料電池的研發，專注于攻克電堆、系統、膜電極、關鍵材料上的技術難點。

目前，中汽創智的核心產品覆蓋60kW~150kW系統，可用于乘用車和49噸以下車型。

中汽創智科技有限公司新能動力事業部首席技術官 王英博士

以下是演講內容整理：

中汽創智公司成立兩年半，是一汽、東風、長安和南京政府共同出資成立的，目的是解決車端56個卡脖子的技術問題，同時擔負產業化的任務。中汽創智主要由三個事業部組成：智能底盤，智能網聯，新能動力。我今天主要給大家匯報的是中汽創智新能動力在氫燃料和固態電池方面的工作。

作為新公司，中汽創智的發展迅速，我們每周工作量平均為70小時，僅僅用了兩年半的時間就獲得南京市獨角獸公司的認證，我帶領的團隊取得了國家科技部“十四五”專項，在氫燃料方面最核心的氫燃料芯片膜電極產業化項目。同時，中汽創智作為牽頭單位，還獲得了工信部的新能源產業鏈相關項目。

行業內，固態電池的核心在于安全問題和續航問題，但安全問題和續航里程問題是不是矛盾？這還需要我們持續地探討。中汽創智目前瞄準的是全固態電池，主要目標是實現低成本，寬溫度范圍，高電導率。但是還有很多難題需要突破：比如，1、體積能量密度還是比較低；2、制造環境非常苛刻，從材料到工藝，從實驗室走向小試、中試都需要持續的技術攻關；3、現有固態電池體系存在各種問題：

如聚合物固態鋰電池容易短路與熱失控，薄膜固態鋰電池成本高、能量密度低；硫化物固態鋰電池則存在固固接觸持續變差、空氣敏感的問題；氧化物固態鋰電池的電解質片容易脆裂…….這要求我們用新的思路研發固態電池：從最核心的材料出發，搭配合適的工藝取勝。

在這個基礎上，中汽創智堅持攻克全固態電池覆蓋材料端，工藝端和設備端的核心技術，同時具備從電芯組裝成電池包的能力，現在面臨的難點主要是材料端和工藝端，下圖是對材料維度技術痛點的羅列：

在業務規劃上，中汽創智全力推進使用硫化物電解質的高安全、高比能、長壽命、低成本的全固態動力電池開發與產業化；重點聚焦于全固態電池電芯層級開發，電池包開發及整車搭載，并由三家股東牽頭開展，CAIC提供技術支持；針對全固態電池電芯開發，將從核心材料、關鍵工藝和專用非標裝備等三個維度協同開發。

接下來介紹氫燃料，氫燃料是氫能汽車的心臟，氫能汽車車端會搭載燃料電池包+氫瓶兩個部分，和鋰電池最大的區別在于，鋰電池的行駛里程（能量）和功率被整合在一起，氫燃料的功率由燃料電池提供，行駛里程（能量）由氫瓶提供，因此，增加一個氫瓶就可以增加續航里程。

更重要的一點在于，鋰電池存在很多安全性的問題，氫能電池雖然可以采用“三明治”結構：正負極+膜+氫氣+氧氣，但是氫氣和整體反應是分開的，即便氫氣有可燃的風險，但是能在4s內擴散至100m以上的高空中，所以說，氫燃料和鋰電池在安全機理上是不同的。

在這個基礎上，我們認為氫、鋰、非鋰電池一定會基于應用場景的不同而并駕齊驅，并行發展。

講回氫燃料電池的構成原理：整體是燃料電池包，里面有核心模組（相當于電堆），控制FCU（相當于BMS），一片一片的單體是膜電極，單電池就是膜電極和雙極板組成的，在構成機理上同鋰電池非常相似，但設備上完全不同，氫燃料有個概念叫“剝洋蔥”，意思是它的結構是從車端系統、中間電堆、零部件，最后是核心材料級。

國內70%-80%的車廠現在可以購買核心零部件組裝成系統上車，但是核心技術都掌握在歐美日韓那里。其中膜電極就是關鍵的卡脖子技術，中汽創智的行業使命就在于發力膜電極核心技術。

中汽創智在氫燃料業務上秉承“1234”規劃：一個團隊、兩只腳、三個產品、四年騰飛，其中擎勢品牌打造三款自主核心產品：Hydro E110、Hydro P130、Hydro MEA，均已落地，分別得到了江蘇省工信廳2021年新進技術產品的產品認可和工信部的產品認證，可以直接上車。

數據來源：中汽創智

目前，中汽創智的新能動力事業部氫燃料團隊已經在3省5地同時開展試驗開發工作，有效保障了項目的順利進行。我們承接了從納米到米級的多維度，多尺度開發仿真技術，覆蓋氣，熱，電，力等多個學科，可以說，仿真技術是我們整個開發體系中極為重要的“千里眼”，在車規級領域，我們通過大量的DV，PV實驗驗證，保證產業鏈安全的情況下推出了三款核心產品。

第一個關鍵產品是擎勢?Hydro-P130，是 130kW燃料電池堆，峰值功率高達150kW，號稱南京第一堆，也是唯一代表江蘇省參加國家“十三五”科學創新成就展的電堆。

第二款產品是110kW的燃料電池系統擎勢?Hydro-E110，目前已經上車，這兩款產品結合膜電極核心技術，實現60kW~150kW系統全覆蓋，可用于乘用車和49噸以下車型。

總而言之，中汽創智有人才團隊，有完整的研發體系，有嚴格的車規級實驗驗證，有健全的產業鏈，并且有充足的落地資金支撐，我們希望能夠將新能動力業務中的全固態電池和氫燃料電池，尤其是氫燃料電池從示范運營逐步推向商業化、產業化、規模化落地。