新能源汽车革命技术路线图——动力电动化、整车智能化、能源低碳化

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中国电动汽车百人会2025年年会 130 新能源汽车革命技术路线图 动力电动化、整车智能化、能源低碳化 欧阳明高 ouymg@tsinghua.edu.cn 市场大变局 发展背景：技术大变革、产品大变型、 第一，汽车技术从电动化发展期转向爆发期导致市场结构性大变局 产业和企业能异军突起的主要原因，就是技术的厚积薄发爆发的时点、市场的爆发时点和政策的看力点 三点在时间上重合，好比燃烧爆炸的三要素燃料、空气、点火，好的燃料好比技术、空气的温度好比市 场的热度，点火源则来自政府的政策。 第二，汽车产品从精益生产耐用件到高频送代时尚品系统性大变局 竞争进入白热化，行业处于阵痛期。内卷式竞争造成恶性循环，创新式竞争才能打造精品，实现汽车强国。 第三，汽车营销从传统模式到媒体信息大爆炸模式的时代性大变局 用户体验和信息传播的新特点给传统营销模式和客户关系模式产生巨大冲击。只有认知升维，才有战略定力 第四，汽车市场从以前增量市场逐步转向存量市场的周期性大变局 新能源和燃油车形成零和博奔，3-4年内市场格局就发生颠覆性变化，需要战略前瞻，创新引领，厚积薄发 发展路径：动力电动化、整车智能化、能源低碳化 新能源汽车革命路线图：上中下三场变革 动力电动化、整车智能化、能源低碳化 1.动力电动化：新能源汽车1.0一一电动汽车时代：电动化爆发、智能化培育、低碳化起步 2010年：确立“纯电驱动”战略，私人购买新能源汽车补贴试点展开，市场化启动。2018年销量超过100万辆 2021年电动化爆发：乘用车磷酸铁锂电池系统突破，纯电动和插电混动厚积薄发，年销量达到352万辆， 2.整车智能化：新能源汽车2.0一一智能化电动汽车时代：智能化爆发、电动化优化、低碳化加速 2015年：特斯拉推出了半自动驾驶系统Autopilot，Autopilot是第一个投入商用的自动驾驶技术 2025年智能化爆发：deepseek引爆政府和民间大模型热潮，高阶智能辅助驾驶技术厚积薄发，开启智驾普及时代 2030年：预计基于先进的端到端大模型的L4级全自动驾驶乘用车在中高级乘用车规模商业化 3.能源低碳化：新能源汽车3.0一一新能源智能化电动汽车时代：低碳化爆发、智能化优化、电动化深化 2020年：习主席提出“双碳战略”，新能源汽车能源载体开始以绿电，绿氢为发展目标 2025年：电力全面市场化开始、风电光伏自发自用开始成为主要场景、全国车网互动城市级示范开始实施 2030年低碳化爆发：非化石能源发电量超过50%、全车身钙钛矿薄膜和全固态动力电池规模量产、车网互动开始普及 2035年：预计绿电成为充电主体电源，短时储能领域车网互动储能超过固定式电池储能，电动汽车保有量2~3亿辆 如何深化？ 1.动力电动化技术变革已经进入高潮、 新能源汽车革命路线图：上中下三场变革 动力电动化、 整车智能化、 能源低碳化 1.动力电动化：新能源汽车1.0一电动汽车时代：电动化爆发、智能化培育、低碳化起步 2010年：确立“纯电驱动”战略，私人购买新能源汽车补贴试点展开，市场化启动。2018年销量超过100万辆 2021年电动化爆发：乘用车磷酸铁锂电池系统突破，纯电动和插电混动厚积薄发，年销量达到352万辆， 全固态电池关键科学技术难题 高安全性 简化系统安全防护设计 良好的温度适应性 拓宽电动汽车应用场景 高能量密度 百自自 提高汽车续航能量 材料选型广泛 高功率特性 降低原材料成本及担源紧缺风险 提升快充性能 全球研究者持续投入全固态电池基础研究与应用开发 5 全固态电池全行业产学研协同创新 2024年1月21日，多名院士专家，多家领军企业、知名高校、研究机构，以及多个地方政府联合发起 建立了中国全固态电池产学研协同创新平台（CASIP） 中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会 SF CHINA ALL-SOLID-STATE BATTERY COLLABORATIVEINNOVATION PLATFORMFOUNDING CONFERENCE 2024.01.21-22_中国·北京 轿车用全固态电池技术路线研判 全固态电池的主体电解质 全固态电池逐渐聚焦到硫化物技术路线，投入持续增加 ProLogium Q清陶能源 氧化物 muRata QuantumScape 全固态电池技术路线 ilika 赣锋锂业 卫蓝新能源 GanfengLithium SK GLG Panasonic NISSAN H CALB 硫化物 Hitz SAMSUNG HONDA CATI LABAT TOYOTA 中国一汽 FAWGROUP FARASis EVE WCICHAI HYUNOAI SolidPower ENPCWER SVOLT SK Factorial CASOL AION GEELY 聚合物 GLG 回 ionic AATERIALS Hydro CATL Factorial GEELY BOLLORE Quebec 2010-2016 2016-2019 2020-2023 2024+ 来源：根据相关企业官方报道及交流整理 轿车用全固态电池技术路线研判 硫化物固态电解质：众多企业布局研发，已经建立了小批量供应能力，需要重点攻克大规模生产工艺 企业 合作企业 产业化进展 1400 开始设计年产百吨级硫化物固态电解质大规模中试装置，2027-2028年实现 出光兴产 丰田 idemitsu 商业化，2030年达万吨规模 ■日本 AGC >1000 旭硝子株式 KINZOKL / 最早将在2027年量产硫化物固态电解质，将采用玻璃领域的高温熔融工艺， 1200 会社 降低成本，提升一致性 (/） 2021年建设硫银错矿型硫化物固态电解质十吨级生产线，2023年持续扩产 韩国 posco 三井金属 2024年开始建设新的生产线 1000 三星 2022年建成了年产24吨的硫化物固态电解质工厂，2030年将扩产至 浦项钢铁 7200吨，并布局硫化锂稳定供应链 硫化物固态电解质产能 ■美国 SolidPower Solid SK On. 现有硫化物固态电解质产能30吨/年，2026年扩产至75吨/年，2028年扩充 Power BMW 到140吨/年 800 硫化物固态电解质实现公斤级稳定出料，2025年将建设年产百吨级制备及 CASOL 赛科动力 整形中试线 中国 SEMCORP G 中科固能 2024年，宣布建成百吨级连续自动化硫化物固态电解质生产线 600 瑞道科技 瑞逍科技 预计2025年建成硫化物固态电解质生产基地并达到百吨级生产能力，2028 年实现年产6000吨的日标 湖南恩捷 建成高纯度硫化锂中试百吨级产线，硫化物固态电解质达到公斤级规模，正 在搭建10吨级电解质生产线 400 有研新材 与国联动力电池研究院合作，实现了硫化物固态电解质及高纯度硫化锂的小 批量稳定制备与供货 天赐材料 硫化物全固态电解质处于小试到中试阶段，计划2025年建设中试产线 200 ~25 ~80 当升科技 / 已系统布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固态电池用关键材料技术路线 容百科技 / 开始硫化锂、硫化物固态电解质中试线建设，计划从2025年开始推进批量 生产体系建设 0 研一新材 独立开发并产业化的固态电池关键材料硫化锂产品已推向市场 2021-2022 2023-2024 2025-2027E 鑫湖股份 高能时代·与高能时代共同出资成立合资公司，研发硫化物固态电解质相关产业化技术 来源：根据相关企业官方报道及交流整理 轿车用全固态电池技术路线研判 ■全固态电池正负极材料：2030年前重点突破500以内电池，三元正极不变主要变负极；2030年后变正极 瓦时/公斤 氧气 金属锂电池 氧化物 ≥500Whkg-1 硫 锂 硫化物 >600 氟化物 电池类型变化难度增加的转折点 富锂锰基 500 高镍三元 层状氧化物 400 硅 高镍三元 层状氧化物 插层化学 转化化学 270 石 高镍三元 层状氧化物 轿车用全固态电池技术路线研判 口全固态电池的负极材料：石墨低硅，高硅硅碳 锂金属三类，2030年前硅碳是重点 石墨负极 硅碳负极 日本NEDOSOLiD-Next项目目标（2023-2027） 电池能量密度目标（Wh/kg） 采用高镍三元元石墨负极体系，重量能量密度200~300瓦时/公斤 2025 2030 2035 1.5- 300 400 500 重点攻关高安全、高功率、长寿命全固态电池 钛酸锂 500 3500 12C 2027年实现倍率6C，寿命30万公里 固态电池能量密度 3000 标准电池研究目标 （高功率型） 6C -450 验证电池研究目标 1.0 2500 （寿命30万公里） 功率 3 5C 标准电池研究目标 EV用液态锂离子电池现状 位 400 （长寿命型：10万公里） 寿命10~16万公里 - 电 锡基 红磷 (Wh/kg) (W/L) 1500 2C 负极 标准电池研究目标 0.5 350 （高能量密度型） 1000 标准电池：用于关键材料评估 验证电池现状 验证电池：结合材料、设计与工艺 （寿命4万公里） 低硅负极 高硅负极 验证电池性能 Wtsi<30% Wtsi>30% 纯硅负极 500 标准电池现状 所有指标均为25℃下 石墨 300 锂金属 1 1 1 1 1 0.0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1000 2000 3000 4000 5000 能量密度(Wh/L) 各类型负极克容量（mAh/g） 轿车用全固态电池技术路线研判 全固态电池的负极材料：石墨/低硅、高硅硅碳、 锂金属三类，2030年前硅碳是重点 锂负极的挑战 安全性问题 发展方向：金属锂体相复合与界面设计 枝晶生长 非原位人工界面层 1500 100%S0C T,1210.7C 离子导率 1000 电子导率 孔隙率 500 原位反应界面层 体积膨胀 >200μm T,275.5°℃ T,163.5°C 亲锂性 LiNO, 机械稳定性.. 50ur 10 20 30 40 Time (h) Aht 锂金属负极挑战： 金属锂熔点180°℃C 关键技术：材料选型、复配和空间结构设计 形成锂枝晶、“死锂 大部分电芯T，>1000C 界面层材料，可结合相场模拟、材料数据模型筛选 巨大的体积膨胀，界面高反应活性 来源：清华大学张强教授课题组整理 轿车用全固态电池技术路线研判 ■全固态电池：国际主要汽车企业和电池企业均逐步聚焦到硫化物全固态电池，主流技术路线基本清晰 企业 技术路线 2024年关键进展 三元正极硫化物 丰田 ：2024年9月，全固态电池生产计划获得日本经济产业省的认证，2026年开始逐步量产 石墨负极 单晶三元硫化物 2024年11月，首次公开自研全固态电池示范生产线，2025年1月开始试生产 本田 将采用单晶正极，用辊压工艺替代等静压工艺，通过分段控制降低环境控制成本 三元正极硫化物 日产 2024年4月，公开在日本横滨建设的全固态电池试验线照片，将于2025年开始生产首批全固态电池 金属锂负极 出光兴产 硫化物固态电解质 · 2024年10月，开始设计固态电解质大规模中试装置，年产能数百吨，将在2027~28年实现商业化 三元正极硫化物 2024年5月，发布了super-gap固态电池技术，采用Anode-less设计，电池能量密度将达到900Wh/L，在 三星SDI 银碳/硅碳负极 韩国水原市建立了试生产线，将于2027年开始量产 三元正极硫化物 SK On 与SolidPower达成协议，将在研发许可、产线安装和电解质供应三方面开展合作，预计于2025在韩国大田 硅碳负极/金属锂负极 市建设试生产线，并在2030年前至少采购8吨硫化物固态电解质 三元正极硫化物 LG 硅碳负极/金属锂 Solid 三元正极|硫化物 2023年11月，向宝马交付了第一批A样全固态电池，进入装车验证阶段 Power 硅碳负极/金属锂负极 Quantum 三元正极|氧化物 2024年5月，开始交付固态电池原型样品，为六层软包电池，7月，与大众旗下电池企业PoWerCo达成合作 Scape 无锂负极 授权其大规模生产，10月，开始小批量生产首批原型B样固态电池（5Ah） Factorial 干法正极硫化物 2024年9月，与梅赛德斯奔驰合作研发450Wh/kg级全固态电池，工作温度可在90℃以上，启动B样测试 Energy 金属锂负极 2024年12月，发布40Ah级A样硫化物全固态电池，采用干法工艺提升能量密度 轿车用全固态电池技术路线研判 ■全固态电池：2024年国内技术路线聚焦400Wh/kg三元/硫化物/硅碳电池；产业化时间：2027年左右。 技术路线 公司 能量密度目标 预计产业化时间 正极 负极 主体电解质 宁德时代 高镍三元 锂金属/硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2027年 比亚迪 高镍三元 硅碳负极 卤化物/硫化物 400Wh/kg 2027年 一汽 高镍三元 硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2027年 卫蓝科技 高镍三元 硅碳负极 聚合物/氧化物/硫化物 400Wh/kg 2027年 国轩高科 高镍三元 硅碳负极 硫化物 350Wh/kg 2027年-2030年 上汽/清陶能源 锰基正极 锂金属/硅碳负极 聚合物/氧化物/卤化物 400Wh/kg 2026年 亿纬锂能 高镍三元 硅碳负极 硫化物/卤化物/聚合物 400Wh/kg 2028年 吉利 高镍三元 硅碳负极 聚合物/硫化物 400Wh/kg 2027年 中创新航 高镍三元 硅碳负极 硫化物 430Wh/kg 2027-2028年 孚能科技 高镍三元 硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2032年 恩力动力 高镍三元 锂金属负极 硫化物 400Wh/kg 2026年 上海屹锂 高镍三元 锂金属负极 硫化物 450Wh/kg 2026年 赛科动力 高镍三元 硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2027-2028年 高能时代 高镍三元 硅碳负极/石墨负极 硫化物 220/420Wh/kg 潍柴动力 高镍三元 硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2027年 长安汽车 高镍三元 硅碳负极 硫化物 400Wh/kg 2027年 13 来源：根据相关企业官方报道及交流整理 硫化物复合电解质的乘用车全固态电池量产时间预测 12025~2027：石墨/低硅负极硫化物全固态电池：以200~300Wh/kg为自标，攻克硫化物复合电 解质，打通全固态电池技术链，三元正极和石墨/低硅负极基本不变，面向长寿命大倍率应用； ■2027~2030：高硅负极硫化物全固态电池：以400Wh/kg和800Wh/L为目标，重点攻关高容量 低膨胀长循环硅碳负极，优化高镍三元复合止极和硫化物复合电解质，面向下一代乘用车电池应用 12030~2035：锂负极硫化物全固态电池：以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，重点攻关锂负极 无锂负极，采用先进的硫化物复合电解质、高电压高比容量正极（超高镍、富锂、硫等） 500Wh/kg 高容量正极 高镍正极 及以上 高镍正极 400Wh/kg 200~300 1000Wh/L Wh/kg 800Wh/L 循环寿命 硫化物复合电解质 循环寿命 循环寿命 硫化物复合电解质 1000+ 复合锂负极 2000+ 1500+ 3C倍率 硫化物复合电解质 高硅负极 2030-2035：第三代全固态电池 石墨/低硅负极 2027-2030：第二代全固态电池 2025-2027：第一代全固态电池 2.2025年是整车智能化技术爆发元年，并将持续5年 新能源汽车革命路线图：上中下三场变革 动力电动化、 整车智能化、 能源低碳化 2.整车智能化：新能源汽车2.0一一智能化电动汽车时代：智能化爆发、电动化优化、低碳化加速 2015年：特斯拉推出了半自动驾驶系统Autopilot，Autopilot是第一个投入商用的自动驾驶技术； 2025年智能化爆发：deepseek引爆政府和民间大模型热潮，高阶智能辅助驾驶技术厚积薄发，开启智驾普及时代 2030年：预计基于先进的端到端大模型的L4级全自动驾驶乘用车在中高级乘用车规模商业化 智能革命与能源革命结合引发前所未有大变局 人工智能革命引发新能源汽车全域智能化爆发： 智能座舱、智能底盘、智能驾驶、智能电池；产品研发、制造、使用、回收全生命周期智能化。 第一次智能革命 新能源与人工智能 （绿色化与智能化） （绿色经济与数字经济） 通用人 第三次工业革命 光储充换 工智能 信息技术 大模型 第二次工业革命 电力、内燃机 BERT 第一次工业革命 蒸汽机 ChatGPT GDP增 1960年全球GDP GDP增长 长五倍 1.39万亿美元 2020年全球GDP： 当前我们正处于 近三倍 84.75万亿美元 第一次智能革命的开端 1760-1860 1860-1950 1950-2020 2020-未来 16 新能源汽车智驾系统： 全民智驾不是全民自动驾驶 >自前的全民智驾主要是L2+智能导航辅助驾驶（NOA），公路NOA已经从能用到好用，城市NOA已经实用。 多模态大模型作为端到端算法的基座模型可以赋能高阶自动驾驶技术，但还要解决天模型的安全可靠性问题 >L3自动驾驶需要尽快解决相关法律法规问题，L4级自动驾驶需要积累经验循序渐进，暂时不宜提全民自动驾驶 智驾系统技术发展路径 1.BEV+Transformer：通过鸟瞰视图（BEV）感知融合从数据 BEV:感知前融合 特征级的后融合阶段推进至信号级的前融合阶段，能够提供更全面 更准确的环境感知能力，自前的城市NOA配备； 端到端：两段式->一段式 2.基于大模型的端到端：从基十规则的模块式架松（感知-规划-控 制）到基于大模型“输入输出式”端到端；从两段式端到端（感知 端到端+规控端到端）到一段式端到端（两者合一）； VLM(visionlanguage model)双通道 3.端到端+VLM：增加语义推理能力，形成视觉与语言两种模态双 通道深度学习架松，利用语言模型知识库（如交通规则）辅助决策 VLA (visionlanguage 4.Vision-Language-Action闭环：VLM基础上将执行加进来构 action）合并 成视觉感知-语言理解与生成-动作决策与控制一体化闭环智能体 新能源汽车智能底盘： 智能底盘与智能驾驶的融合发展 感知增强 两段式端到端 段式端到端 机器视觉与动力学融合的附着估计 感知规划网络、轨迹控制网络 感知-规划-控制的网络一体化 Input Senor Meaurement SensorMe Output 中间 Steenng 信息 celaston Decelerution 车辆动力学 机器视觉 充分激励的精确估计+视觉近似估计 安全保障： 智能底盘运动轨迹二次规划 安全保障： 智能底盘最小自驾功能 自驾状志信息 一段式端到端自动驾驶网络故障 融合估计策路 路面图像采集 or or