2022年新能源汽车在技术上有哪些突破？

宁德时代在2021年7月29日推出了第一代钠离子电池，其能量密度高达160Wh/kg，能在15分钟内充电至80%以上，即使在-20°C的低温环境下也能保持90%以上的放电效率，系统集成效率超过80%。钠离子电池的成本预计比锂电池低30-40%，原料成本优势明显，因为钠元素在地壳中含量丰富，价格稳定。此外，钠离子电池的正负极集流体可以使用铝箔，而锂离子电池则需要更昂贵的铜箔。哈佛大学的叶露涵博士生在《Nature》杂志上发表了关于固态锂金属电池的突破性论文，提出了一种新型的固态锂金属电池设计，能够在高电流密度下稳定充放电，循环次数超过10000次，充电时间仅需10-20分钟。这种电池技术有望将电动汽车的使用寿命延长至10-15年，无需更换电池。叶露涵创立的Adden Energy公司因此获得了515万美元的种子轮融资。清华大学车辆与运载学院的新能源动力系统团队也取得了显著成果，他们的研究聚焦于液氢燃料电池重型商用车的设计和验证，提出了分布式驱动液氢燃料电池技术方案，完成了35吨级和49吨级液氢燃料电池车辆的设计、集成、制造和测试，展示了高转矩密度轮毂电机和液氢储罐结构设计的创新，提升了车载储氢质量密度，两款车型的试验结果均超过预期，显示出巨大的商业潜力。

2021年7月29日，宁德时代发布了其第一代钠离子电池，电池电芯单体能量密度达到160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；系统集成效率可达80%以上。而钠离子电池的价格却比锂电池要低很多，目前看，成本相比于锂电池将降低30-40%。

近日，宁德时代在互动平台上回答投资者提问时称，正致力推进钠离子电池在2023年实现产业化，这不仅包括电池的量产，还包括上游产业链的建成。预计于明年投产的钠离子电池中，既有用于电动汽车的钠离子动力电池，也有用于储能电站的钠离子储能电池。

钠离子电池的突出优势更表现在原料成本方面。钠元素在地壳元素含量中排名第六，相对于稀缺的锂资源，可谓丰富。国内电池用碳酸锂平均价格从2020年的约4万元/吨涨至目前的约50万元/吨，而工业碳酸钠的平均价格常年处于3000元/吨以内的水平。此外，钠离子电池正负极集流体可用铝箔，而由于铝制集流体在低电位下易与锂发生合金反应，因此锂离子电池的负极只能用价格更昂贵的铜箔。

哈佛大学博士生叶露涵在《Nature》杂志上发表的论文《Adynamicstabilitydesignstrategyforlithiummetalsolidstatebatteries》引起轰动，是近年来少有的可信固态电池突破。

与传统的锂离子电池相比，固态锂金属电池由于具有高容量、高能量密度和高安全性，在相同的体积内可容纳更多的能量，并且充电时间仅占一小部分。然而，由于高电流密度下锂枝晶的形成和穿透，固态锂金属电池的稳定性一直很差。

为了克服这一挑战，哈佛大学李鑫教授指导下，博士生叶露涵及团队创新地设计了一种具有分级界面稳定性(对锂金属响应)层次结构的固态锂金属电池，以实现超高电流密度并防止锂枝晶的渗透。

论文提出了一种类似于膨胀螺丝效应的机制，即任何裂纹都由动态产生且受到良好约束的的分解产生，且该约束由分解引起的“锚定”效应所产生。

该电池可以在高电流密度(20℃)下充放电循环至少10000次，只需10-20分钟便可以充满电。这种电池技术可以将电动汽车的使用寿命延长到汽油汽车的使用寿命(10-15年)，而无需更换电池。

叶露涵创立的AddenEnergy公司获得515万美元，折合人民币约为3500万元的种子轮融资，堪称一篇论文拿了3500万融资[1]。

清华大学车辆与运载学院新能源动力系统团队研究成果：《新型分布式驱动液氢燃料电池重型商用车设计、分析与验证》入选2022“全球新能源汽车前沿及创新技术”。

该研究针对城市重型、长途货运重型商用车的电动化需求，论文提出了分布式驱动液氢燃料电池重型商用车技术方案，探索了大功率燃料电池系统、大容量液氢系统和大功率轮毂电机等前沿技术的设计与开发，完成了35t级液氢燃料电池载货车和49t级液氢燃料电池牵引车的设计、集成、制造和测试。

该研究设计并验证了，高转矩密度轮毂电机，创新性地提出了弯扭解耦的电动轮构型，开发了双轮并装的轮边驱动电动轮的驱动桥方案。完成了液氢储罐结构设计、优化与安全方案设计，将车载储氢质量密度提升到10%以上。两款车型试验结果均超过既定目标，已经具备较大的商业价值。

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