3月28日-30日，以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛（2025）在京隆重召开！本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表，共议汽车产业变革新路径。在30日召开的动力电池论坛上，中国电动汽车百人会副秘书长师建华发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：


厦门大学教授、中国科学院院士 孙世刚

谢谢徐秘书长，我今天的发言是《电动交通动力电源的挑战与创新发展》。

电动交通有很多，动力电源不光是电池，还有燃料电池等，我想从下面几个方面给大家介绍：

首先电动交通的快速发展。

我国发展电动交通有两个原因，一是能源结构中原油比较少，对原油比较依赖，去年进口5.5亿吨，产量差不多在2亿吨左右，我们买的油和我们消费的油的比例，对外依存度73%，中国已经有六年进口都超过70%，这是一个国家的能源底线。我们用汽车、用电动车就减少了对原油的依赖，同时也减少了二氧化碳的排放。

通过可再生能源，燃料生产，通过燃料电池发动机驱动电车，也可以把电储存起来通过动力电池驱动汽车，国内目前的主流，动力电池一般是乘用车。但由于燃料电池的能量密度，一般是用于公交车、重卡，这是它的优势。

不光汽车，我国在飞机、船舶方面这两年发展也比较快，这是我国去年研发的，已经通过了验证，全电池船，比如“珠江翡翠”号。除了电池驱动的飞机和船舶以外，燃料电池驱动的飞机轮舶也在发展，比如今年1月下线的1吨级eVTOL燃料电池飞机，还有去年在三峡完成的“三峡氢舟1”号，每年可替代燃油103吨，大力减少污染，燃料电池贡献很大。

氢燃料电池飞行器在珠三角一带应用越来越快，这里面包括物流运输、载人观光、医疗物流、城际交通、农业生产等等，在这方面飞行器有很大的优势。

新能源汽车发展很快，去年保有量已经超过3000万辆，占汽车总量的8.9%，不到10%，通过汽车工业协会的规划，到2030年要超过1/3，差不多1亿辆是电动车，还有五年，增速很快。

从国际上的比例来看，2023年全球新能源汽车销量1465万辆，我国占949.5万辆，占全球销量的64.8%，2024年全球新能源汽车销量1825万辆，我国1286.6万辆，占70.5%，在全球比例上升非常快。

燃料电池车的保有量去年突破了25840万辆，去年一年实销7107辆，和电池车差好几个数量级，规划2025年10万辆，2030-2035年100万辆，后面要大力发展。除了核心的关键技术以外，很大原因是产业难题，氢气贵，加氢贵，氢气“用得贵”，加氢不便利，这都带来了燃料电池车发展障碍。

年前我去了广州的云韬氢能公司，成立还没几年，但我认为他们在氢上布局比较成功，是做全产业链，要打通产业发展最后一公里，他们在氢源“制-储（运）-加-用”全产业链投资，这样就可以掌控成本、掌控发展，车的设计、船的设计、无人机等都是他们做的。

从他们的规划来看，广州有很多发电厂的工业副产氢，他们可以集中起来纯化再卖回，还可以卖给有些厂家做氢源，目前氢是40-65元/公斤，这家公司通过商业化运作和管理目前把价格做到了30元/公斤，规划到2025年达到26元/公斤，2026年到22元/公斤，2027年做到18元/公斤，这样价格就会比柴油车低，到2027年跟电池重卡平价，再往下走，价格更低，商业上有了利益驱动，我想会给燃料电池车带来大发展。

下面我想谈谈动力电池车和燃料电池车有什么技术问题需要我们关注和解决。

燃料电池的电池系统很复杂，像一个小型化工厂，化工里讲“三传一反”，这里除了“三传一反”，还有电子传递、离子传递，更加复杂，有三相界面，四类传输通道。

从原子型催化剂，再到三相界面、催化层、膜电极、单电池、电池堆，是多层耦合的装置，相对比较复杂。

这里最核心的还是催化剂和质子交换膜，这两块国产化还没有达到商业化的程度，但商用车对催化剂的要求，一是高催化活性，还要稳定，长寿命，目前我们用的还是铂族金属。贵金属有两个限制，资源稀少，分布也不均衡，90%在南非，一部分在俄罗斯，还有一部分在加拿大北美，中国的很少，大概4%左右。资源稀少，价格昂贵，价格还不是最主要的，资源稀少是大问题。目前我们的燃料电池催化剂被少数几家国际公司垄断，比如Johnson Mattey，还有田中贵金属，优美科，E-TEK（2005年被BASF收购）。

催化剂发展很重要，我们要发展自己的催化剂，还要实现商业化，现在国家从好几个计划里都支持了催化剂的研发，很多团队做的很好，但要做到大家用，还有一个过程，商品化是关键。

前两天我收到了一个信息，济平催化剂得到了丰田的认可，我想这是一个开端，如果国产催化剂能得到国际跨国公司的认可，能够车用，对以后催化剂的应用是很大的进步。

回头来看这里面有什么研究方面的前沿，最核心的是催化活性、稳定性，同时把成本降低，把贵金属量减少，让它达到同样高的活性。从催化剂的活性来看，要提高铂金属的性能和利用率，这里面包括尺寸，基本3-5纳米是极限，跨国公司都是3-5纳米，进一步提高就需要关注它的结构，包括化学结构、表面结构、电子结构、纳米结构，同时需要稳定的合金来减少铂金的用量。

另外是探索和开发非贵金属催化剂，不用贵金属，而是用一些分布很广、价格便宜的金属，比如铁、钴、镍等，需要解决很多基础的科学问题。

从表面结构看，从非常基础的原子排列结构，认识它的规律，就可以进一步调控催化剂的表面结构，进一步做到实际催化剂的尺寸，也可以用到燃料电池上去。另外是同样在这样的催化剂上，输出功率还要比贵金属催化剂高，通过调控它的电子结构，我们把铂的用量减少，怎样让它结构有序，实现稳定性，这里我们做了一些工作，可以得到一些更稳定、寿命更长、活性更高的催化剂。

非贵金属催化剂最核心是我们要认识它的活性位点，非贵金属都是单一催化剂，一个铁后面配四个氮，在怎样提升它的活性、稳定性方面，我们做了很多工作，包括怎样强化界面，强化质荷过程，调控传输通道，这样可以实现高活性和稳定性。这是我们团队过去一年创造的非贵金属催化剂燃料电池输出功率的世界纪录，基本我们是保持领先。

再谈谈动力电池，一定要从六方面提升性能：高能量密度、高功率密度、高安全性、长寿命、极端环境适应、低成本。不断通过体系升级提升能量密度，现在大家关注的是固态电池，动力电池用固态电池更安全，我们把液态电解质换成固态电池以后更安全了，没有液态，不易燃烧和泄露。但这里带来两个根本问题，一个是锂金属，能量密度最高的负极材料，锂枝晶的生长不可避免的会产生一些短路，有些观点认为固态电池可能长不出来枝晶，其实不是，固态电池是固体，有多晶，会沿着枝晶长出来。用高电压的正极材料，电压高的时候容量高，但也容易衰减，这些问题是需要解决的。用了固态电池以后就是怎么克服锂枝晶的问题，比如通过人工SEI膜、通过固固界面，通过调控电解液等等。

固态电解质的离子电导率低，这是需要提升的方面，我们用的无机固态电解质，氧化物、硫化物，固态电解质的优点是机械和热稳定性好，但缺点是离子电导率低，由于界面的问题往往需要加几十到几百个大气压力，这种压力下工作是不太现实的。怎么解决问题，一方面通过发展新材料去提升固态电解质的离子电导率，另一方面在电极/电解质界面也有很多方式，有很多组在做，从化学层面形成互容的界面，也许就能解决问题，这里是提供一个思路。

另外是聚合物电解质，优点是良好界面接触，高柔韧性，易加工，缺点是离子电导率低，电压窗口窄，我们的工作是从分子设计和原位聚合提升聚合物固态电解质性能，比如它的离子迁移数可以达到0.8和0-5.1V的宽电化学窗口，特别是它跟锂金属负极、磷酸铁锂、三元材料都有很好的界面兼容性，这样可以做成软包电池，通过测试有很好的性能输出。

动力电池体系发展，还得围绕高能量密度，回到最关键的电极材料，储能是储在电极材料中，我们有一个理论公式，是跟这个材料本身的反应电子数、跟它的质量、跟活性物质化学式量有关系。我们看哪个电池可以做成固态，不断推升它的能量密度，锂-硫电池能量密度可以到2600Wh/kg，但也有很多问题，怎样使硫的反应更好发生，催化剂很重要，催化剂的设计是一方面，我们做了一个催化剂稳定中心，性能提升后就可以稳定输出。

最后一个是空气电池，可以达到3500Wh/kg，它有很多优势，能量密度比较高，但还有很多缺点和问题要解决。比如它过高的电位，容易衰减，还需要有一个开放的空间，不断提供氧气给它提供反应，驱动电池不方便带一个氧气包，所以我们的想法是做成一个封闭的反应体系，像电池一样直接在里面充放电，这样就可以避免缺点。

我们知道，负极是锂的氧化还原，正极可以是氧到锂-氧化物的过程，我们可以用锂-氧化物之间的转换反应实现这样一个储能放电的过程，这个过程分析一下其实有很多种可能性，目前是从二氧化锂到氧化锂的过程，要求工作环境小于3V，氧气体系不能封闭。我们通过对氧化还原充放电的过程可以跟踪氧化物在反应过程中不产生气体而且实现氧化，通过这样的反应可以循环380多次，通过进一步优化电解液可以使它循环到700多次，空气电池达不到这么长的循环寿命，我想这是一个可能性的发展。

动力电源驱动的汽车、飞机、船舶在电动交通、低空域经济等领域发挥重要作用，也是实现碳中和的重要途径，无论是燃料电池还是动力电池，都面临不断提升能量密度、功率密度、安全性、使用寿命、极端环境适应性和降低成本的重大需求和挑战。要解决这些问题我们还要进一步创新发展，亟需加强基础研究，发现新机制、开发新材料、构筑新体系，从而不断提升性能、满足各种场景和极端条件的应用需求。也就是说，除了工程技术发展、产业发展以外，我们还要关注它的基础科学问题。

最后非常感谢大家，这是厦门大学的校园，非常漂亮，欢迎大家。