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动力电池发展中的若干矛盾问题杨裕生2009(第四届)动力锂离子电池技术及产业发展国际论坛动力电池发展的若干矛盾问题引言一、锂离子电池与铅酸电池二、比功率与比能量三、成本与质量四、售价与寿命五、电池充电与电池使用六、补贴电池与补贴电动车七、国外大手笔与我国处境八、当前产业化与长期发展结束语1、发展电动车有共识减轻城市空气污染——大城市空气污染的50%来自汽车石油与“国家能源安全”——减少二氧化碳排放，缓解温室效应1亿吨油产生CO2约3亿吨原油对外依存度达到50%发展电动车目的明确——节能(油)减排引言汽车增多石油更紧，发展电动车刻不容缓以电动车的生产、运行为主体以动力电池生产为核心的高技术产业群2、“电动技术产业”正在兴起•电动车•电动机•电控系统•动力电池•正极材料•电源管理•供电体系•电池回收•充电服务电动技术产业•能量回收•充电设施•负极材料•电解液•资源再生•电池复用•膜年产500万辆电动车（占一半），年产值万亿元！维持几千万辆电动车运行，年产值千亿元！锂离子电池技术还要进步价格还将降低用锂离子电池的轿车150公里行程——中外已有共识铅酸电池技术有新进展超级电容器已批量生产锂离子电池——凸显纯电动车的优势动力锂离子电池厂如雨后春笋3、动力型蓄电池进步快一、锂离子电池与铅酸电池比能量、寿命、价格等综合性能不断提高作正极的电池安全性好LiMn2O4LiFePO4电源管理和控制系统改进——安全性和循环寿命提高电极材料纳米化，比功率提高隔膜国产化，价格降低电池生产向半自动化、自动化前进可靠性、一致性提高锂离子电池在动力电池中占优势镍氢电池用于混合动力车,优势式微铅酸电池“回马”竞争，市场当“裁判”有人认为：“铅酸电池太古老！燃料电池170岁！——1839年英国格罗夫863计划却不嫌其老，大力支持了！1859年法国普兰特发明铅酸电池150岁铅酸电池老而不衰，决非偶然!优点：成熟、廉价、安全*（日）Shin-KobeTechnicalReportNo.15(2005-3)技术进步，没有过时：全密封管式水平式卷绕式新组份铅合金电极循环寿命达4500次，70%DOD*超级电池（Ultrabattery）铅炭电池继续提高：比能量、比功率、循环寿命发扬优点，发展新技术铅酸动力电池大有作为大型纯电动车增程式电动车混合电动车，短程车超级电池——铅-炭组合负极引自铅酸电池混合电容器超级电池Ultrabattery日本FURUKAWA公司比功率500-600W/kg铅炭电池——均匀复合、双功能负极引自铅酸电池混合电容器advancedlead-acidbatteries,usinglead-carbonelectrodes铅炭电池美国Axion动力国际公司Pb-C电池技术优点：1、重量减轻2、容量提高3、充电倍率高4、负极无硫酸盐化循环寿命延长5、安全、价廉ApplicantDOEAward($mil.)Loca-tionsTechnologyExideTechno-logieswithAxionPowerInternational$34.3Bristo,TNColumbus,GAProductionofadvancedlead-acidbatteries,usinglead-carbonelectrodesformicroandmildhybridapplications.EastPennManufacturingCo.$32.5LyonStation,PAProductionoftheUltraBattery(lead-acidbatterywithacarbonsupercapacitorcombination)formicroandmildhybridapplications.EnerG2,Inc.$21Albany,ORProductionofhighenergydensitynano-carbonforultracapacitors.奥巴马新一代电池中的铅酸电池及材料可以扩产锂离子电池！但更应加强力量开发铅酸电池新技术！铅酸电池厂掌握超级电池等多项新技术60-80Wh/kg600-800W/kg则大有优势！集成再创新二、比功率与比能量兼有高比功率和高比能量——有难度选择依据：总比功率与总比能量——使用性能总价格寿命其它——可靠性、能量效率电动车的起动和制动要求高功率电源电动车的续驶里程要求高比能电源动力电源①全用功率型电池——价格、寿命、安全性②能量型电池与超级电容器并联大力发展电化学电容器低价、高比能量的无机体系电容器NiO-C；复旦的Li+-C厦大的薄液层氧化还原偶电容器（全V等）重视研制陶瓷电容器高电压，无串联高比功率与高比能量的统一高安全性；环境友好降低有机体系的电容器的价格炭材料与低内阻电容器工艺并重三、成本与质量——成本降低，应以保证质量为前提安全第一；全面达标；绝对不能片面地强调降低成本以免导致恶性竞争，自毁长城——成本降低，应以技术进步为后盾隔膜、电解质国产化；生产设备国产化提高产品的合格率；——成本降低，应以规模生产为基础生产规模扩大有过程-未来降成本有潜力做大、做强几家动力电池厂我国5-10年内可新建5-10个年产50亿Ah的电池厂投资十几亿/厂，配50万辆轿车或100万辆微型车手机电池厂扩产动力电池，技术有基础应充分发挥其作用——但须提高自动化程度，以提高电池一致性许多集团、省市等，有大动作要大力支持电池生产设备国产化隔膜、电解质四、售价与寿命——长寿命是最大的降价——长寿命是最大的节能——电池厂要对保质期内的电池负责保换——电池要以寿命论价电池组的寿命长更重要！优秀的电池厂要做长寿命电池！五、电池充电与电池使用——充电方便，是追求的目标之一——但要以电池充电的规范化与使用的规范化为保障——过快的充电不可取——对电网、电池车主买车不买电池，租/换用电池公司夜间充电（调峰），用廉价电合理租赁制度和租金标准地库夜间充电——住区与电力部门协助组成租/换电池的运营公司——停车场、路边充电——电力部门提供服务用户省钱节油减排--国家得益电网峰/谷差得平抑一举多得充电用“谷电”发展多种方便用户的充电服务六、补贴电池与补贴电动车动力电池是发展中的新产品——对优质动力电池应减免税汽车生产厂利润高，何需补贴！补贴买车的有钱人，不公平！动力电池用户为节油减排作贡献——补贴电池价差给用户，合理1、规模宏大——能源部资助24亿美元，要求企业按1:1的比例配套24亿美元，共约合人民币330亿元2、重点突出——纯电动车和混合动力车，没有燃料电池电动车；3、配套整齐——，发展9类、48个科研生产项目4、直接支持最强的企业——例：奥巴马的“下一代”电池和电动车计划七、国外大手笔与我国处境15亿美元资助美国的电池及其配件制造者以提高电池的循环容量5亿美元资助电动力系统的制造者包括电动机、电路系统及其它动力系统器件4亿美元购买数千辆“插入式”和全电动车在多个地点做演示验证，建立充电系统，教育、培训先进电动车领域的专业人才。能源部资助24亿美元,三个领域“下一代电池”的特点1、锂离子电池为主2、电池正极用镍-钴-金属、纳米磷酸亚铁锂、氧化锰3、锂离子电池中包括聚合物锂离子电池、尖晶石锰酸锂作正极、钛酸锂作负极的高功率锂电池4、支持铅炭电池与超级电池各1家5、没有氢-镍电池和燃料电池“先进车辆电气化”的特点1、纯电动车最多——5500辆续航里程为100英里的尼桑电动车，5000辆续航里程为100英里的先进电池电动卡车，400辆100辆电动中型卡车.2、“插入式”混合动力车——1737辆220辆先进的乘用车和小货车由378辆卡车和穿梭巴士组成的车队150辆“插入式”混合动力车，厢式货车125辆Volt“插入式”混合动力车提供给电子器件公司，500辆“插入式”Volt混合动力车提供给消费者3、增程式电动车(EREVs)——数百辆雪弗兰Volt4、没有燃料电池动力车该计划给人们的启示：1、美国政府下定了发展电动车的决心；2、该计划的目的明确——抢占全世界电池和电动车发展的领先地位，拟认真解决节油、减排；3、铅炭电池、超级电池、电容炭受重视4、我国政府和企业家应有因应措施。我国切不能拉大差距八、当前产业化与长期发展当前动力电池全力产业化磷酸铁锂电池呼声最高锰酸锂电池“PK”磷酸铁锂电池两者均有许多提高水平的工作要做长期发展，要早作安排日本有计划，并已组织实施我们要有自主知识产权，应投入新体系、新材料研究难度大、很重要1、介绍一种可缓解矛盾的电动车——“增程式”电动车或“双充式”电动车结束语电机控制器电动机空调系统助力系统制动系统市电接口充电机电池--电容组变速箱微型、小型车，6-13kWh锂离子电池，用低谷电不用油，可驶80公里以上，满足我国城市大多数用户要求纯电动车“增程式”电动车行驶前先充电车上发电机,按需充电——动力机构简单节油减排——纯电动车优先发展增加里程内燃机发电机（定型产品）动态控制系统如果配一个有动态控制功能的30-40kW发电机组，行驶中供电，电动公交车就能连续运行仍是全电驱动，用油增程；有别于串联混合动力“增程式”电动公交车城市公交平均速度极少超过50km/h11m客车仅需功率30kW左右此技术,完全适用于电动轿车少用了电池、延长了寿命，用定型的小发电机组——可降低一次性投资和运行成本维护费用也可以大幅度降低增程式电动客车，制造成本仅70-80万元含5万元铅酸电池+10万元电容器使用寿命可达5年以上11.3米长的客车百公里耗油18.4升6月16日12点从北京密云出发，18日中午抵达扬州。中途充了一次电，共行驶1100公里而燃油公交车油耗，则是40升左右增程式电动轿车，百公里耗油预计3升左右增程式电动中巴车铅酸电池增程式电动客车北京科凌公司专利技术2、矛盾的解决一靠政府的政策导向二靠运行机制的创新三靠电池技术的进步——归根结底3、建议——结束语⑴锂离子电池与铅酸电池均作动力电池发展要针对各自弱点进一步提高性能⑵“电动技术产业”的长远发展，要有新电池要有自主知识产权，安全与高比能量的统一政府支持，企业投入，科技人员创新谢谢！