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,LiMn2O4 LiFePO4,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-Kobe Technical Report No.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,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,advanced lead-acid batteries, using lead-carbon electrodes,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,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,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,全用功率型电池价格、寿命、安全性 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Volt 4、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,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/h 11m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, 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,“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！,