1、2010-10-20,新能源汽车、电池、充电系统政策、技术和市场情况分析,汇报框架,新能源汽车的现状和发展 中国新能汽车的产业政策 新能源汽车动力电池分析 氢燃料电池技术介绍 新能源汽车充电系统分析 新能源汽车驱动技术介绍 新能源汽车产业的主要问题 市场前景预测及对DPC建议,新能源汽车定义,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有：混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等
2、等。 “新能源汽车从目前来看，只有电动汽车，也就是所谓的FEV、BEV、PFEV这三种类型。”国家发改委产业协调司副司长陈建国去年在“09中国汽车产业国际论坛”上表示， 发改委产业协调司陈斌认为，纯电动汽车是国际上认为新能源汽车最佳解决方案，在技术水平成熟和充电基础设施完善之前，充电混合动力汽车将是过渡期的产品。,我国新能源汽车发展情况,中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年，我国启动了“863”计划电动汽车重大专项，涉及的电动汽车包括3类：纯电动、混合动力和燃料电池汽车，并以这3类电动汽车为“三纵”，多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”，建立“三纵三横”的开发布局。“十一
3、五”以来，中国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。 2006-2007年，中国新能源汽车产业取得了重大的发展，中国自主研制的纯电动、混合动力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世;混合动力和纯电动客车实现了规模示范;纯电动汽车实现批量出口;燃料电池轿车研发进入世界先进行列。2007年12月，长安汽车自主开发的中国首款混合动力汽车杰勋HEV量产下线。 2008年新能源汽车在国内已呈全面出击之势。在08奥运会上新能源汽车争芳斗艳，奇瑞A5和长安杰勋分别提供了混合了动力轿车，东风一汽提供了混合动力客车，由北理工研发，北京公交客车厂制造的50辆电动客车。,新能源汽车销
4、售情况,目前，全球混合动力车销量最大的国家为美国。2008年美国混合动力汽车销量31.4万辆，同比下降10.3%，2007年为35万辆。虽然美国是混合动力车全球销量最大的国家，但混合动力车在美国的汽车销量占有比例相称低，2008年约占整体汽车销量的2.4%。 2008年12月15日，比亚迪推出了双模电动车F3DM，被冠以“全球第一款上市的不依赖专业充电站的电动车”称号，售价14.98万元，主要向政企客户销售。截至今年8月底，比亚迪F3DM电动车的销量不足40辆。 今年1-7月，全球最成熟的新能源车丰田普锐斯在美国销量已逼近7.5万辆，排名轿车销量第十位，但去年在中国的销量不足千辆。从在中国推出
5、第一款普锐斯迄今3年有余，其销量没有突破3500辆，据统计，去年上半年，国内新能源汽车销售共366辆，下半年899辆。这与去年中国938万的汽车销量形成了很大反差。,2008 年美国混和动力汽车销量的厂商份额,F3DM采用电动车和混合动力两套系统，在车内装载一个比亚迪自主研发的铁电池，该车功率达到125千瓦，相当于3.0L排量水平，该车0-100公里加速只需9秒。,该车可使用家庭电源充电，充满一次需7小时，但可行驶100公里。充一次电只需14度电，按北京不到7元的电价计算，充电成本远远低于汽油成本。,PRIUS普锐斯是世界首款量产的油电混合动力轿车，通过汽油发动机和电动机的协同工作模式得以融合
6、，受到了广大用户的高度评价。目前，PRIUS普锐斯已在全世界40多个国家和地区销售。,中国新能源产业计划,据了解， 长安汽车拟首期投资25亿元建设新基地，预计2012年建成投产，达产后新能源汽车产能将达30万辆整车、100万台发动机的年产能规模。奇瑞旗下的3款新能源车已进入了上市倒计时，其中，以QQ3为原型的S11和以开瑞优优为原型的Q21将在今年的11月和12月投放市场，挂瑞麒标的S18在明年上半年进店销售。比亚迪也计划明年在美国销售新款全电动汽车E6 地方政府对新能源的热衷丝毫不亚于各大企业，依托北汽集团，北京计划2010年新能源汽车产销规模至少将达到1万辆。上海计划2012年新能源汽车产
7、能达到10万辆，2015年升至30万辆。到2011年，山东省新能源汽车生产能力将达到5万辆，培育5家具有较强竞争力的新能源汽车生产骨干企业。 而2009年3月出台的汽车产业调整和振兴规划中明确指出，改造现有生产能力，形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右，规划期为2009年至2011年。但从目前的规划产能来看，已经远超50万辆。,部分国内外车企最新一代PHEV、EV 车型推出时间,汇报框架,新能源汽车的现状和发展 中国新能汽车的产业政策 新能源汽车动力电池分析 氢燃料电池技术介绍 新能源汽车充电系统分析 新能源汽车驱动技术介
8、绍 新能源汽车产业的主要问题 市场前景预测及对DPC建议,近期新能源汽车政策一览,“十城千辆”电动汽车示范工程 2009.1 节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法 2009.2 汽车产业调整和振兴规划 2009.3 新能源汽车生产企业及产品准入管理规则 2009.6 节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录 2009.8-9,“十城千辆”示范应用工程,由科技部和财政部共同启动的“十城千辆”电动汽车启动暨百辆混合动力公交车投放仪式2009年1月份在湖北省武汉市举行。科技部部长万钢出席了仪式 “十城千辆”电动汽车示范应用工程将用3年左右的时间，每年发展10个城市(后发展到25城市)
9、，每个城市推出1000辆包括混合动力汽车、纯电动汽车在内的新能源汽车。新能源汽车开展示范运营，涉及这些大中城市的公交、出租、公务、市政、邮政等领域，力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占汽车市场份额的10。,节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法,财政部和科技部2009年2月份联合发布关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知 ，并公布节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法 办法有求财政补贴新能源汽车必须纳入节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录，并公布了补助标准。,公共服务用乘用车和轻型商用车示范推广补助标准（单位：万元/辆）,注：最大电功率比30%以上混
10、合动力汽车补助标准均含plug-in。,十米以上城市公交客车示范推广补助标准（单位：万元/辆）,注： 最大电功率比50%以上混合动力汽车补助标准均含plug-in。,汽车产业调整和振兴规划,2009年3月出台的汽车产业调整和振兴规划中，安排100亿元专项资金，用于支持新能源汽车发展，明确指出，“电动汽车产销形成规模。改造现有生产能力，形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右。主要乘用车生产企业应具有通过认证的新能源汽车产品。” 规划期为2009年至2011年。 2010年9月节能与新能源汽车产业规划（2011-2020）再次提
11、出新能源汽车产业规划总体目标:到2020年,新能源汽车累计产销量达到500万辆；动力电池系统能量密度达到200瓦时/公斤，成本降至1.5元/瓦时；中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的50%以上。 北京市将在公交、环卫等公共服务行业开展以混合动力汽车和纯电动汽车为重点的大规模应用示范，到2012年累计形成5000辆的示范应用规模，推动新能源汽车的跨越式发展。,新能源汽车准入管理规则,工信部2009年6月份出台了新能源汽车生产企业及产品准入管理规则对新能源汽车的生产企业和产品准入进行了规范，同时发布了新能源汽车技术阶段划分表（2010年12月31日前适用），见下页，对处于不同技术阶段的产品采取
12、不同的管理方式。 起步期产品只能进行小批量生产，且只在批准的区域、范围、期限和条件下进行示范运行，并对全部产品的运行状态进行实时监控。 发展期产品允许进行批量生产，只能在批准的区域、范围、期限和条件下销售、使用，并至少对20%的销售产品的运行状态进行实时监控。 成熟期产品与常规汽车产品的车辆生产企业及产品公告（以下简称公告）管理方式相同，在销售、使用上与常规汽车产品相同。,新能源汽车技术阶段划分表,示范推广应用工程推荐车型目录,工信部与2009年8月21日和9月1日分别公布了第一批和第二批节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录第一批共有共有5款车型 ，第二批18款车型,示范推广应用工程推
13、荐车型目录（第2批）,国内电动车研发中心及协会情况,2009年8月8日，中国科学院电动汽车研发中心成立挂牌仪式在上海嘉定工业区举行。据悉，中科院电动汽车研发中心已经成功研制了第一代和第二代家用电动轿车样车，其一次充电后可跑150公里，最高时速每小时可达150公里。 2009年8月，由中汽协作为召集人，上汽、一汽、东风、广汽、北汽、长安、重汽、华晨、奇瑞、江淮等十家汽车企业将联手成立电动汽车产业联盟，意在联合制定针对电动车整车和零部件的标准，目前已开始了基础部件系统制定统一标准的相关调研工作。 北京新能源产业联盟专家委员会2009年8月28日宣布成立相关产学研及有关电动汽车的国家863计划和专家
14、情况由高峰汇报,汇报框架,新能源汽车的现状和发展 中国新能汽车的产业政策 新能源汽车动力电池分析 氢燃料电池技术介绍 新能源汽车充电系统分析 新能源汽车驱动技术介绍 新能源汽车产业的主要问题 市场前景预测及对DPC建议,新能源汽车动力电池分析,比亚迪铁电池,动力电池分类图,新能源汽车电池概述,新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机和能量转换控制系统，而动力电池要实现快速充电、安全等高性能，是技术门槛最高、利润最集中的部分 新能源汽车对电池要求很高，必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿尽量长。 主要的动力电池有铅酸、镍氢、锂电池和燃料电池等， 铅
15、酸电池具有技术成熟、成本低、安全可靠的优点，目前普遍用于汽车的启动电池和电动自行车电池，缺点是比能量能量密度偏低，充电时间长，且铅金属污染环境。按铅酸电池的比能量，满足PHEV-40（纯电动续航里程40 英里）的15kWh 能量需求的电池重量将达400公斤，加上其他电池部件、附件和管理系统的重量更高，显然超出装备普通乘用汽车的合适重量范围。 镍镉电池的比能量、能量密度约为铅酸电池的1.5 倍，且有使用寿命长、成本较低的优点，缺点是镉金属污染环境严重，电池记忆效应严重，已基本退出动力电池市场的竞争。,新能源电池性能比较,新能源汽车动力电池产业路径,新能源汽车动力电池将朝着“镍氢锂电燃料电池”的产
16、业化路径发展。 工信部的准入规程把镍氢电池划分为成熟期，允许在全国地区销售，而锂电和燃料电池分别为发展期和起步期 短期能够兑现业绩的只有镍氢动力电池，3-5年内在锂电池技术成熟后，镍氢电池市场将被锂电池逐渐蚕食。 近年来燃料电池（FC）技术的突飞猛进，燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5-10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。,镍氢电池原理简介,镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极)，负极活性物质为金属氧化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为6N氢氧化钾，在电池充放电过程中的电池反
17、应为：,电池的开路电压为： 1.2V1.3V、因贮氢材料和制备工艺不同而有所不同。,镍氢电池发展现状分析,镍氢动力电池刚刚进入成熟期，是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系，全球已经批量生产的混合动力汽车全部采用镍氢动力电池体系。 现有混合动力电池99%的市场份额为镍氢动力电池，商业化的代表是丰田的普锐斯。目前全球主要的汽车动力电池厂商主要有日本的PEVE和 Sanyo，PEVE占据全球Hybrid动力车用镍氢电池85的市场份额，主要的商业化的混合动力汽车如丰田的Prius、Alphard和 Estima，以及本田的Civic，Insight等均采用PEVE
18、的镍氢动力电池组。 目前，长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经在示范运行，他们采用的也都是镍氢电池，不过电池主要向国外采购，国内镍氢电池在汽车上的运用仍处于研发匹配阶段。科力远目前正与国内奇瑞汽车、长安汽车等合作，首条生产线的产品主要供应奇瑞汽车。,镍氢电池市场容量估算,我们按08 年全球约50 万辆混和动力汽车销量，每车电池能量约1.5kWh，镍氢电池组价格约800 美元/kWh，08 年全球的混和动力汽车镍氢电池产销量约为75 万千瓦时，市场规模约6 亿美元，考虑一定的冗余匹配和存量车更换电池可能性，实际市场规模可能在7 亿美元左右。,截止2008 年底全球镍氢动力电池组市
19、场份额,镍氢电池产业及公司分析,我国在在镍氢电池技术和资源上均具有优势，氢氧化镍性能世界领先，稀土资源丰富，具有得天独厚的资源优势，因此，发展镍氢动力电池是我国目前最现实的选择。 从镍氢电池产业链条看，上游原料厂商为金属矿产开采商，中游为镍氢电池材料供应商，下游为电池厂商。从产业链来看较看好中下游厂商，上游厂商目前竞争状况供需平衡，不过动力电池的下游厂商科力远和中游厂商中炬高新都处于供不应求状态。 上游镍矿开采商有吉恩镍业，而中游生产镍氢电池材料的国内上市公司包括金瑞科技(正极材料球型氢氧化镍)、厦门钨业和包钢稀土(负极材料稀土贮氢合金粉)，其中厦门钨业是国内镍氢电池贮氢粉生产的龙头企业，同时
20、也涉及锂电池正极材料的生产，具备较好的发展空间。 下游厂商中，国内具有生产能力或计划进入的公司包括春兰集团、科力远、中炬高新、湖南神舟、凯恩股份等，其中春兰集团是国内技术的翘楚，市场占有率处于领先地位，中炬高新和湖南神舟也已具备了一定的技术基础和市场地位，而科力远和凯恩股份的主要产品目前仍限于单体电池，动力电池组项目在建或筹建中，前景尚不明朗。,镍氢电池发展前景展望,在发展新能源汽车上，镍氢电池技术最成熟，未来3年内仍将是新能源车的主流，主流地位将可延续至2011年，之后镍氢电池技术将和磷酸铁锂、氢燃料电池三分天下，5年后将逐渐被锂电池及燃料电池所取代。 现有混和动力车镍氢电池能量仅1-2kW
21、h，不能纯电动行驶或纯电动续航里程在3 公里以下。HEV向PHEV 和EV 方向发展成为必然，而镍氢电池无法实现的原因如下： 与PHEV 要求的5-15kWh、EV 要求的40kWh 以上电池能量比较，镍氢电池的比能量、能量密度仍显不足，将使电池组体积和重量偏大。 镍氢电池的原材料氢氧化镍价格较高，制造更大能量的电池将使成本偏高。 更重要的，镍氢电池技术发展基本成熟，电池性能提高和成本降低的空间有限。,锂电池工作原理,锂离子电池，俗称“锂电”。锂离子电池负极是碳素材料，如石墨。正极是含锂的过渡金属氧化物，如LiMn2O4。电解质是含锂盐的有机溶液。通常锂离子电池并不含金属锂。充电时，在电场的驱
22、动下锂离子从正极晶格中脱出，经过电解质，嵌入到负极晶格中。放电时，过程正好相反，锂离子返回正极，电子则通过了用电器，由外电路到达正极与锂离子复合。聚合物锂电池或固态锂电池，主要部件：正极、负极和电解质以及工作原理都和使用液体电解质的锂离子电池一样，只是隔膜和包装材料不同，仍属于锂离子电池。 锂离子电池有突出的优点：工作电压高锂离子电池的工作电压在36V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。比能量高锂离子电池比能量目前已达165Whkg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的15倍。循环寿命长目前锂离子电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他电池。自放电小锂离子电池月自放电率仅为6
23、8，远低于镍镉电池（2530）及镍氢电池（3040）。无记忆效应可以根据要求能够随时充电，而不会降低电池性能。对环境无污染锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。,锂电池现状分析,当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力锂电池汽车，如福特、克莱斯勒，丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。而国内汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在自己的混合动力和纯电动汽车中搭载动力锂电池。 汽车锂电池市场正在走出导入期，开始跨入快速成长期。,锂电池是下一代电动车动力电池最佳选择,与镍氢电池比较，锂离子电池的优点体现在： 比能量、能量密度更高，约为镍
24、氢电池的两倍，能大幅提高电动汽车的（纯电动）续航里程。 功率更高、自放电率极小、无记忆效应，这些特点都能提高电动车的使用便利性。 原材料成本价格低，尤其是磷酸铁锂、锰酸锂的原材料成本明显低于镍金属。 技术提升空间大，开发新的正负极材料和制造工艺改进仍能推动大幅度的锂电池性能提升和成本下降。,镍氢与锂电池的每千瓦时制造成本比较,锂电池上中下游产业及公司分析,锂电池产业链包括上游电池有色金属材料供应商，中游电池材料生产商和下游锂电池生产商 锂离子电池产业链示意图,镍氢及锂离子电池产业链示意图,下游锂电池-中日美发展情况,目前，日本的锂电池供应商在全球市场中确实占有较大的优势地位。日本力争在2010
25、年将新型锂电池用于下一代电动汽车。丰田、日产汽车及松下电器等相关企业合力开发统一规格的新一代汽车锂电池，并计划在2年内实现量产。东芝公司决定，斥资500亿日元开发电动汽车用的锂离子电池，这种高效动力将于两年内进入半商品化生产。 近几年来，我国的汽车锂电池产业发展很快，生产能力仅次于日本。在动力锂离子电池的研发上也投入了大量财力、物力。我国的汽车锂离子电池研发项目一直是国家“863”的重点项目，大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有多个，均已形成大规模生产，市场竞争激烈，主要是产业投资推动。 我国的比亚迪、万向集团、深圳比克电池、天津力神电池与美国迈尔斯的合资企业等都
26、置身于锂电池的研究。目前国内唯一掌握车用磷酸铁锂电池组规模化生产技术的企业比亚迪，在世界上处于领先地位。比亚迪纯电动车E6和混合动力车F3DM中已正式推出搭载其自主研发的锂动力电池。 最近，美国的电池企业也加紧对汽车锂电池的投资，如江森自控动力方案公司(Johnson Controls Power Solutions)近日称，该公司计划投资1亿美元，在美国加利福尼亚州南部的Florence建造可回收汽车电池制造厂。美国政府也重金资助 Boston-Power投资电动车电池厂，将在麻省的Auburn建立该公司在美国本土的第一个电动车电池工厂。,下游锂电池-发展遇到的问题,目前阻碍动力锂离子电池发
27、展的瓶颈是：安全性能和汽车动力电池的管理系统 安全性能方面，锂电池具有能量密度大、工作温度高、工作环境恶劣等方面的原因，用户对电池的安全性提出了非常高的要求。 汽车动力电池的管理系统方面，由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V，而单个电池的工作电压是3.7V，须由多个电池串联而提高电压，但由于电池难以做到完全均一的充放电，因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况，电池会出现充电不足和过放电现象，而这种状况会导致电池性能的急剧恶化，最终导致整组电池无法正常工作，甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。,下游锂电池-发展前景展望,未来新能源汽车替代传统汽车趋势将成为
28、必然，汽车锂电池作为新能源汽车的“心脏”，将催生庞大的产业经济效应。 在国家“十城千辆”新能源汽车示范应用等政策支持下，以此来带动锂电池技术的发展，以及关键零部件和整车技术的提高，为2010年后新能源汽车产业化打下基础。 据中投顾问发布的2008-2010年中国新能源汽车产业分析及投资咨询报告预计到2012年，新能源汽车年产量将达到100万辆，到2025年后，中国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占50%左右，,中游电池材料-锂电池材料行业现状及公司分析,锂电池材料可分为电极（正极/负极）材料、隔膜和电解液。正极材料是锂电池的核心，目前以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰锂和磷酸铁锂为主。负极材料则以石墨、固
29、体碳粒为主；在正负极中间则是电池电解液和隔膜。 由于进入壁垒较高，锂电池正极材料的产能是最小的，这是整个产业链中最看好的一个环节。目前生产正极材料的企业主要有：中国宝安、中信国安和杉杉股份、比亚迪。,中游电池材料-锂电池材料行业现状及公司分析,与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，而且国内已经实现产业化，负极材料以石墨、固体碳粒为主。目前国内从事锂电池负极材料生产的前三甲企业是中国国安、杉杉股份、长沙海容，目前负极材料基本能够满足国内市场的需求，但随着新能源汽车的逐渐普及，未来这一块的市场需求将出现巨大缺口。 电解液配套也已基本实现国产化。电解液主要原材料为六氟磷酸锂，占电解液成本的5
30、0左右，其生产成本为10万元/吨，售价为40万元/吨，毛利率高达75，但是，目前市场基本上被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。 隔膜系锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，毛利率通常达到70%以上，占了锂电池成本的20-30%。目前隔膜市场供应量严重不足，大部分依赖进口，市场主要被日本旭化成工业、东燃化学，及美国Celgard把持。国内能生产隔膜的企业仅有星源科技、金辉高科两家技术相对成熟。,中游电池材料-发展前景,如果按照到2012年，新能源车的年产量将达到100万辆计算： 按每辆新能源汽车电池成本7万元，动力锂电池的正极磷酸铁锂材料52公斤，负极材料
31、41公斤，电解液40公斤计算。100万辆混合动力汽车将带动5.2万吨正极材料，4.1万吨负极材料，4万吨电解液的需求。对于国内电池厂商而言，这将是一个总产值700亿元的大蛋糕。而如果按客车计算，这一数值还将提高3倍每辆混合动力客车的电池需求是轿车的4倍。,上游锂电池材料碳酸锂行业分析,全球碳酸锂行业的现状是，资源门槛极高、产能高度集中。截至2007年年底，全球碳酸锂总需求约为9.3万吨，国际上主要生产商有智利的SQM、美国的FMC和德国Chemtall合计年产能为7.8万吨，占全球80市场份额。 由于规模化生产碳酸锂的企业必须拥有锂资源储量较为丰富的盐湖资源开采权，另一方面，由于全球盐湖绝大多
32、数资源都是高镁低锂型，而从高镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，之前这些技术仅掌握在少数国外公司手中，这使得该行业具备较高的资源壁垒具备了技术壁垒。因此，造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。 目前国内生产碳酸锂的企业主要集中在西藏矿业、中信国安、西部矿业集团、青海盐湖集团这四家公司，而西藏矿业和中信国安又占了其中绝大部分，这两家公司2008年碳酸锂总计产量也不超过4000吨。,锂电池市场容量分析,目前全球二次锂电池主要满足手机、笔记本电脑、PDA 等电子产品需求，市场规模约50 亿美元。我们在不考虑锂电池作为新能源储能电池市场空间的情况下，对锂电池市场规模预测如下： 未来5 年左右，
33、全球装配锂电池的电动汽车销量将突破100 万辆级别，带动锂电池市场规模达到约110亿美元，较目前增加约120。未来10 年左右，全球锂电池电动汽车销量将突破1000 万辆水平，带动锂电池市场规模达到约550 亿美元，较目前扩大约10 倍,锂电池电动汽车未来5 年、10 年占全球汽车销量的份额分别约1.3、10，比例仍较低。汽车产业电动化过程有望在未来10-20 年内带动锂电池市场规模数十倍的扩张，即从几十亿美元级别扩张到千亿美元级别。,总结：5年后锂电池将取代镍氢电池主流地位,政府及企业续加强的研发投入将推动锂电池成本和安全性技术在3 年左右取得有效突破，如美国能源部设定的锂电池成本发展目标即
34、是2012 年降低到500 美元/kWh、2014 年降低到300 美元/kWh，这一成本下降过程将使电动续航里程10-40 英里的插电混合动力车渐次获得经济有效性。 全球主要锂离子动力电池企业集中在2009-2010 年实现投产，并计划在2011-2013 年实现量产（图） 与镍氢电池比较，锂离子电池除独占插电式混合动力和纯电动汽车动力电池市场，在普通混合动力车中的应用也将扩大，从而侵蚀镍氢电池的市场份额。,主要锂离子动力电池企业的投产情况和生产计划,福特福克斯燃料电池汽车示意图,燃料电池（FC)技术介绍,燃料电池汽车（FCV）简介,燃料电池（FC）是等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能
35、，不经过热机过程，因此其能量转换效率不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（理论转化率可达100%，实际可达70%。）；它几乎不产生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常规发电厂减少40以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发倍受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一。从能源的利用和环境保护方面，FCV是一种理想的车辆。 近年来FC技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。而以氢为动力的FCV得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5-10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初
36、露端倪。,燃料电池技术原理,燃料电池的基本组成有：电极、电解质、燃料和氧化剂。燃料可以是H2、CH4、CH3OH、CO等，氧化剂一般是氧气或空气，电解质可为水溶液（H2SO4、H3PO4、NaOH等）、熔融盐（NaCO3、K2CO3）、固体聚合物、固体氧化物等。 发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功并构成电的回路。与普通电池不同的是，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。 按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷
37、酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。,各種燃料電池基本特性比較,世界各国FCV现状和前景,2008年5月20日，欧洲议会通过氢能源和燃料电池联合技术发展计划，提供10亿欧元科研经费，用于加速推进燃料电池技术的研究。英国、德国、法国等也在近期加大了对氢燃料电池的研发资助力度。美国能源部制定了“氢计划”，要求在未来5年内投入30多亿美元开发氢燃料技术，逐步让FCEV约占25%的市场份额，FCEV在2025年的时候可以没有任何政策支柱而走向市场。 目前，部分以氢能为主的燃料电池汽车已经开始销售。2008年6月17
38、日，全球第一款大规模生产的氢燃料电池汽车开始从日本本田公司出厂销售。2008年10月21日，美国通用汽车公司在北京“水立方”附近举行了氢燃料电池汽车的中国首发仪式。奔驰燃料电池车“B-Class F-CELL” 将于2009年底开始少量生产，2010年初将向欧美市场投放200辆左右。,我国FCV发展现状,在“十五”、“十一五”期间，科技部分别启动了国家计划 开始燃料电池的研究 年，清华大学研制出我国第一辆燃料电池汽车； 年，北京绿能公司与清华大学和北京工业大学合作，研制出以燃料电池为动力的出租车、客车和个座位的公共汽车； 年，国家甲醇燃料汽车示范工程在长治正式启动并通过了国家验收； 年，由同济
39、大学等单位共同研发的“超越三号”燃料电池轿车标志着我国燃料电池汽车技术已经处于国际先进水平。 年北京奥运会期间，“零排放”的燃料电池轿车和客车全程服务奥运会和残奥会马拉松赛事，还作为赛时交通调度公务用车和专线公交车，其技术水平通过应用得到了检验和认可。 新能源汽车生产企业及产品准入管理规则，规定自2009年7月1日至2010年12月31日，燃料电池乘用车/商用车属于起步期产品。,我国FCV存在的问题,燃料电池汽车目前仍处于产业化的初级阶段。对于尚处于发展初期的燃料电池汽车来说，需要相对稳定的、长期的政策支持。 高成本是阻碍燃料电池汽车产业化的主要原因之一。以北京奥运会上展示的辆燃料电池客车为例
40、，每辆客车的成本高达多万元 亟待完善的基础设施也是燃料电池汽车市场化的重要障碍。,电动车充电系统,电动车充电系统分析,充电设备和充电方式 锂电池充电曲线 快速充电原来及快充电池新技术 充电站功能 充电机与电池管理系统的连接 国内充电站建设情况 充电机市场展望及容量估算,电动汽车充电设备,车载式 非车载式（充电桩、充电站）,接触式 感应式,电动汽车充电方式,常规充电方式 快速充电方式 无线充电方式 更换电池充电方式 移动式充电方式,常规充电方式,该充电方式采用恒压、恒流的传统充电方式对电动车进行充电。以相当低的充电电流为蓄电池充电, 相应的充电器的工作和安装成本相对比较低。电动汽车家用充电设施(
41、 车载充电机) 和小型充电站多采用这种充电方式。典型的充电时间为810h ( SOC 达到95%以上) 。这种充电方式对电网没有特殊要求, 只要能够满足照明要求的供电质量就能够使用。,车载充电机充电方式,快速充电方式,该充电方式以150400A 的高充电电流在短时间内为蓄电池充电, 与前者相比安装成本相对较高。大型充电站( 机) 多采用这种充电方式。充电功率很大，能输出20-40KW 充电时间应该与燃油车的加油时间接近。其典型的充电时间是: 1030min。这种充电方式对电池寿命有一定的影响, 对电网有较高的要求, 一般应靠近10kV 变电站附近或服务中心中使用。,快速充电方式,无线充电方式,
42、电动汽车无线充电方式是近几年国外的研究成果, 其原理就像在车里使用的移动电话将电能转换成一种符合现行技术标准要求的特殊的激光或微波束, 在汽车顶上安装一个专用天线接收即可。有了无线充电技术, 公路上行驶的电动汽车或双能源汽车可通过安装在电线杆或其它高层建筑上的发射器快速补充电能。电费将从汽车上安装的预付卡中扣除。,更换电池的充电方式,除了以上几种充电方式外, 还可以采用更换电池组的方式，如右图,这种方法还存在不少问题。首先, 这种电池更换系统的初始成本很高, 其中包括昂贵的机械装置和大量的蓄电池。其次, 由于存放大量未充电和已充电的蓄电池需要很多空间, 因此修建一个蓄电池更换站所需空间远大于修
43、建一个正常充电站或快速充电站所需的空间。还有, 在蓄电池自动更换系统得到应用之前, 需要对蓄电池的物理尺寸和电气参数制定统一的标准。,移动式充电（MAC)方式,MAC不需要寻找充电站、停放车辆并花费时间去充电了。MAC 系统埋设在一段路面之下, 即充电区, 不需要额外的空间。 接触式和感应式的MAC 系统都可实施。对接触式的MAC 系统而言, 需要在车体的底部装一个接触拱, 通过与嵌在路面上的充电元件相接触, 接触拱便可获得瞬时高电流。当电动汽车巡航通过MAC区时, 其充电过程为脉冲充电。对于感应式的MAC系统, 车载式接触拱由感应线圈所取代, 嵌在路面上的充电元件由可产生强磁场的高电流绕组所
44、取代。很明显, 由于机械损耗和接触拱的安装位置等因素的影响, 接触式的MAC 对人们的吸引力不大。 目前的研究主要集中在感应充电方式, 因为它不需要机械接触, 也不会产生大的位置误差。当然,这种充电方式的投资巨大, 现在仍处于实验阶段。,锂电池充电电压和电流,锂电池标准充电方式是两段式，先横流后恒压 充电开始时，应先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，一般选0.05C左右。电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降
45、至设定充电电流的1/10时，充电结束。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。,锂电池标准充电时序曲线,快速充电原理-马斯三定律,1972年美国科学家马斯在第二届年会上提出注明的马斯三定律，为快速充电提供了理论依据。 马斯三定律说明，通过反向电流发电，可以使蓄电池可接受电流曲线不断右移，缩短充电时间。 该理论提出有30多年了，尽管未得到有效验证，但在理论和实践上都证明了其可行性，脉冲快速充电发正是基于这里理论提出的一种快速充电方式。,快充电池新技术,Altair纳米技术公司为电动汽车开发的锂离子电池可以极快的速度的充电，容量高达35千瓦时的电池可以
46、在10分钟之内充电完毕，安装这种电池的载人小汽车可以续航160公里。 10分钟之内把35KWh的电池充电完毕需要250Kw的充电功率，这是一栋办公大楼最大用电负荷的五倍。,快充电池新技术,麻省理工学院研究人员发明了一项充电材料表面处理技术，利用这种新技术制造的手机电池可以在10秒钟内完成充电，汽车电池可在5分钟内充好电。 一块锂电池完成充电一般需要6分钟或更长的时间。但传统的磷酸铁锂材料在经过表面处理生成纳米级沟槽后，可将电池的充电速度提升36倍（仅为10秒）。 麻省理工学院说，由于这项技术不需要新材料，只是改变制造电池的方法，所以用两年到三年时间就可以将这项技术市场化。,快充电池新技术,据索
47、尼官方新闻稿表示，索尼已经开发出了一种快速充电锂电池，仅需半个小时就能让电池充电99%。功率可达1800W/kg，并可延长2000次循环充放电寿命。 这种电池采用磷酸铁锂作为阴极材料，以增强阴极的晶体结构并能保证其高温状态下的稳定性。通过与索尼新设计的粒子技术阳极材料组合，该电池可以有效降低电阻，并提高输出功率。,充电站功能,配电系统 充电系统 充电机 充电平台 电池调度系统（含存储、更换和维护） 充电站监控系统 配电监控 充电机监控 烟雾监控 视频监控,充电机与电池管理系统交互技术要求,能与电池管理系统（BMS)通信（CAN网络连接），保证单体电压和电池组电压不超上限，电池温度在允许范围，当
48、电池管理系统发出故障信息能自动停止充电、在脱离电池管理系统情况下，充电机应停止充电等。 充电时要为电池管理系统提供所需直流电源。,国内充电建设现状,北京市121示范充电站（2005，2007） 奥运匹克南广场充电站（2008） 曹妃甸快速公交充电站（2009） 漕溪电动汽车充电站（2009） 武汉建立9个混合动力充电站 天津市在中国汽车研究中心和开发去各建设一个充电站 杭州建立了电动公交车和电动出租车2座充电站 株洲5个公交充电站 威海8个公交充电站,北京121路电动汽车示范充电站,早在2005年，北京121路示范线路就采用28台15KW充电机，用于铅酸电池充电。 2007年更换成配备锂电池的
49、新电动车，充电时间4-5小时，续驶里程可提高到200公里。 电池容量360AH,串联单体电池为104节，充电段电压限制为437V,最大单体电池限制4.23V,最大输出电流为100A.充电方案应该是北京交通大学设计。,位于奥林匹克南广场的充电站占地5,000平方米，配备240台充电机是中国最大电动汽车充电站，为50辆纯电动车提供充电服务。 充电站设备由南车股份下属的南车时代提供常规充电方式+更换电池,充电站的每个充电单元由12台12kW充电机、12个电池组及电池管理系统、烟雾传感器、24V直流电源、电池存储架（和快速更换系统匹配）等组成。整个充电站一共有24个充电单元，共有288个充电机，每两个
50、单元构成3个车的充电系统。动力锂电池由中信盟固利公司提供，额定容量360AH,电压400V(104单体电池串联)。电池组最高端电压445V,最大充电电流120A,采用分组充电方式（最高端电压为67V)充电时间约4.5小时。 整车蓄电池所需充电机功率约为60kw，充电站 用于充电的容量约为1600KVA,奥林匹克南广场的充电站介绍,深圳雷天和河北唐山海天能源新城合作建造的大电流快速充电站在唐山曹妃甸建成投入使用，为曹妃甸论坛会务用22台纯电动车提供充电服务。 该大功率快速充电站总功率4800kw，配备四条充电接入模式。可以同时为四台电动车提供各种充电服务。设置远程操纵面板，可以通过BMS系统和操作台以及手动三种模式进行充电。充电机电压为700V, 最大充电电流1000-3000A，充电时间号称为20分钟-1小时 电池容量700AH,由168锂电串联。,
