鋰離子電池與電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè).ppt

1、楊裕生 軍用化學(xué)電源研究與發(fā)展中心,鋰離子電池與 “電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”,2008動(dòng)力鋰離子電池國際論壇,內(nèi)容,結(jié)束語,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,三、電從何處來？,四、電可替代多少油？,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,六、扶植“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的政策,2008年北京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì),為我國政府承諾“科技奧運(yùn)”，“綠色奧運(yùn)”的圓滿實(shí)現(xiàn)，作出了重要貢獻(xiàn)。,我國自主研發(fā)的595輛多種 新能源車輛在會(huì)上成功運(yùn)行 總里程超過200萬公里,北京理工大學(xué)牽頭研制55輛純電動(dòng)客車采用鋰離子電池,50輛純電動(dòng)大客車（京華客車廠）,盟固利提供錳酸鋰為正極的動(dòng)力型鋰離子電池,5輛純電動(dòng)高級(jí)指揮車（山東中通

2、客車廠）,北大先行等提供磷酸鐵鋰為正極的動(dòng)力型電池,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,國內(nèi)多家企業(yè)生產(chǎn)（或準(zhǔn)備）動(dòng)力型電池,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,杭州、上海等多個(gè)城市開行純電動(dòng)公交車,安全性 比能量 比功率 壽命 價(jià)格 能量轉(zhuǎn)換效率 自放電率,衡量 動(dòng)力電池 的指標(biāo),從手機(jī)電池到動(dòng)力電池- 從單節(jié)到串并聯(lián)！ 從小容量到大容量！ 從小功率到大功率！,解決了 一系列的 技術(shù)問題,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,電池起火燒毀車輛的事已很少發(fā)生，電池爆炸事件更少；,安全第一,比能量、壽命、價(jià)格等等其它因素形成的綜合性能不斷提高。,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,作正極的電池安全性好,LiMn2O4 LiFePO4,例：咸陽威

3、力克公司的動(dòng)力型電池系列 用北大先行的LiFePO4 單體容量55Ah、120Ah； 可高倍率放電； 不需鼓風(fēng)冷卻，通過了安全性測(cè)試； 比能量 100Wh/kg， 充放電500次后容量只衰減了1.53%，預(yù)計(jì)循環(huán)壽命可達(dá)2000次。,磷酸鐵鋰電池綜合性能好,LiFePO4-磷酸亞鐵鋰,安全性高，不用昂貴的原料，不含有害元素。 克服了電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)。 只是密度不夠高。 多家公司小批量生產(chǎn)，后來的公司不少。,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,55Ah電池組為84串，2并，重330公斤， 15秒可使電動(dòng)轎車加速到100公里/小時(shí)； 充電一次蓄電30度可行駛210公里以上。,2006年裝的純電動(dòng)轎車,整車重量不

4、比燃油車重！,2007年裝的純電動(dòng)客車,120Ah電池組為84串，3并, 充電一次可行駛180公里;,北京奧運(yùn)會(huì)奧組委 指揮調(diào)度用的高級(jí)指揮車，用此電池,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,電源管理和控制系統(tǒng)改進(jìn) 安全性和循環(huán)壽命提高,磷酸鐵鋰材料納米化，縮短離子擴(kuò)散路程 5分鐘充電可滿80%容量 方便長途行駛，或少裝電池,隔膜國產(chǎn)化，價(jià)格下降,電池生產(chǎn)向半自動(dòng)化前進(jìn) 可靠性、一致性提高,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,電池技術(shù)還在進(jìn)步：,磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池技術(shù)已不容再置疑,大力發(fā)展電動(dòng)車好處多,減輕城市空氣污染,大城市空氣污染的50%來自汽車,石油與“國家能源安全”2006年進(jìn)口石 油1.4億噸，汽車用掉成品油

5、9000萬噸。 2007年我國凈進(jìn)口油品超過1.59億噸 原油對(duì)外依存度達(dá)到 46%,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,減少二氧化碳排放，緩解溫室效應(yīng) 1億噸油產(chǎn)生CO2約3億噸,車增多，用油一年將比一年多,2007年我國汽車銷售 總量達(dá)879萬輛 乘用車630萬輛 其中轎車為470萬輛 我國人民生活水平快速上升 汽車經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，官員的政績,一、動(dòng)力型蓄電池進(jìn)步快,共識(shí)發(fā)展電動(dòng)車，刻不容緩,但是，選擇何種動(dòng)力優(yōu)先發(fā)展？ 有著不同的認(rèn)識(shí)和估計(jì),二、何種電動(dòng)源優(yōu)先發(fā)展？,四種電動(dòng)車，哪種優(yōu)先發(fā)展？,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,我國純電動(dòng)車將會(huì)大發(fā)展 也應(yīng)該優(yōu)先支持,14度電 行駛百公里,理由一 不用油，適合我

6、國缺油的國情,使用、維修方便、節(jié)材節(jié)能,理由二 結(jié)構(gòu)簡單 無油路、水路、氣路,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,西方國家有強(qiáng)大的油機(jī)工業(yè)扔不得 日本的“Prius”用氫-鎳電池，強(qiáng)項(xiàng)，但比能低,電-油混合電動(dòng)車過渡車種 電池比能量提高前，用于長途行駛,我國汽油車“包袱”不很重，技術(shù)要靠外國 鋰離子電池技術(shù)已不落后！,理由三 混合電動(dòng)車是過渡性車種 油-電混合車實(shí)際上還是用油 ，價(jià)格不低,混合動(dòng)力公交車比同類型普通公交車貴 20萬元左右,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,美國“氫經(jīng)濟(jì)”論 造成錯(cuò)覺和誤導(dǎo) PEMFC車在近、中期不可能大發(fā)展,價(jià)格昂貴 市場太小,壽命 不夠長,理由四 燃料電池電動(dòng)車“曲高和寡”,鉑

7、的資源 不夠用,氫的儲(chǔ)運(yùn)有難題,電-氫-電轉(zhuǎn) 換效率低,遠(yuǎn)期，要看技術(shù)如何發(fā)展,系統(tǒng)復(fù)雜 維護(hù)困難,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,“黃金寶劍”貴重而鮮亮 中看不而中用,不必按燃油車的指標(biāo)，全面要求純電動(dòng)轎車，如,第一步部分代替燃油車,一次充電行駛150-200公里 滿足大部分用戶市內(nèi)行駛要求,續(xù)駛里程600公里以上 10秒加速到100公里/小時(shí) 最高時(shí)速160公里/小時(shí) 等等,對(duì)純電動(dòng)轎車逐步提高要求,第二步性能趕超，擴(kuò)大代替 電耗降低，電池比能提高，降價(jià) （快速充電）,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,機(jī)構(gòu)用車、環(huán)衛(wèi)車 ：,公眾用車，電動(dòng)化很有利,經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，效益雙高,電池可集中管理、充電,發(fā)展快，節(jié)油

8、、減排潛力大,出租車：100萬輛，年增16%；40升油/天,公交車：40萬輛，年增10%；100升油/天,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,電動(dòng)自行車發(fā)展要規(guī)范,已有5000多萬輛，年產(chǎn)1900萬輛 國內(nèi)幾乎全用鉛酸蓄電池 出口主要是用鋰離子電池,應(yīng)發(fā)展電力助動(dòng)車 規(guī)范重量：40kg 速度： 20km/h 開辟自行車專用道雙安全,制止電動(dòng)自行車 “摩托化”,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,數(shù)量多8700萬輛 污染重1輛相當(dāng)10輛汽車 油耗大能效低下,摩托車更應(yīng)加速電動(dòng)化！,電摩：0.6 1 kW/輛,有的城市 “禁摩”，不必要,電動(dòng)摩托車電池,36V 15Ah,已出口 國內(nèi)市場大,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,

9、電池價(jià)格，怎么樣算帳？要算儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益（E）,T儲(chǔ)能-放能循環(huán)的轉(zhuǎn)換效率。 C放出單位能量的投資，元/瓦時(shí)（放出） L儲(chǔ)能-放能循環(huán)壽命，次,鋰離子動(dòng)力電池（磷酸鐵鋰）有優(yōu)勢(shì),E = T /（C/L）,鋰離子電池電動(dòng)車，昂貴嗎？,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,如果電池重200公斤，蓄電20kWh，續(xù)駛140公里，足夠大部分用戶用23天了 循環(huán)壽命2000次，可駛28萬公里,電池總價(jià) 8.0萬元 充電1kWh 0.3元，駛7公里，比用油省4元,電池目前價(jià)格：4000元/kWh,鋰離子電池電動(dòng)車，昂貴嗎？,28萬公里共可省16萬元,遠(yuǎn)大于電池價(jià),二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,不用油機(jī) 電控系統(tǒng)比混合電動(dòng)

10、車大為簡化 可降低成本 車體價(jià)3萬元,連電池可不超過11萬元 油費(fèi)可省16萬元,二、何種電動(dòng)車優(yōu)先發(fā)展？,三、電從何處來？,總裝機(jī)很快達(dá)8億千瓦 電網(wǎng)夜間“積壓”一半, “降價(jià)處理” 電網(wǎng)花錢調(diào)峰,1、直接用“谷電”,“谷電”潛力大！,我國已建、在建抽水蓄能發(fā)電站24座 總裝機(jī)容量1695萬千瓦 核能、風(fēng)能利用將增加調(diào)峰負(fù)擔(dān),轉(zhuǎn)換效率 70%,抽水蓄能有局限性：, 要有合適的場地,一次投入高6000-8000元/千瓦,抽水蓄能調(diào)峰,三、電從何處來？,純電動(dòng)車 充電 替電網(wǎng)“分散調(diào)峰”,以北京為例，300萬輛轎車中如有100萬輛是純電動(dòng)車，以平均每輛2kW的功率充電，即可消耗200萬kW的“谷電

11、” 兩個(gè)半十三陵抽水蓄能電站,用戶利用 “谷電” 充電-省錢 節(jié)油 減排 電網(wǎng)的峰-谷差得以平抑,夜間,三、電從何處來？,一舉多得, 充分利用電網(wǎng)已有設(shè)施,純電動(dòng)車 “分散調(diào)峰” 有優(yōu)越性！, 轉(zhuǎn)換效率高90%,“谷電”足夠電動(dòng)車用, 分批投入，代價(jià)小,如用 1 億千瓦充電,則可供給5000萬輛純電動(dòng)轎車 或者 700萬輛純電動(dòng)客車,三、電從何處來？,2、風(fēng)能發(fā)電利用,陸上離地面10米技術(shù)可開發(fā)量 3億千瓦,陸上70米高度、海上的風(fēng)能資源很大,風(fēng)能發(fā)電，1千瓦每年減排CO2 2噸,但，發(fā)電能力無法恒定北方夜間風(fēng)大,風(fēng)電并網(wǎng)增加調(diào)峰負(fù)擔(dān),三、電從何處來？,2、風(fēng)能發(fā)電利用,三、電從何處來？,2、

12、風(fēng)能發(fā)電利用,風(fēng)能 發(fā)電,直流,非并網(wǎng)風(fēng)電-充電,三、電從何處來？,3、核能發(fā)電利用,我國正大力發(fā)展核電站 核電站要求穩(wěn)定功率運(yùn)行,低“谷”富裕電能將大增,給電動(dòng)車充電,未來聚變能發(fā)電,所以，電動(dòng)車“調(diào)峰”的實(shí)質(zhì) 是用掉夜間的核電、風(fēng)電,三、電從何處來？,4、車用油以煤合成不合算,當(dāng)然，煤合成油有其它用途,1 kg 煤,8-10倍,三、電從何處來？,四、電可替代多少油？,每輛轎車充電7小時(shí)(23時(shí)6時(shí))得14度電能（可行駛一百多公里），可頂替10升汽油，,1000萬輛轎車用電 每天替下10萬噸汽油！一年有多少?。?100萬輛公交車用電 每天替下10萬噸汽油！一年有多少?。?出租車：40升油/天

13、，100萬輛 4萬噸/天 年增16%，5年翻一番；,數(shù)量極大的電力助動(dòng)車、電動(dòng)摩托車，城市其它用車的電動(dòng)化，更是錦上添花,以電動(dòng)汽車的生產(chǎn)、運(yùn)行為核心的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,電動(dòng)車,電動(dòng)機(jī),電控系統(tǒng),動(dòng)力電池,正極材料,電源管理,供電體系,電池回收,充電服務(wù),電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè),能量回收,充電設(shè)施,負(fù)極材料,電解液,資源再生,電池復(fù)用,膜,年產(chǎn)500萬輛電動(dòng)車（占一半），年產(chǎn)值萬億元！ 維持幾千萬輛電動(dòng)車運(yùn)行，年產(chǎn)值千億元！,電池的方便充電電動(dòng)車能否推廣的關(guān)鍵行業(yè),停車場充電用車-充電兩不誤 租/換電池夜間充電，用谷電 專業(yè)充電，壽命長 規(guī)模經(jīng)營，效益好,多種方式競爭、互補(bǔ),用戶

14、換電池，省事,用戶自己充電小車、小型電池,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,暢想發(fā)展（一）,配套電解液、隔膜、電機(jī)、充電器 ,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,鋰資源,383萬噸鋰，相當(dāng)于碳酸鋰2024萬噸； 轎車以6萬噸/年計(jì)，則可供給337年； 回收再用； 海水含鋰 0.15g/L；,鄭綿平等，中國的鋰資源， 新材料產(chǎn)業(yè)，2007（8）13,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,暢想發(fā)展（二）,電池是電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)品 發(fā)展目標(biāo)：2000元/kWh 壽命4000次,電池折舊： 0.5元/kWh 次 電費(fèi)： 0.3元/kWh 0.8元轎車行駛13公里0.06元/公里,燃油轎車： 0.6元/公里,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,暢想發(fā)展（三）,五、“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的興起,六、扶植“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的政策,要普及電費(fèi)的分時(shí)計(jì)價(jià)并拉開峰-谷電價(jià)的差距,國家政策十分重要,發(fā)展多種方便用戶的充電服務(wù)-電力部門,政府規(guī)劃“電動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展，正確引導(dǎo),建立對(duì)于電動(dòng)技