電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)研究分析報(bào)告2009

1 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè) 研究分析報(bào)告 2 目 錄 第一章 新能源汽車行業(yè)概況 一 、新能源汽車的時(shí)代即將來(lái)臨 二、新能源汽車發(fā)展的主要方向 三、鋰離子電池 在 動(dòng)力電池 中 的 地位 四、 動(dòng)力鋰離子電池 正極材料的 選 擇 五、政策 對(duì)新能源 汽車產(chǎn)業(yè)化 的推進(jìn) 六、 新能源 汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心價(jià)值 七、技術(shù)優(yōu)勢(shì)將決定企業(yè)未來(lái) 第二章 純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 概況 一、國(guó)外企業(yè)產(chǎn)業(yè)化概況 二、國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化概況 第三章 純電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程及地區(qū)概況 一、歷史變革 二、地區(qū)發(fā)展 第四章 純電動(dòng)汽車面臨的瓶頸問(wèn)題 一、技術(shù)爭(zhēng)議 二、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 三、基礎(chǔ)設(shè)施裝備 四、政府政策支持 第五章 國(guó)內(nèi)主要鋰離子動(dòng)力電池及材料廠家概況 3 一、國(guó)內(nèi)主要鋰離子動(dòng)力電池廠家 二、國(guó)內(nèi)主要鋰電池材料供應(yīng)商 第六章 鋰電池材料的制備及生產(chǎn)工藝概述 一、當(dāng)前國(guó)內(nèi)鋰電池材料現(xiàn)狀 二、鋰電池材料的制備 設(shè)備 三、 鋰電池材料制備工藝的優(yōu)化及性能 第七章 動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)工藝概述 一、動(dòng)力鋰電池 主要 生產(chǎn)設(shè)備 二、動(dòng)力 鋰 電池 生產(chǎn)工藝 概述 第八章 電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 一、引言 二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及分類 三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 四、發(fā)展趨勢(shì) 第九章 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車技術(shù)現(xiàn)狀分析 一、 純電動(dòng)汽車的技術(shù)動(dòng)態(tài) 二、電動(dòng)汽車用鋰電池技術(shù)的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展簡(jiǎn)析 三、國(guó)內(nèi)外鋰離子動(dòng)力電池的關(guān)鍵技術(shù)及最新動(dòng)態(tài) 四、鋰電動(dòng)力電池組的均衡管理 五、電池管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 六、電池管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 第十章 鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化與信息化技術(shù) 4 第一章 新能源汽車 行業(yè) 概況 一 、新能源汽車的時(shí)代即將來(lái)臨 1.大力發(fā)展新能源汽車是能源與環(huán)境的必然要求 根據(jù)美國(guó)能源信息署 EIA 發(fā)布的國(guó)際能源展望，世界能源市場(chǎng)消耗量 2005 年到 2030年預(yù)計(jì)增加 50%。 隨著能源消耗的逐年增加，二氧化碳的排放量也將增加，目前二氧化碳排放中， 25%來(lái)自于汽車。至 2030年，將由 2005年的 281億噸增至 423億噸。在我國(guó)，汽車排放的污染已經(jīng)成為城市大氣污染的重要因素，我國(guó)的二氧化碳排放目前已居全球第二，減排二氧化碳的壓力將越來(lái)越大。 2.中國(guó)發(fā)展新能源汽車的壓力更為緊迫 近年來(lái)，我國(guó)的汽車行業(yè)發(fā)展迅速，已成為世界第四大汽車生產(chǎn)國(guó)和第三大汽車消費(fèi)國(guó)。根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)展研 究中心估計(jì)， 2010年，我國(guó)的汽車保有量將接近 6千萬(wàn)輛， 2020年將達(dá)到 1.4億輛，機(jī)動(dòng)車的燃油需求分別為 1.38億噸和 2.56億噸，為當(dāng)年全國(guó)石油總需求的 43%和 57%。我國(guó)的石油資源短缺，目前石油進(jìn)口量以每年兩位數(shù)字的百分比增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2010年進(jìn)口依存度將接近 50%。因此大力發(fā)展新能源汽車，用電代油，是保證我國(guó)能源安全的戰(zhàn)略措施。 因此大力發(fā)展新能源汽車是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源安全、環(huán)境保護(hù)以及中國(guó)汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式、可持續(xù)發(fā)展的需要。 二 、混合動(dòng)力汽車將成為我國(guó)新能源汽車發(fā)展的主要方向 1.混合動(dòng)力汽車的定義 新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料來(lái)作為動(dòng)力源 (或者使用常規(guī)的車用然后、采用新型的動(dòng)力裝置，包括混合動(dòng)力汽車 (FCEV)、純電動(dòng)汽車 (BEV)、燃料電池電動(dòng)汽車(PCEV)以及其它新能源汽車等。 目前各種新能源汽車中，混合動(dòng)力汽車是目前新能源汽車的研究熱點(diǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車是由電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛的汽車。 2.混合動(dòng)力汽車的分類 混合動(dòng)力汽車目前主要有 3種： 以發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，電動(dòng)馬達(dá)作 為輔助動(dòng)力的 并聯(lián)方式 5 低速時(shí)只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，速度提高時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)相配合的 串 -并聯(lián)方式 只使用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛的 串聯(lián)方式 我們認(rèn)為：混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，通過(guò)汽車各個(gè)功能模塊的發(fā)展與組合逐步推動(dòng)汽車動(dòng)力化，從只具備自動(dòng)啟停、怠速關(guān)機(jī)功能的 微混合 、以并聯(lián)式混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)為主體的 輕混合 和以混聯(lián)式為特征的 全混合 ，隨著設(shè)備功率的逐步提高，最終過(guò)渡到串聯(lián)式 可充電混合 ，最終實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。 三 、車用動(dòng)力蓄電池是混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化的 關(guān)鍵，鋰離子電池將成為未來(lái)車用動(dòng)力電池的明星 1.車用電力蓄電池具有極高的性能要求 發(fā)電機(jī)組 +驅(qū)動(dòng)電機(jī) +儲(chǔ)能裝置構(gòu)成了汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本技術(shù)平臺(tái)，目前發(fā)電機(jī)組和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研制均已實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，儲(chǔ)能裝置成為限制混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸。 目前混合動(dòng)力汽車使用各種蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，車用動(dòng)力蓄電池具有很強(qiáng)的性能要求： 高能量密度：至少與汽油相當(dāng)， 100-1000Wh/Kg 高功率密度： 300-1500W/Kg 長(zhǎng)壽命：與車同壽命 寬工作溫度范圍： -45-80 具有較高的安全性與可靠性 低成本： 50-100$/KWh 環(huán)保無(wú)污染 2.鋰離子電池具有極高性能優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)動(dòng)力蓄電池發(fā)展的必然方向 目前常用的二次可充電電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池以及鋰離子電池。相對(duì)傳統(tǒng)的鉛酸以及鎳氫和鎘鎳電池而言，鋰離子電池的歷史很短。鋰離子電池被稱為性能最為優(yōu)越的可充電電池，號(hào)稱 終極電池 ，受到市場(chǎng)的廣泛青睞。隨著手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、 MP3、 MP4、藍(lán)牙、 PDA 和便攜攝像機(jī)等的消 費(fèi)和便攜式電子產(chǎn)品的持續(xù)走強(qiáng)，鋰離子電池的市場(chǎng)需求一直保持相當(dāng)高的增長(zhǎng)速度，市場(chǎng)對(duì)于鋰離子電池的巨大需求也引導(dǎo)鋰離子電池行業(yè)的繼續(xù)走強(qiáng)，也使鋰離子電池在電動(dòng)車方面的應(yīng)用成為可 6 能。 (1)單體電池工作電壓高達(dá) 3.7V，是鎳鎘電池 ,鎳氫電池的 3倍，鉛酸電池的近 2倍 (2)重量輕，比能量大，高達(dá) 150Wh/Kg,是鎳氫電池的 2 倍，鉛酸電池的 4 倍 ,因此重量是相同能量的鉛酸電池的三分之一到四分之一 (3)體積小，高達(dá)到 400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一。提供了更合理的結(jié)構(gòu) 和更美觀的外形的設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)空間和可能性。 (4)循環(huán)壽命長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)可達(dá) 1000次。以容量保持 60%計(jì)，電池組 100%充放電循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到 600次以上，使用年限可達(dá) 3-5 年 ,壽命約為鉛酸電池的兩到三倍 (5)自放電率低，每月不到 5% (6)允許工作溫度范圍寬，低溫性能好，鋰離子電池可在 -20 +55 之間工作 (7)無(wú)記憶效應(yīng)，所以每次充電前不必像鎳鎘電池、鎳氫電池一樣需要放電，可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行充電。電池充放電深度，對(duì)電池的壽命影響不大，可以全充全放 (8)無(wú)污染，鋰電池中不存在有毒物質(zhì)，因此被稱為 綠色電池 ，而鉛酸電池和鎘鎳電池由于存在有害物質(zhì)鉛和鎘，環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重 3.3發(fā)展鋰離子電池我國(guó)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 除了鋰離子電池本身所具備的性能優(yōu)勢(shì)外，我們認(rèn)為以鋰離子電池作為為混合動(dòng)力汽車乃至純電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能設(shè)備，發(fā)展鋰電汽車我國(guó)具有得天獨(dú)厚的條件 (1)資源優(yōu)勢(shì) 鋰電汽車的最主要關(guān)鍵部件是鋰離子動(dòng)力電池和永磁同步電機(jī)，鋰離子動(dòng)力電池的主要原材料鋰、錳、鐵、釩等在我國(guó)都是富產(chǎn)資源。而我國(guó)更是永磁同步電機(jī)中永磁材料=稀土資源的大國(guó)，為鋰電汽車提供了材料保證。 (2)技術(shù)優(yōu)勢(shì) 我國(guó)的小功率鋰離子電池早已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，形成了上下游結(jié)合的完整產(chǎn)業(yè)鏈，電池產(chǎn)品超過(guò)世界市場(chǎng)的三分之一，鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)業(yè)化條件也基本成熟，深圳比亞迪更是鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)國(guó)際上的領(lǐng)先企業(yè)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 因此，我們認(rèn)為，無(wú)論是鋰離子電池本身特點(diǎn)，還是我國(guó)目前的現(xiàn)狀，發(fā)展鋰離子動(dòng)力電池都將是我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的主要方向。 7 四 、動(dòng)力鋰離子電池材料：磷酸鐵鋰將成為正極材料的首選 動(dòng)力鋰離子電池是以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池，是專門為機(jī)動(dòng)車提供動(dòng)力的鋰電池，具有零污染、零牌坊、能量密度高、體積小和循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池發(fā)展和應(yīng)用的趨勢(shì)。 1.動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)化的選擇 -磷酸鐵鋰電池 鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及隔離膜組成，正負(fù)極及電解質(zhì)材料上不同工藝上的差異使電池有不同的性能，尤其是正極材料對(duì)電池的性能影響最大。目前市場(chǎng)上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰 (LiCoO2)，另外還有少數(shù)采取氧化錳鋰(LiMn2O4)和氧 化鎳鋰 (LiNiO2)以及三元材料 (Li(NiCo)O2)作為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰材料是最新研制的鋰離子電池材料。 尤其需要指出的是，作為車用動(dòng)力儲(chǔ)能設(shè)備，安全性能尤其需要重視。由于鋰電池比能量高，材料穩(wěn)定性差，鋰電容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，目前世界上知名的手機(jī)和筆記本電腦電池 (正極材料為鈷酸鋰和三元材料 )生產(chǎn)企業(yè)，日本三洋、索尼等公司要求電池的爆噴率控制在 40個(gè) ppb(十億分之一 )以下，國(guó)內(nèi)公司能達(dá)到 ppm(百萬(wàn)分之一 )級(jí)的就已經(jīng)不錯(cuò)了，而動(dòng)力電池的容量是手機(jī)電池容量的上百倍以上，因此對(duì)鋰電的 安全性要求極高。雖然鈷酸鋰電池和三元材料的電池具有重量更輕，體積更小等優(yōu)點(diǎn)，但它們是不適合作動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)車的。 同時(shí)鈷酸鋰的主要原材料金屬鈷在我國(guó)儲(chǔ)量極少，目前 80%的金屬鈷基本靠進(jìn)口，在我國(guó)難以大規(guī)模使用。 從目前各種鋰離子電池的性能對(duì)比我們可以看出，磷酸鐵鋰電池是目前最適合用于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用的鋰離子電池。因此，掌握了規(guī)?；a(chǎn)磷酸鐵鋰和磷酸鐵鋰電池技術(shù)的企業(yè)，將在未來(lái)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。 五 、政策助推，混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)來(lái)臨 1.財(cái)政補(bǔ)貼 大力支持混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化 2008 年 1 月 24 日，財(cái)政部、科技部發(fā)出了關(guān)于開(kāi)展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作的通知，決定在北京、上海、重慶、武漢、深圳等 13個(gè)城市開(kāi)展節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作，表示將以財(cái)政政策鼓勵(lì)在公交、出租、公務(wù)和環(huán)衛(wèi)等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推出新能源汽車，對(duì)推廣與使用單位購(gòu)買節(jié)能新能源汽車給予補(bǔ)助。 2009年 2月 5日，財(cái)政部發(fā)文，確認(rèn)了中央財(cái)政對(duì)購(gòu)置新能源汽車給予補(bǔ)貼的對(duì)象和標(biāo)準(zhǔn)，其中夠車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)最高的為最大點(diǎn)功率比 50%以上的燃料電池公交車，每輛車可獲得 60萬(wàn) 元的推廣補(bǔ)助。 2.財(cái)政補(bǔ)貼已能覆蓋部分廠商的混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽車的價(jià)差，混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化序幕正式拉開(kāi) 8 此次財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的確立主要依據(jù)新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)差價(jià)。我們以比亞迪的 F3DM 混合動(dòng)力汽車為例， F3DM 的技術(shù)參數(shù)對(duì)應(yīng)補(bǔ)貼金額為 5 萬(wàn)元，該車型的市場(chǎng)定價(jià)為 14.98 萬(wàn)元，其中磷酸鐵鋰電池成本為 5 萬(wàn)元，財(cái)政補(bǔ)貼后定價(jià)為 9.98 萬(wàn)元，相同配置的傳統(tǒng)汽車 F3市場(chǎng)定價(jià)為 7萬(wàn)元。比亞迪表示， F3DM實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量 20萬(wàn)臺(tái)后，磷酸鐵鋰電池成本降至 3 萬(wàn)元，考慮補(bǔ)貼后，屆時(shí) F3DM的售價(jià)為 7.98萬(wàn)元，財(cái)政補(bǔ)貼已經(jīng)能覆蓋混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽車的差價(jià)。 我們通過(guò) F3DM與傳統(tǒng)汽車的對(duì)比可以看出，汽車行駛 10萬(wàn)公里后， F3DM與傳統(tǒng)汽車相比支出減少 3.42 萬(wàn)元，實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼后， F3DM 與傳統(tǒng) F3 的差價(jià)為 2.98 萬(wàn)元，已經(jīng)體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益。我們認(rèn)為，除了財(cái)政補(bǔ)貼外，后續(xù)可能推出的政策支持包括減免新能源汽車購(gòu)置稅等，屆時(shí)，新能源汽車的經(jīng)濟(jì)效益將進(jìn)一步凸現(xiàn)。 F3DM續(xù)航里程達(dá)到 430 公里，其中純電模式下行駛 100公里，混合動(dòng)力模式行駛 330公里，最高時(shí)速達(dá) 160 公里 /小時(shí)。 輸出功率達(dá) 125KW，達(dá)到 3.0L發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。 六 、混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心價(jià)值在于磷酸鐵鋰電池及材料的制造 1.混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)鏈分布 整個(gè)混合動(dòng)力汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈大致分為 4個(gè)部分 金屬原材料 -電池材料 汽車用動(dòng)力電池電池 混合動(dòng)力汽車 混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)前汽車工業(yè)第三次技術(shù)革命的代表，是當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)中技術(shù)的最前沿。作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，我們認(rèn)為誰(shuí)在技術(shù)上有擁有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就將占領(lǐng)這一新興行業(yè)的制高點(diǎn)。 整個(gè)混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)業(yè) 化的技術(shù)制約主要是兩點(diǎn)：汽車用動(dòng)力電池和電池材料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。磷酸鐵鋰材料和磷酸鐵鋰電池是未來(lái)混合動(dòng)力汽車行業(yè)發(fā)展的最主要方向，掌握生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)將有潛力成為未來(lái)的行業(yè)明星。 2008年 9月底，巴菲特旗下公司購(gòu)買了深圳比亞迪股份有限公司 (1211HK)10%的股份，出價(jià) 2.3億美元，每股價(jià)格 8港元。比亞迪是目前國(guó)內(nèi)唯一掌握車磷酸鐵鋰電池規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)的企業(yè)，在世界上處于領(lǐng)先地位。從巴菲特的投資思路我們可以看出，技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)是我們選取投資標(biāo)的的首要考慮因素。 2.金屬原材料：碳酸鋰 -潛在產(chǎn)能巨大，盈利能力將低于預(yù)期 碳酸鋰是生產(chǎn)二次鋰鹽和金屬鋰的基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于電池、玻璃、陶瓷、鋁制品、潤(rùn)滑劑、制冷劑及光電等新興應(yīng)用領(lǐng)域。 9 從碳酸鋰的下游分布來(lái)看，電池行業(yè)的需求大致占 25%左右，但從其它行業(yè)分布來(lái)看，都屬于強(qiáng)周期行業(yè)，在目前全球經(jīng)濟(jì)步入衰退的狀況下，需求將面臨下滑。因此碳酸鋰行業(yè)也屬于強(qiáng)周期行業(yè)，與 GDP增速高度正相關(guān)。 碳酸鋰行業(yè)具有極高的資源門檻，因此全球的產(chǎn)能高度集中。目前世界上主要的碳酸鋰廠商主要有 3家，智利的 SMQ，產(chǎn)量 2.8萬(wàn)噸，德國(guó)的 Chemetall 和美國(guó)的 FMC產(chǎn)量分別為 2 萬(wàn)噸，合計(jì) 7.8 萬(wàn)噸，占據(jù)全球產(chǎn)量的 90%以上。目前上市公司中，中信國(guó)安和西藏礦業(yè) 2008年合計(jì)產(chǎn)量不會(huì)超過(guò) 4000噸。 我們認(rèn)為，鋰電池行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大后，難以帶動(dòng)國(guó)內(nèi)碳酸鋰生產(chǎn)企業(yè)盈利大幅上升 （ 1） 、碳酸鋰下游分布中，電池行業(yè)比例只占 25%，其余大部分都屬于強(qiáng)周期行業(yè)，短期內(nèi)電池需求擴(kuò)大難以彌補(bǔ)其它行業(yè)需求下滑，碳酸鋰整體需求不會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，碳酸鋰的價(jià)格難以大幅提升。 （ 2） 、國(guó)際上， 3 大碳酸鋰生產(chǎn)廠商均有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，其中， SMQ 計(jì)劃將 產(chǎn)能由 2.8 萬(wàn)噸擴(kuò)充到 4萬(wàn)噸， Chemetall 計(jì)劃從目前 1.8萬(wàn)噸擴(kuò)產(chǎn)到 3萬(wàn)噸， FMC擴(kuò)產(chǎn)到 2.5萬(wàn)噸，如果全部達(dá)產(chǎn)，總產(chǎn)能將超過(guò) 9萬(wàn)噸。 （ 3） 、國(guó)內(nèi)方面，上市公司中，中信國(guó)安設(shè)計(jì)產(chǎn)能 2 萬(wàn)噸遠(yuǎn)期，目標(biāo) 3.5 萬(wàn)噸 ；西藏礦業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)能 1 萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期目標(biāo) 2.5 萬(wàn)噸 ；其它青海鋰業(yè)和鹽湖集團(tuán)設(shè)計(jì)產(chǎn)能分別為 1萬(wàn)噸。僅計(jì)算現(xiàn)有產(chǎn)能已達(dá) 5萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期潛在產(chǎn)能 8萬(wàn)噸。 短期內(nèi) A股上市公司中，西藏礦業(yè)和中信國(guó)安由于生產(chǎn)技術(shù)上存在問(wèn)題，年產(chǎn)量分別只有 2000 噸，占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入比例較低，難以帶動(dòng)業(yè)績(jī)大幅上升。長(zhǎng)期 看，由于全球碳酸鋰的潛在產(chǎn)能巨大，即使電池行業(yè)需求上升，也難以帶動(dòng)碳酸鋰價(jià)格大幅上升。 3.電池及電池材料生產(chǎn)：磷酸鐵鋰技術(shù)是未來(lái)的方向， 2010年將出現(xiàn)爆發(fā)性需求增長(zhǎng) 目前磷酸鐵鋰電池材料的主要競(jìng)爭(zhēng)廠商來(lái)自于 美國(guó)的 valence、 A123和天津的斯特蘭 。 美國(guó) valence 及其在華企業(yè)威能美國(guó)的 valence 公司 2003 年開(kāi)始磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并且和中國(guó)的部分鋰離子電池廠家進(jìn)行合作，并且以 OEM 方式生產(chǎn) 3-10AH 的聚合物天吃，同時(shí)在蘇州建設(shè)生產(chǎn)基地 (威能和威泰 )，自己生產(chǎn)聚合 物電池。但對(duì)國(guó)內(nèi)客戶并不出售電池材料。 美國(guó) A123 及其在華企業(yè)威博公司主要從事攙雜金屬離子的磷酸鐵鋰材料的商品化運(yùn)做，部分產(chǎn)品已在臺(tái)灣的廠家使用。 A123與 valence 類似，也是以 OEM 的方式和國(guó)內(nèi)的電池廠家進(jìn)行合作，在常州建設(shè)生產(chǎn)基地 (高博 )。對(duì)國(guó)內(nèi)客戶同樣不提供電池材料。 天津斯特蘭公司目前擁有年產(chǎn) 500 噸磷酸鐵鋰的生產(chǎn)能力，并計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)到 2000 噸，從公司公開(kāi)資料看，我們無(wú)法獲得公司磷酸鐵鋰產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，但目前國(guó)內(nèi)唯一的磷酸鐵鋰電池規(guī)?；a(chǎn)廠家深圳比亞迪的磷酸鐵鋰材料主要向公 司采購(gòu)，因此我們認(rèn)為，天津斯特蘭的磷酸鐵鋰材料技術(shù)上已經(jīng)基本符合規(guī)?；a(chǎn)的需要。 10 根據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰批量生產(chǎn)的企業(yè)有 12家，年產(chǎn)量 2400噸 根據(jù)科技部的規(guī)劃，我國(guó)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展將分三個(gè)階段階段 近期發(fā)展階段 (2008-2012 年 )：混合動(dòng)力汽車大批量產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)量達(dá)到百萬(wàn)輛級(jí)，占到汽車總產(chǎn)量的 10%以上。以技術(shù)相對(duì)成熟、成本增加較少的 微混合 和 輕混合 動(dòng)力汽車構(gòu)成混合汽車的主流。 中期發(fā)展階段 (2012-2020 年 )：隨著電池技術(shù)的進(jìn)步及其 價(jià)格的降低，節(jié)能效果更加顯著的重度混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車在混合動(dòng)力汽車中占據(jù)主要地位， 微混合 和 輕混合 動(dòng)力汽車共同構(gòu)成混合動(dòng)力汽車其余的組成部分 長(zhǎng)期發(fā)展階段 (2020-2030年 )：混合動(dòng)力汽車呈大幅增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，占到汽車總產(chǎn)量的 50%以上，傳統(tǒng)的燃油汽車包括代用燃料汽車產(chǎn)量將會(huì)下降到汽車總產(chǎn)量的 25%左右 在國(guó)外方面，美國(guó) 2001-2007 年混合動(dòng)力銷售數(shù)據(jù)來(lái)看， 2001-2007 年混合動(dòng)力汽車的銷售量復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到驚人的 58.4%，市場(chǎng)處于高速增長(zhǎng)期，奧巴馬上臺(tái)后更是宣布到 2015年，美國(guó)的混合動(dòng)力汽車的保有量將超過(guò) 100萬(wàn)輛。 目前國(guó)內(nèi)每年磷酸鐵鋰的需求量為 8000噸左右，產(chǎn)量為 2500噸，酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)門檻很高，大多數(shù)生產(chǎn)廠商在批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的穩(wěn)定性無(wú)法保證，我們預(yù)計(jì)目前國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰目前實(shí)際的年產(chǎn)量更低。隨著混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化的來(lái)臨，磷酸鐵鋰將面臨一個(gè)巨大市場(chǎng)蛋糕。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，深圳比亞迪的混合動(dòng)力汽車 F3DM在 2008年底正式上市，并在 14 個(gè)城市展開(kāi)銷售，其后續(xù)的 E6、 F6 等車型將在 2010 年上市，混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。 根據(jù) 統(tǒng)計(jì) 2008-2009 年，國(guó)內(nèi)共有 50-60家電芯廠商即將或已經(jīng)完成生產(chǎn)線的購(gòu)置，進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張， 2010年，磷酸鐵鋰的需求將出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。 預(yù)計(jì)，到 2010 年，國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化初期，磷酸鐵鋰的年需求量將超過(guò) 1.5萬(wàn)噸。 根據(jù)美國(guó) A123公司的預(yù)測(cè)，到 2010年，全球磷酸鐵鋰的供給缺口將達(dá)到 10萬(wàn)噸。 4.混合動(dòng)力汽車制造企業(yè)：缺乏核心電池技術(shù)難以享受行業(yè)增長(zhǎng) 混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)在于車載動(dòng)力蓄電池，車載動(dòng)力蓄電池的成本占到全部成本的 30-50%，目前 A股中混合動(dòng)力汽車的生產(chǎn)企 業(yè)基本缺乏車載動(dòng)力蓄電池的生產(chǎn)能力，基本采用外購(gòu)?？紤]國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼后，混合動(dòng)力汽車的毛利率與傳統(tǒng)汽車的毛利率相差不會(huì)太大，難以享受行業(yè)增長(zhǎng)帶來(lái)的超額利潤(rùn)。 目前國(guó)內(nèi)同時(shí)具備車載電力蓄電池與整車生產(chǎn)能力的只有比亞迪一家企業(yè)，巴菲特投資該企業(yè)正是看中其擁有的混合動(dòng)力汽車的核心技術(shù) -磷酸鐵鋰電池。 11 七 、尋找鋰電行業(yè)未來(lái)的明星企業(yè)：技術(shù)優(yōu)勢(shì)將決定企業(yè)未來(lái) 1.混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)投資價(jià)值判斷 上游金屬原材料方面：西藏礦業(yè)和中信國(guó)安由于生產(chǎn)技術(shù)上存在問(wèn)題，年產(chǎn)量分別只有 2000 噸，占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入比例較低，難以帶動(dòng)業(yè)績(jī)大幅上升。長(zhǎng)期看，由于全球碳酸鋰的潛在產(chǎn)能巨大，即使電池行業(yè)需求上升，也難以帶動(dòng)碳酸鋰價(jià)格大幅上升。 中游電池及電池制造方面：中信國(guó)安控股的盟固利主要生產(chǎn)鈷酸鋰電池，并不是未來(lái)車載動(dòng)力蓄電池的發(fā)展方向 ；科力遠(yuǎn)的主要產(chǎn)品是鎳氫電池，雖然目前大部分的車載動(dòng)力蓄電池采用鎳氫電池，但我們認(rèn)為鋰離子動(dòng)力電池必將取代目前的鎳氫電池。 下游混合動(dòng)力汽車制造方面：目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)混合動(dòng)力汽車制造企業(yè)缺乏混合動(dòng)力汽車車載動(dòng)力蓄電池制造和生產(chǎn)的核心技術(shù)，難以享受 行業(yè)增長(zhǎng)帶來(lái)的商機(jī)。比亞迪擁有混合動(dòng)力汽車的核心磷酸鐵鋰電池技術(shù)的生產(chǎn)能力，將在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。 2.具有潛力成為未來(lái)鋰電行業(yè)明星企業(yè)的公司：杉杉股份 公司目前擁有完整的鋰離子電池材料產(chǎn)品體系，電池材料的收入已經(jīng)占到公司主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的 49%，是目前 A股中唯一掌握磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)的上市公司。 正極材料方面：擁有目前全部 4種磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)能力，更是 A股中唯一掌握磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)，目前公司已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)最大，世界前三甲的正極材料供應(yīng)商。 負(fù)極材料方面： 公司擁有 1200 噸鋰電負(fù)極材料 中間相炭微球 (CMS)的生產(chǎn)能力，是國(guó)家 863高科技研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，被列為國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范工程項(xiàng)目。 電解液方面：公司控股的東莞杉杉的銷售額與銷售量目前已排名全國(guó)第三。 在下游客戶拓展方面，深圳比亞迪與公司建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的客戶關(guān)系。 作為 A股中掌握鋰離子電池材料核心生產(chǎn)技術(shù)的唯一公司，擁有完整的電池產(chǎn)品體系，具備成為未來(lái)行業(yè)龍頭企業(yè)的基本條件，我們將重點(diǎn)關(guān)注公司電池材料業(yè)務(wù)尤其是磷酸鐵鋰產(chǎn)品的規(guī)劃及發(fā)展。 12 第二章 純電動(dòng)汽 車 的 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 一、國(guó)外企業(yè)產(chǎn)業(yè)化概況 1、第一代純電動(dòng)汽車階段 在純電動(dòng)汽車的第一個(gè)發(fā)展階段，截止到 1998 年底，全世界有 9個(gè)大型汽車廠 10種純電動(dòng)汽車投入小規(guī)模生產(chǎn)。如通用汽車開(kāi)發(fā)的純蓄電池電動(dòng)汽車 EV1最高時(shí)速可達(dá)128km/h，從靜止加速到 96km/h只需 9s，一次充電可行駛 144km，其后通用 IMPACT電動(dòng)車一次充電續(xù)駛里程達(dá)到 190 km；還有福特汽車公司和通用電氣公司聯(lián)合開(kāi)發(fā) EXE-、 EXE-電動(dòng)汽車；豐田公司生產(chǎn)的 RAV4電動(dòng)汽車由鉛酸電池改為鎳氫電池，一次充電可行駛 200 km，零售價(jià) 4.2萬(wàn)美元 /輛（同型的汽油車零售價(jià)為 2萬(wàn)美元 /輛），其中電池成本占整車成本的 40%；日產(chǎn)汽車公司 1998年在日本和美國(guó)銷售的 ALTRA電動(dòng)車采用鋰電池，循環(huán)壽命長(zhǎng)，可反復(fù)使用 1200 次，續(xù)駛里程 124 km； 1997年法國(guó)雷諾公司推出裝備鋰電池的標(biāo)致 106電動(dòng)汽車；大眾汽車公司在第 18屆國(guó)際電動(dòng)汽車展會(huì)上推出的電動(dòng)汽車能量來(lái)自 300kg的充電電池，在 12s內(nèi)可從 0加速到 100 km/h，最高車速 140 km/h。 表：國(guó)外 10種純電動(dòng)車的基本情況 年份 生產(chǎn)廠商 車 型 1994 日本 大發(fā)汽車公司 電動(dòng)微型面包車 Hi-Jet EV 1995 法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍公司 電動(dòng) 4座小型轎車 P106.SAXO及其客貨車 1996 美國(guó)通用汽車 EV-1 1996 日本豐田公司 電動(dòng) 5座小型轎車 RAV4EV(氫鎳 ) 1996 日本豐田公司 電動(dòng) 4座小型轎車 Plus(氫鎳 ) 1996 法國(guó)雷諾公司 電動(dòng) 4座小型轎車 Ctio(鉻鎳電池 ) 1997 美國(guó)福特公司 電動(dòng) 2座輕型皮卡 (客貨車 )Ramger 1997 美國(guó)克萊斯勒公司 電動(dòng) 4座小型轎車 Epic 1997 美國(guó)通用公司 電動(dòng) 2座輕型皮 卡 S-10 1998 日本日產(chǎn)公司 電動(dòng) 4座輕型轎車 Aitra 2、第二代純電動(dòng)汽車階段 活躍在第二代純電動(dòng)汽車研發(fā)活動(dòng)中的企業(yè)，不僅有 Heuliez、三菱、富士重工、通用這樣的汽車企業(yè)，也有屬于電力系統(tǒng)的法國(guó)電力公司、東京電力公司，以及東芝、日立、東洋電機(jī)、三洋電機(jī)、旭化成、 NEC等機(jī)電跨國(guó)公司。 13 2001年，法國(guó)電力公司和博洛爾集團(tuán)（ Group BOLLORE）成立了一個(gè)聯(lián)合子公司 BatScap，開(kāi)發(fā)了采用高性能聚合金屬鋰蓄電池（ LMP） 的電動(dòng)藍(lán)色轎車（ Blue car），最大行程200多公里，最高時(shí)速 125公里 /時(shí)， 6個(gè)小時(shí)必須 100%的充電，但是只需要充電幾分鐘即可再獲得一次安全的最大行程。達(dá)索飛機(jī)制造公司與生產(chǎn)汽車車體的 Heuliez公司合作生產(chǎn)四座電動(dòng)汽車，裝備下一代的鋰聚合物蓄電池和一臺(tái)擴(kuò)大汽車自主性的輔助動(dòng)力機(jī)，最高時(shí)速可達(dá) 130 公里，自主行駛里程可以達(dá)到 300公里。 2005年 5月，日本三菱公司推出了屬于世界首創(chuàng)的交流電動(dòng)輪轎車（第二代純電動(dòng)轎車） 運(yùn)動(dòng)型小馬（ Colt）牌 5人座的低中級(jí)電動(dòng)輪轎車。其重要特征是采用了具有高能量密度，可急速充電，能在車輛使用的各種環(huán)境下 使用，空車重量只有 1.15噸，裝有兩臺(tái)最高轉(zhuǎn)速為 1500轉(zhuǎn) /分，功率為 20千瓦，最大扭矩為 600Nm的永磁式三相交流同步伺服電動(dòng)機(jī)。 Colt的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源為鋰離子蓄電池組，由 22個(gè)鋰離子蓄電池模塊并聯(lián)組成。每次充電可行駛 150公里，最高時(shí)速 150公里每小時(shí)。 2005 年 8月，富士重工將下一代乘用車目標(biāo)定位為純電動(dòng)轎車。它將層狀單體錳鋰蓄電池組應(yīng)用到 R1e牌微型純電動(dòng)汽車上，最高車速為 120公里每小時(shí)，一次充電的續(xù)行里程為 120公里，將來(lái)擬達(dá)到的目標(biāo)是 200公里。還有日本著名大學(xué)慶應(yīng)義塾和一些民間企業(yè)共同研發(fā) 的八輪電動(dòng)轎車 艾利卡（ Eliica），從靜止?fàn)顟B(tài)加速到 100公里 /小時(shí)僅需 4.2秒，最高車速則可達(dá) 370公里 /小時(shí)，但其成本很高。 還有通用在 2007上海國(guó)際汽車工業(yè)博覽會(huì)推出新款雪佛蘭 Volt概念車，采用了最新研發(fā)的 E-Flex 動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，在 110 伏電源上充電約六小時(shí)即可充滿鋰電池，使用 220伏電源充電所需時(shí)間更短。使用純電動(dòng)模式可在城市道路上行駛約 64 公里，當(dāng)內(nèi)置電池組中的電能耗盡后， E-Flex動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可以將汽油、乙醇、生物柴油、氫氣等能源轉(zhuǎn)化成電能，從而為車輛的行駛確保有足夠的電力 驅(qū)動(dòng)能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果使用汽油內(nèi)燃機(jī)，通過(guò)能源轉(zhuǎn)換后， Volt的最大續(xù)航能力超過(guò) 1000公里，每升汽油可以使汽車行駛 17公里，超過(guò)傳統(tǒng)汽車的兩倍。 二、國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化概況 國(guó)內(nèi)企業(yè)從事純電動(dòng)汽車研發(fā)、少量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與試運(yùn)營(yíng)的有東風(fēng)、天津清源、北京理工科凌、比亞迪、萬(wàn)向等企業(yè)。 2006年，我國(guó)第一批純電動(dòng)轎車取得了產(chǎn)品準(zhǔn)入公告，吸引更多企業(yè)加入蓄電池或純動(dòng)力汽車的研發(fā)或試運(yùn)營(yíng)，如咸陽(yáng)威力克能源有限公司、博信電池（上海）有限公司、上海瑞華集團(tuán)、深圳雷天綠色電動(dòng)源有限公司、中信國(guó)安黃金有限公司、合肥工業(yè) 大學(xué)等。 東風(fēng)公司是國(guó)內(nèi)最早從事電動(dòng)汽車研發(fā)的汽車企業(yè)之一，開(kāi)發(fā)了游覽車、多功能車、工業(yè)專用車和高爾夫球車等 4大系列、近 20個(gè)品種的純電動(dòng)車，包括東風(fēng)純電動(dòng)轎車（ EQ7160EV）、純電動(dòng)富康轎車（ EQ7140EV）、純電動(dòng)客車（ EQ6690EV）等。 2003年?yáng)|風(fēng)純電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)商品化銷售以來(lái)，已累計(jì)銷售 1000 余臺(tái)，進(jìn)入行業(yè)前三甲。截止到 2005年 11月，參與示范運(yùn)營(yíng)的東風(fēng)純電動(dòng)小巴有 93 臺(tái)。到 2010年，東風(fēng)電動(dòng)車公司計(jì)劃實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)場(chǎng)地車銷售 5000輛的年產(chǎn)銷量。 14 “十五”期間，國(guó)家 863 計(jì)劃電動(dòng) 汽車重大專項(xiàng)項(xiàng)目中純電動(dòng)轎車研制點(diǎn)之一在天津汽車。天津市電動(dòng)車輛研究中心與天津一汽產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心聯(lián)合眾多汽車技術(shù)研究中心與大學(xué)資源，組建天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司，承擔(dān) 863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“ XL-2純電動(dòng)轎車”研發(fā)工作，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，全車總重 1600公斤，最高時(shí)速達(dá)到 140千米 /小時(shí)，續(xù)駛里程超過(guò) 260千米， 0千米 /小時(shí) 50千米 /小時(shí)的加速時(shí)間 6.8秒，被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)水平最高又最接近產(chǎn)業(yè)化的電動(dòng)車型。 2005年，清源公司開(kāi)發(fā)的 6輛“幸福使者”純電動(dòng)汽車出口美國(guó)，這是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車整車第一次出口 。根據(jù)美方要求，該車作為美國(guó)家庭用車，最高時(shí)速限定為 40公里，最大續(xù)駛里程 100公里 ，整車定價(jià)近 1萬(wàn)美元。之后，清源公司繼續(xù)向美國(guó)出口純電動(dòng)轎車， 2005年出口總數(shù)達(dá)到112輛， 2006年銷往歐美 500輛， 2007年國(guó)際市場(chǎng)訂單已超過(guò) 1000輛。 2006年底，清源公司在天津?yàn)I海新區(qū)建設(shè)電動(dòng)汽車研發(fā)制造基地，將形成一條年產(chǎn) 2 萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車的生產(chǎn)線。 “十一五”期間，北京理工大學(xué)作為整車總體單位承擔(dān)了 863 電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)“純電動(dòng)客車項(xiàng)目”，作為技術(shù)依托單位承擔(dān)了北京市科技奧運(yùn)電動(dòng)汽車特別專項(xiàng)“電動(dòng)汽車運(yùn)行示范、研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”等項(xiàng)目。已完成純電動(dòng)準(zhǔn)低地板公交車、純電動(dòng)中巴客車、純電動(dòng)旅游客車、純電動(dòng)超低地板公交車等四種車型的整車開(kāi)發(fā)、型式認(rèn)證和定型設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了 40 余輛的小批量試生產(chǎn)，各項(xiàng)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已達(dá)到或接近國(guó)際水平；組建電動(dòng)汽車示范車隊(duì)，在北京市開(kāi)展“一線一區(qū)”兩種模式示范運(yùn)行。目前，北京理工大學(xué)等單位已經(jīng)完成了北京理工科凌電動(dòng)車輛股份有限公司密云電動(dòng)車輛產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的建設(shè)，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化配套能力。 著名電池制造商比亞迪在動(dòng)力電池方面的研 究成果一直處于世界的前沿，該公司最新研發(fā)的車用產(chǎn)品的充電時(shí)間已縮短到 8 9小時(shí)，最高續(xù)駛里程可達(dá) 450 500公里，最高時(shí)速可達(dá) 120 180公里 /小時(shí)， 0 100公里 /小時(shí)加速時(shí)間小于 13秒。 2006年 7月，比亞迪為加速純電動(dòng)汽車的商業(yè)化步伐，推出一款全新技術(shù)的電動(dòng)轎車 F3e。這款車基于 F3平臺(tái)而開(kāi)發(fā)，裝載比亞迪在全球首家推出的技術(shù)“鐵”動(dòng)力電池“ ET-power”，一次充電能夠行使 350km，單次充電時(shí)間 22分鐘?！?ET-power”是以比亞迪在電池領(lǐng)域里的最新發(fā)明“鐵電池”為核心技術(shù)支持的純電動(dòng)汽 車動(dòng)力體系。（注： E表示環(huán)保和電力 environment和 electric 的首字母， T則表示技術(shù) technology， power 則表示動(dòng)力和能量）同時(shí)，比亞迪計(jì)劃首批 200臺(tái)純電動(dòng)出租車于 07年投入示范性商業(yè)運(yùn)營(yíng)。目前比亞迪已經(jīng)在北京、上海、深圳、西安等四大基地完成了內(nèi)部實(shí)驗(yàn)性電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)，計(jì)劃先在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)入“電動(dòng)汽車”時(shí)代。 萬(wàn)向集團(tuán)公司從 1999年開(kāi)始涉足電動(dòng)汽車領(lǐng)域，目前已經(jīng)研制出了純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)公交車，運(yùn)行總里程已經(jīng)超過(guò)了 15萬(wàn)公里。其純電動(dòng)轎車最高時(shí)速為 126公里，經(jīng)濟(jì)時(shí)速下最大 續(xù)駛里程為 380公里，百公里平均耗電量為 11千瓦時(shí)；純電動(dòng)公交車最高時(shí)速為 90公里，經(jīng)濟(jì)時(shí)速下的最大續(xù)駛里程為 280公里，百公里平均耗電量為 70千瓦時(shí)，充電方式采用設(shè)置換電站快速更換電池組方式。 2006年 4月，萬(wàn)向集團(tuán)公司研制的鋰離子電池驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車在杭州開(kāi)始示范運(yùn)行。 15 第三章 純電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程及地區(qū)概況 純電動(dòng)汽車以車載電源（充電蓄電池）作為儲(chǔ)能方式、用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，不僅具有節(jié)能、環(huán)保的特性，還有動(dòng)能來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，可以利用水力、風(fēng)力、核能等發(fā)電或利用電力系統(tǒng)低谷期給蓄電池充電，從 而提高電網(wǎng)效能。 一、 歷史沿革 純電動(dòng)汽車在電動(dòng)汽車中發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)。自 19 世紀(jì) 90年代美國(guó)人制造出世界上第一輛純電動(dòng)汽車以來(lái)， 20世紀(jì)初第一次達(dá)到生產(chǎn)高峰，占領(lǐng)了 40%的汽車市場(chǎng)。后來(lái)由于電子啟動(dòng)器的發(fā)明以及純電動(dòng)汽車動(dòng)力性差的原因，在 30年代中期結(jié)束了早期的純電動(dòng)汽車生產(chǎn)而進(jìn)入燃油汽車的黃金時(shí)期； 1974年 -1975年和 1979年 -1982 年歐美兩次能源危機(jī)推動(dòng)純電動(dòng)汽車的研制重新進(jìn)入高峰。這一階段汽車電力電子學(xué)尚未建立，既沒(méi)有完善的科學(xué)理論做指導(dǎo)，更缺乏高科技含量的汽車電力電子裝置可供采用。特別是，當(dāng)時(shí) 僅有鉛酸蓄電池可供使用，而鉛酸蓄電池體積大、質(zhì)量重，能量密度小、功率密度低，充電時(shí)間長(zhǎng)，每次充足電后續(xù)駛里程較短，再加上電力傳動(dòng)系統(tǒng)的制造成本過(guò)高等因素困擾， 1997年以后絕大多數(shù)公司對(duì)純電動(dòng)汽車的研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)。 第二代純電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，是以汽車電力電子學(xué)的最新發(fā)展為基礎(chǔ)的，其技術(shù)亮點(diǎn)包括高能量密度鋰離子蓄電池、鋰離子電容器等的發(fā)明，以及乘用車電動(dòng)輪技術(shù)的開(kāi)發(fā)和實(shí)用化等。雖然，純電動(dòng)汽車離真正商業(yè)化還有一定的距離，但與第一代純電動(dòng)汽車相比，它已經(jīng)在充電時(shí)間、續(xù)駛里程、動(dòng)力性、快速充放電能力等方面 取得了可喜的進(jìn)展。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車及混合動(dòng)力汽車、氫燃料汽車相比，第二代純電動(dòng)汽車也顯示出了一定的“比較優(yōu)勢(shì)”：控制精確度高于混合動(dòng)力車，風(fēng)阻系數(shù)可降至 0.19，整車質(zhì)量大大低于燃料電池車， CO2排放量低于同級(jí)別汽油車，使用過(guò)程的能耗費(fèi)用低于汽油車。當(dāng)然還存在技術(shù)瓶頸和若干問(wèn)題。 二、 地區(qū)發(fā)展 在新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略中，各個(gè)國(guó)家、地區(qū)和世界各大汽車公司都依據(jù)自己的評(píng)估作了不同的選擇，對(duì)純電動(dòng)汽車的研究采用了不同的策略。從當(dāng)前整體情況看，重視混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車技術(shù)的國(guó)家與企業(yè)較多，選擇重點(diǎn)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化 純電動(dòng)汽車的較少。 1、美國(guó) 1991年，美國(guó)通用汽車公司、福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了“先進(jìn)電池聯(lián)合體”（ USABC），共同研究開(kāi)發(fā)新一代電動(dòng)汽車所需要的高能電池，并且與美國(guó)能源部簽訂協(xié)議在 1991 1995年間投資 2.26億美元來(lái)資助電動(dòng)汽車用高能電池的研究。 20世紀(jì) 90年代中期，美國(guó)克林頓政府曾制訂了發(fā)展電動(dòng)車的“新一代汽車伙伴(PNGV)計(jì)劃”，集中研究電池驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車。但鑒于當(dāng)時(shí)蓄電池技術(shù)還未能獲得關(guān) 16 鍵性突破，純電動(dòng)汽車一次充電后的續(xù)駛里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)，降低電池造價(jià) 困難，在技術(shù)上也難以解決處理廢舊電池二次污染、回收困難的問(wèn)題，而且電池價(jià)格昂貴，商業(yè)化進(jìn)展緩慢。美國(guó)加州經(jīng)過(guò) 13年在環(huán)保及環(huán)保車輛的探索實(shí)踐，表示不再積極鼓勵(lì)發(fā)展純電動(dòng)汽車，而轉(zhuǎn)向了燃料電池。 EV1、 Chrysler EPIC 等相繼停產(chǎn)，通用曾經(jīng)也宣布不再繼續(xù)加大對(duì)純電動(dòng)汽車研究的投入，只是對(duì)已經(jīng)在路上使用的電動(dòng)汽車進(jìn)行維護(hù)。不過(guò)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還在繼續(xù)進(jìn)行純電動(dòng)汽車先進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、先進(jìn)電池及其管理系統(tǒng)等的深入研究。 2002年，美國(guó)能源部批準(zhǔn)經(jīng)費(fèi) l500 萬(wàn)美元，用于“工業(yè)研究、開(kāi)發(fā)和演示使用電池的電動(dòng)汽車”的費(fèi) 用共擔(dān)項(xiàng)目，包括使用效率和動(dòng)力儲(chǔ)存、供電質(zhì)量等。小型、低速、特種用途的純電動(dòng)汽車不斷發(fā)展。 2、歐洲 與美國(guó)相比，歐洲更崇尚追求完美零污染的純電動(dòng)汽車。成立于 1990 年的歐洲“城市電動(dòng)車”協(xié)會(huì)至今在歐共體組織內(nèi)已有 60座城市參與，幫助各城市進(jìn)行電動(dòng)汽車可行性的研究和安裝必要的設(shè)備，并指導(dǎo)城市的電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)。其中最為成功和著名的就是電動(dòng)標(biāo)致 106車型，這種以鎳鎘電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車已經(jīng)在歐洲各國(guó)，尤其是在政府部門當(dāng)中擁有大量的用戶。這與法國(guó)政府給予純電動(dòng)汽車高度重視和支持，出臺(tái)了許多鼓勵(lì)研發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)業(yè) 化的優(yōu)惠、支持、補(bǔ)貼和扶持政策密切相關(guān)。法國(guó)政府、法國(guó)電力公司、標(biāo)致 -雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司簽屬協(xié)議，共同承擔(dān)開(kāi)發(fā)和推廣電動(dòng)汽車，共同合資組建了電動(dòng)汽車的電池公司 薩夫特（ SAFT）公司承擔(dān)電動(dòng)汽車的高能電池的研究和開(kāi)發(fā)，以及電池的租賃和維修等工作。但它終究還是沒(méi)有能成功地解決一次充電后的續(xù)駛里程短的問(wèn)題，因此也沒(méi)有進(jìn)行更大規(guī)模的擴(kuò)張，而是更多地轉(zhuǎn)向清潔柴油車的產(chǎn)業(yè)化。目前，還有一些機(jī)構(gòu)繼續(xù)在做純電動(dòng)汽車的研究開(kāi)發(fā)，例如體現(xiàn)法國(guó)政府意向的法國(guó)重要的國(guó)營(yíng)企業(yè)，法國(guó)電力公司與達(dá)索集團(tuán)簽約了純電動(dòng)汽車的合 作開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。追隨法國(guó)進(jìn)行理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的是比利時(shí)，主要集中在高等院校之中，例如布魯塞爾和列日（ Liege）大學(xué)。但是比利時(shí)沒(méi)有自己的汽車工業(yè)，沒(méi)有很多的企業(yè)投資，只有有限的政府資助，缺乏實(shí)際運(yùn)用效果。此外還有意大利著重兩輪純電動(dòng)車的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)，瑞士則側(cè)重研究超級(jí)電容器，尤其是電動(dòng)城市輕軌方面的研究。 3、日本 日本從 70年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)純電動(dòng)車，許多汽車企業(yè)都陸續(xù)進(jìn)行了一些產(chǎn)品發(fā)布與銷售運(yùn)行，但堅(jiān)持下來(lái)進(jìn)行研發(fā)和銷售的只有大發(fā)和鈴木兩家。到了 90年代之后，由于環(huán)境等問(wèn)題，一些大汽車企業(yè)重新開(kāi)始研發(fā)第 二代純電動(dòng)車，豐田、本田、日產(chǎn)等陸續(xù)進(jìn)行了一些產(chǎn)品發(fā)布與銷售運(yùn)行。然而由于技術(shù)與價(jià)格等方面的原因，在新能源汽車研發(fā)戰(zhàn)略中，更多的日本汽車企業(yè)選擇了混合動(dòng)力汽車作為重點(diǎn)發(fā)展方向，堅(jiān)持純電動(dòng)汽車蓄電池技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)落在三菱重工、富士重工等動(dòng)力裝備類企業(yè)。純電動(dòng)汽車的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)向小型化發(fā)展，單人和 2人車型成為主力車型，車輛技術(shù)、零部件技術(shù)、充電設(shè)施技術(shù)都已相對(duì)成熟。截止到 2002年，日本純電動(dòng)汽車的保有量為 2696臺(tái)。目前，日本電動(dòng)車輛協(xié)會(huì)、汽車協(xié)會(huì)、汽車電子協(xié)會(huì)等部門已經(jīng)初步建立了一些純電動(dòng)汽車共同利用系統(tǒng)，進(jìn)行 實(shí)用化試運(yùn)行和試運(yùn)營(yíng)。 17 4、中國(guó) 我國(guó)純電動(dòng)汽車的研究開(kāi)始于 20世紀(jì) 60年代，到了 90年代掀起了一股電動(dòng)汽車熱，部分高校、汽車研究所以及生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)充電電池和純電動(dòng)汽車，并取得了一些成果。 2001年，我國(guó)確立“十五”國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（ 863計(jì)劃）電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)項(xiàng)目，明確了我國(guó)的電動(dòng)汽車戰(zhàn)略發(fā)展基本原則，即燃料電池汽車發(fā)展居首位、第二為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車兼顧一下，提出“三橫三縱”研發(fā)布局，并招標(biāo)確定純電動(dòng)轎車由上汽奇瑞、天津汽車來(lái)牽頭研制。 2006年開(kāi)始實(shí)施的國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃 對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)戰(zhàn)略也大體相同。按照項(xiàng)目規(guī)定進(jìn)程，純動(dòng)力電動(dòng)汽車功能樣車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車在國(guó)家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗(yàn)中各項(xiàng)指標(biāo)均滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，關(guān)鍵零部件高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高。因此，雖然在傳統(tǒng)汽車的開(kāi)發(fā)上，我國(guó)與世界先進(jìn)水平相比有 30 年以上的差距，但在純電動(dòng)汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)上的差距并不大，幾乎站在同一起跑線上，而且關(guān)鍵零部件技術(shù)平臺(tái)相同，有專家認(rèn)為研發(fā)水平最大差距不超過(guò) 5年。甚至在某些領(lǐng)域，如鋅 -空氣電池和鋰電池研究方面，已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平 18 第四章 純電動(dòng)汽車 面臨的瓶頸問(wèn)題 目前第二代純電動(dòng)汽車在技術(shù)、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施配套、政府政策支持等方面還存在著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，在轎車領(lǐng)域的發(fā)展還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目的，大部分產(chǎn)品集中于短途低速、城區(qū)公共交通及旅游區(qū)交通等特定用途，包括高爾夫球場(chǎng)場(chǎng)地車、公園游覽車、工廠內(nèi)的牽引車或兩輪電動(dòng)自行車等。純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程才剛剛起步，要能夠大批量生產(chǎn)，并且質(zhì)量穩(wěn)定、符合標(biāo)準(zhǔn)，還有較長(zhǎng)的路要走。 一、技術(shù)爭(zhēng)議 這幾年，通過(guò)實(shí)施 863 計(jì)劃，我國(guó)純電動(dòng)車的研發(fā)能力大大提高， 技術(shù)難點(diǎn)正逐步克服，檢測(cè)手段也不斷增強(qiáng)，整車技術(shù)已能夠達(dá)到或非常接近國(guó)際水平，部分技術(shù)能夠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。比如雙 CAN 總線控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，交流感應(yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)的全數(shù)字四象限矢量控制技術(shù)，分布式、網(wǎng)絡(luò)化電池管理系統(tǒng)，以及智能化高壓電安全管理系統(tǒng)等，都基本上已是當(dāng)前國(guó)際上最先進(jìn)的技術(shù)。因此，有專家認(rèn)為我國(guó)純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化已不存在近期難以克服的重大技術(shù)問(wèn)題。 但是，也有專家認(rèn)為當(dāng)前的純電動(dòng)汽車技術(shù)還存在不少問(wèn)題，如蓄電池的使用壽命不長(zhǎng)而更換成本高；國(guó)產(chǎn)零部件尚未完全過(guò)關(guān)，關(guān)鍵元器件均需進(jìn)口；低溫條件下電 池超快充電技術(shù)未根本解決等。而且，當(dāng)前純電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)還基本以實(shí)驗(yàn)室研發(fā)為主，各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)在實(shí)際復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下缺乏批量化的質(zhì)量控制，不能保證達(dá)到測(cè)試時(shí)的數(shù)據(jù)值一致性。此外，雖然目前某些關(guān)鍵技術(shù)有所突破，但關(guān)鍵技術(shù)的突破并不意味著市場(chǎng)化的可能性，汽車是一個(gè)完整的、復(fù)雜的大系統(tǒng)，純電動(dòng)車更是由計(jì)算機(jī)控制，對(duì)電動(dòng)機(jī)、變速器等零部件的要求很高。只有關(guān)鍵技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)、關(guān)鍵部件和傳統(tǒng)配件的全面發(fā)展，才能開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的、可以市場(chǎng)化的純電動(dòng)汽車。而且這種換掉整個(gè) 能源 體系、不要燃油機(jī)的方式將會(huì)給汽車產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)巨大變化，無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都不是幾年內(nèi)能夠接受得了的，因此存在很多爭(zhēng)議。 二、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 純電動(dòng)汽車不使用燃油，不受油價(jià)飛漲的影響。但是由于純電動(dòng)汽車需要改變整個(gè)動(dòng)力體系，要花一部分額外的成本來(lái)裝電機(jī)、電池，而電機(jī)控制系統(tǒng)的成本較高，帶動(dòng)整車銷售價(jià)格也提高。從目前各國(guó)試運(yùn)行和部分產(chǎn)業(yè)化的情況來(lái)看，包括低性能兩輪電動(dòng)車在內(nèi)的小型純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化情況較好，而高性能較大型純 電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)目的本就有較遠(yuǎn)距離、較大速度的需求，直接的后果的就是加大車身重量、對(duì)電機(jī)功率和電池容量要求比較大、成本加重、經(jīng)濟(jì)性下降。在這種情況下，與同時(shí)也在不斷進(jìn)步的內(nèi)燃機(jī)節(jié)能技術(shù)相比，如果沒(méi)有政府的政策鼓勵(lì)性經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，用戶選擇購(gòu)買價(jià)格昂貴的純電動(dòng)汽車并不見(jiàn)得劃算。這也成為純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的瓶頸之一。當(dāng)然，隨著電池價(jià)格下降和純電動(dòng)車產(chǎn)量增大，購(gòu)買價(jià)格會(huì)逐漸降低。日本經(jīng)產(chǎn)省制定計(jì)劃，與日本汽車產(chǎn)業(yè)、電機(jī)產(chǎn)業(yè)、各大學(xué)和研究所共同研發(fā)高性能、低價(jià)格的充電電池技術(shù)，在 2015年將裝配 19 高性能電池的電動(dòng)汽車成本降低到 目前微型車的水平。屆時(shí)可以大大提高純電動(dòng)汽車的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。 三、基礎(chǔ)設(shè)施裝備 純電動(dòng)汽車商業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施包括充電站網(wǎng)絡(luò)、車輛維修服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、多種形式的電池 營(yíng)銷 、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等。建立一定數(shù)量的公用充電站、配備專用電纜及插座等是延長(zhǎng)行駛里程、實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。這些公用設(shè)施，由當(dāng)?shù)卣?guī)劃，由發(fā)電廠和當(dāng)?shù)爻鞘泄╇姽竟餐顿Y建設(shè)，由充電站企業(yè) 來(lái)獨(dú)立經(jīng)營(yíng)，利潤(rùn)不會(huì)低于加油站。在一個(gè)城市內(nèi)建設(shè)十幾個(gè)或數(shù)十個(gè)公用充電站，市區(qū)內(nèi)的出租汽車、私家車、商務(wù)車均可在公用充電站快速充電。公交公司也可在終點(diǎn)站、始點(diǎn)站自行建設(shè)充電站，為本線路公交車提供充電服務(wù)，環(huán)衛(wèi)車輛可在本企業(yè)的停車場(chǎng)內(nèi)充電，同時(shí)私家車還可在晚上回家充電。 這里就有一個(gè)電力供應(yīng)問(wèn)題。有專家認(rèn)為近幾年電力建設(shè)突飛猛進(jìn)，國(guó)內(nèi)裝機(jī)容量大幅增加，未來(lái) 1-2年內(nèi)在建電力項(xiàng)目均可形成發(fā)電，電力盈余局面即將出現(xiàn)。如果將城市公交車、出租車、私家車、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車、企業(yè)商務(wù)車等在市區(qū)內(nèi)行駛的原燃油車輛改為純電動(dòng)汽 車，利用夜間電網(wǎng)的廉價(jià)谷電來(lái)進(jìn)行充電，既省電又可平抑電網(wǎng)的峰谷差。目前已有汽車企業(yè)與電網(wǎng)公司探討由電網(wǎng)公司制作標(biāo)準(zhǔn)化電瓶，利用波谷電將電蓄到電瓶，再將電瓶租給電動(dòng)車、公交公司的方式。 2006 年，上海比亞迪研發(fā)中心建成第一個(gè)電動(dòng)汽車充電站并通過(guò)檢測(cè)，隨后在北京、深圳、西安等三個(gè)基地也完成了內(nèi)部電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)。還有國(guó)家電網(wǎng)公司除了進(jìn)行純電動(dòng)汽車電池技術(shù)研發(fā)、電動(dòng)汽車改裝和示范應(yīng)用之外，在奧運(yùn)會(huì)和世博會(huì)中心區(qū)域投資建設(shè)電動(dòng)汽車充電站，對(duì)充電站的建設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，實(shí)現(xiàn)充電機(jī)生產(chǎn)和充電接口的標(biāo)準(zhǔn)化，建成公司內(nèi)部 充電網(wǎng)絡(luò)，完成社會(huì)用公交車、出租車以及其他社會(huì)用車配套的供、充電系統(tǒng)建設(shè)。按照其“十一五”車輛替換和運(yùn)行計(jì)劃，將以北京、上海、天津、山東、浙江、湖北、湖南等省（市）為試點(diǎn)區(qū)域，按照試點(diǎn)省（市）電力公司現(xiàn)有公用車 5%的比例，其他?。ㄊ校╇娏粳F(xiàn)有公用車 2%的比例，四年內(nèi)完成公司系統(tǒng) 1979 輛電力車輛的替換，建成內(nèi)部充電網(wǎng)絡(luò)。但是，也有專家認(rèn)為，純電動(dòng)汽車對(duì)于法國(guó)等核電充足的國(guó)家來(lái)說(shuō)比較合適，因?yàn)楹穗娛潜３趾愣òl(fā)電的，但我國(guó)核電比例很小，電能仍然缺乏。 四、政府政策支持 正因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車在技術(shù)上、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)上、 基礎(chǔ)設(shè)施上還存在著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，需要政府相關(guān)政策支持，營(yíng)造市場(chǎng)啟動(dòng)階段的政策環(huán)境，推動(dòng)電動(dòng)汽車的商業(yè)化過(guò)程，順利完成示范宣傳 政府主導(dǎo)的批量需求 大批量生產(chǎn) 國(guó)家逐漸淡出四個(gè)階段。在這里，政府政策支持主要集中在 3個(gè)環(huán)節(jié)。首先是研發(fā)環(huán)節(jié)，設(shè)立國(guó)家專項(xiàng)資金支持，吸收汽車企業(yè)、電池制造企業(yè)與研發(fā)單位組建共同的研發(fā)平臺(tái)，形成官、產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合模式，集中財(cái)力、物力加快技術(shù)研發(fā)速度。我國(guó)在這方面做得較成功。第二是銷售環(huán)節(jié)，借鑒世界各國(guó)發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的通用做法，建立一套完整的稅收補(bǔ)貼政策，免收 20 養(yǎng)路費(fèi)、免征購(gòu)置 稅和進(jìn)口稅，開(kāi)征燃油稅。這方面，美國(guó)、日本等國(guó)的例子很多，我國(guó)還沒(méi)有相關(guān)政策措施。第三是使用環(huán)節(jié)，制定配套優(yōu)惠政策措施，包括無(wú)償提供停車場(chǎng)地、發(fā)行正式營(yíng)運(yùn)牌證、提供充電基礎(chǔ)設(shè)施等，促進(jìn)電動(dòng)汽車的消費(fèi)與使用環(huán)境。這方面我國(guó)正在積極探索與進(jìn)行中。 21 第五章 國(guó) 內(nèi) 主要鋰離子動(dòng)力電池 及材料 廠家 概況 一、 國(guó)內(nèi)主要鋰離子動(dòng)力電池廠家統(tǒng)計(jì)： 深圳比亞迪， 天空能源（洛陽(yáng)） ， 蘇州星恒，深圳雷天，河南環(huán)宇，青島澳柯瑪，武漢力興，天津力神，北京盟固利， TCL金能，北京中潤(rùn)恒動(dòng)， 浙江興海，山西光宇，天津航力源，蘇州迪耐特，雙一力（天津）新能源，深圳興科特，江西美亞能源，天津藍(lán)天雙環(huán)，湖南海星高科，深圳德朗能電池 二、 國(guó)內(nèi) 鋰電池 材料供應(yīng)商統(tǒng)計(jì)： 1、正極： 北京當(dāng)升、中信國(guó)安、湖南衫衫、湖南瑞祥、北大先行，無(wú)錫博節(jié)能、沈陽(yáng)北泰集團(tuán)、西安榮華、美特、鎢業(yè)、博杰、深圳振華、河南思維、重慶普瑞格斯、天驕、恒力電源、新鄉(xiāng)創(chuàng)佳、濟(jì)寧 *、浙江黃巖江口、冀州遠(yuǎn)新、鹽光科技、青島乾運(yùn)高科、廣州洪森、深圳源源、余姚金和、煙臺(tái)卓能、西安鐵虎能源新材料有限公司 新鄉(xiāng)華鑫能源材料股份有限公司（原新鄉(xiāng)八化） ，正極：磷酸鐵鋰，三元；負(fù)極：石墨 西安鐵虎能源新材料有限公司 (TIHOO) 電池正極材料 磷酸鐵鋰（ LiFePO4 2、負(fù)極： 杉杉、 BTR、長(zhǎng)沙海容、汕頭誠(chéng)翔、湖南輝宇、青島大華、遠(yuǎn)東、弘光、紅頂、金卡本、瑞富特、華容、斯諾、湖南星光、余姚宏遠(yuǎn)、北京創(chuàng)亞、佛山三高、 3、電解液： 張家港國(guó)泰華榮化工新材料有限公司、東莞市杉杉電池材料有限公司、深圳宙邦化工有限公司、廣州天賜高新材料股份公司、汕頭金光高科有限公司、北京創(chuàng)亞恒業(yè)新材料科技有限公司、北京化學(xué)試劑廠、天津金牛電源材料有限責(zé)任公司、福祿（蘇州） 新型材料有限公司（ Ferro美資企業(yè)）、河北香河昆侖、上海圖爾實(shí)業(yè)、珠海賽維 4、 PVDF:廈門物投、深圳市華爾電子科技有限公司、 5、 CMC:美國(guó)斯比凱可、赫克力士 6、 SUP:上海匯普工業(yè)化學(xué)品有限公司 7、 S-O:青島星遠(yuǎn)、中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 8、 NMP:偉源 9、 SBR:廣州石油化工 22 10、鋁箔：福來(lái)順、深圳市振鑫箔電子包裝材料有限公司、四方達(dá)公司、中南鋁業(yè)、上海美鋁 11、銅箔：聯(lián)合、梅雁、佛岡、深圳市國(guó)興銅箔有限公司、佛岡建滔實(shí)業(yè)有限公司 12、鋁帶：惠華 13、鎳帶 ：無(wú)錫廣翔合金材料、宜興市大宏電子有限公司、湖南德先新材料有限公司、 14、復(fù)合帶：宜興市惠華復(fù)合材料有限公司 15、隔膜：恩太克、環(huán)島科技（東莞）有限公司、深圳市納光科技有限公司 16、鋁殼：同力高科、日亞星、深圳市億進(jìn)利科技發(fā)展有限公司、常熟市高科電池材料有限公司、溫州市高科鎖具有限公司、深圳市新洋電器有限公司、溫州市鹿城巨星鋰電池殼體廠、余姚市岳華塑膠制品廠、深圳市龍?zhí)炜萍加邢薰尽?17、蓋板：深圳市億進(jìn)利科技發(fā)展有限公司、同力高科、溫州市宏藝鋰電池配件有限公司 23 第六章 鋰電池材料的制備及生產(chǎn)工藝概述 一、當(dāng)前國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的合成方法均是高溫固相法 ,高溫固相法又分傳統(tǒng)的 (以天津斯特蘭、湖南瑞翔、北大先行等為代表 )和改進(jìn)的 (以美國(guó)威能、蘇州恒正為代表 ,也稱碳熱法 )兩種 .本項(xiàng)目的合成方法與美國(guó) valence公司的合成方法相近 ,即采用碳熱法 .與大多數(shù)生產(chǎn)廠家不同之處有原材料選擇和燒結(jié)工藝 . 1.市場(chǎng)前景需求 國(guó)內(nèi)方面 ,山東海霸通訊設(shè)備有限公司投資 3億人民幣 ,新建廠房占地 350 畝 .擬建成國(guó)內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)基地 .萬(wàn)向集團(tuán)實(shí)測(cè)了山東 海霸的磷酸鐵鋰聚合物動(dòng)力電池 ,發(fā)現(xiàn)其性能比錳酸鋰電池性能還要好 ,通常所擔(dān)心的低溫性能在 -20 已經(jīng)達(dá)到 80%設(shè)計(jì)容量 ,而高倍率放電 10C時(shí)也可達(dá)到 80%容量 ,僅溫升過(guò)快而已 .這表明 ,磷酸鐵鋰已經(jīng)基本達(dá)到電動(dòng)汽車的使用要求 !當(dāng)然磷酸鐵鋰要大行其道 ,可能還有一些工藝完善 ,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定化的過(guò)程 ,但據(jù)預(yù)測(cè) ,2-3年內(nèi)必是磷酸鐵鋰作為動(dòng)力電池的主流 ,這個(gè)觀點(diǎn)是絕大多數(shù)動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)者和研究者的共識(shí) .另外 ,深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動(dòng)力汽車 ,目前該公司大批量采購(gòu)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰 ,凡是能批量生產(chǎn)的 ,比亞迪 公司都成噸的采購(gòu) ,據(jù)稱目前磷酸鐵鋰月需求是 40噸 .該公司已經(jīng)先購(gòu)入三條不同的燒結(jié)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試研究 .此外 ,ATL 廣東新能源目前每月對(duì)磷酸鐵鋰的需求是 10噸 ,天津力神在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的為 ValenceOEM 后 ,每月也有固定的磷酸鐵鋰需求 .河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家 .還有一些鋰離子電池生產(chǎn)廠家都已經(jīng)對(duì)磷酸鐵鋰系列的電池進(jìn)行了較長(zhǎng)的研究 ,已經(jīng)獲得了使用經(jīng)驗(yàn) ,市場(chǎng)已經(jīng)逐漸成熟 .歐美、臺(tái)灣、日本方面對(duì)磷酸鐵鋰材料也有很大的需求量 ,目前磷酸鐵鋰材料在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上都處于供不應(yīng)求 狀態(tài) ,蘇州恒正科技制備的磷酸鐵鋰材料售價(jià)高達(dá) 30多萬(wàn) /噸 ,另外 ,臺(tái)灣必翔愿意獨(dú)家包銷湖南瑞翔的磷酸鐵鋰材料 5年 ,足見(jiàn)國(guó)際市場(chǎng)磷酸鐵鋰的需求之旺盛 . 據(jù)某公司的一份磷酸鐵鋰生產(chǎn)可行性分析報(bào)告估計(jì) ,至 2006年 ,鋰離子動(dòng)力電池總需求量為 50.69億 Ah(單體電池工作電壓 3.6伏 ),折算為正極材料其消耗量為 36200噸 .而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了國(guó)內(nèi)市場(chǎng) ,考慮到國(guó)外市場(chǎng)的拓展及電動(dòng)轎車的潛在發(fā)展 ,對(duì)動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 36200噸 .綜合上述分析 ,磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料及電子 材料產(chǎn)品 ,隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展 ,具有廣闊的市場(chǎng)前景 .在未來(lái)的兩三年內(nèi) ,磷酸鐵鋰的市場(chǎng)需求量將達(dá) 5萬(wàn)噸以上 ,尤其是在動(dòng)力型電池應(yīng)用方面對(duì)磷酸鐵鋰的需求將大幅增加 . 但目前磷酸鐵鋰還沒(méi)有達(dá)到像鈷酸鋰這樣的應(yīng)用廣度 ,主要原因是鋰離子電池生產(chǎn)廠家沒(méi)有穩(wěn)定的貨源供應(yīng)情況下 ,也不能進(jìn)行電池生產(chǎn)線的擴(kuò)產(chǎn) ,問(wèn)題解決的關(guān)鍵還是在于磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量的提高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的解決 .解決產(chǎn)品的穩(wěn)定性也正是本技術(shù)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)所在 . 2.目前消費(fèi)需求和潛在客戶 目前磷酸鐵鋰尚沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模商品化的主要原因是磷酸鐵鋰產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性 ,這一問(wèn)題正被某些公司所解決 .正由于部分技術(shù)問(wèn)題尚未得到完美解決 ,磷酸鐵鋰材料目前主要用在高爾夫球場(chǎng)推車用電源 ,礦燈 ,電動(dòng)摩托 ,電動(dòng)自行車 ,動(dòng)力工具、以及電動(dòng)汽車 24 等方面 . 3.推廣應(yīng)用領(lǐng)域 磷酸鐵鋰的應(yīng)用領(lǐng)域主要有 : (1) 儲(chǔ)能設(shè)備 太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之儲(chǔ)能設(shè)備 ； 不斷電系統(tǒng) UPS ； ? 配合太陽(yáng)能電池使用作為儲(chǔ)能設(shè)備 (比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池 )； (2) 電動(dòng)工具類 高功率電動(dòng)工具 (無(wú)線 ) ； 電鉆、除草機(jī)等 ； (3) 輕型電動(dòng)車輛 電動(dòng)機(jī)車 , 電動(dòng)自行車 , 休閑車 , 高爾夫球車 , 電動(dòng)推高機(jī) , 清潔車 ； 混合動(dòng)力汽車 (HEV),近期 2-3年的目標(biāo) ； (4) 小型設(shè)備 醫(yī)療設(shè)備 :電動(dòng)輪椅車 ,電動(dòng)代步車 )； 玩具 ( 遙控電動(dòng)飛機(jī) ,車 ,船 )； (5) 其它小型電器 礦燈 ； 植入性的醫(yī)療器械 (磷酸鐵鋰無(wú)毒性 ,鋰電池僅鐵鋰可滿足要求 ) ； 替代鉛酸 ,鎳氫 ,鎳鎘 ,鋰鈷 ,鋰錳類電池在小型電器上的應(yīng)用 (2007鎳鎘將全面退出市場(chǎng) )； 目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用 :1.8Ah及以下的 18650型圓柱電池 .應(yīng)用市場(chǎng) :18650型是一種通用標(biāo)準(zhǔn) ,可用于小型電器 .全球需求為 5000萬(wàn)個(gè)電池 /年 ,折算為正極材料需求 600噸 . 磷酸鐵鋰的總生產(chǎn)能力預(yù)計(jì)到 2007年底將達(dá)到 3000-4000噸 /年左右 . 磷酸鐵鋰市場(chǎng)價(jià)格目前比較高 ,國(guó)內(nèi)售價(jià)為 18萬(wàn) /噸 ,國(guó)外公司和董明的價(jià)格為 30萬(wàn) /噸 .主要原因有 1)鋰源上漲 ,目前 Li2CO3和 LiOH等價(jià)格均在 6.5萬(wàn) /噸左右 ,而 2005年價(jià)格為 3萬(wàn)多 ,2006年初為 4萬(wàn)左右 .(2)生產(chǎn)成本高 ,生產(chǎn)企業(yè)采用 LiH2PO4(磷酸二氫鋰 )作為鋰源 ,解決了環(huán)境污染問(wèn)題 ,但原材料成本提高 .(3)目前這個(gè)材料應(yīng)用主要是出口 ,正極材料能提供更好的安全性和穩(wěn)定性 ,價(jià)格因素不太敏感 . 預(yù)計(jì)近 3年內(nèi) ,將會(huì)出現(xiàn)磷 酸鐵鋰和錳酸鋰 ,三元系材料在市場(chǎng)并存的局面 ,主要看誰(shuí)能提供批量穩(wěn)定的正極材料 ,誰(shuí)就能占領(lǐng)更多的市場(chǎng)份額 .預(yù)計(jì) 3年后磷酸鐵鋰的應(yīng)用將會(huì)有一個(gè)很大的增加 ,并將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位 .據(jù)國(guó)內(nèi)大型鋰離子電池正極材料供應(yīng)商的預(yù)測(cè) ,磷酸鐵鋰的實(shí)際需求有望在三年內(nèi)達(dá)到上萬(wàn)噸 /年 . 3.4 競(jìng)爭(zhēng)性分析 主要競(jìng)爭(zhēng)來(lái)自于美國(guó) valence、美國(guó) A123公司 ,天津斯特蘭 . (1)美國(guó) valence公司及在華企業(yè)威能 美國(guó) Valence公司 2003年開(kāi)始 LiFePO4的產(chǎn)業(yè)化 ,解決了其電池的倍率放電及低溫性能等問(wèn)題 ,并和中國(guó)的部分鋰離子 電池廠家進(jìn)行合作 ,并以 OEM方式生產(chǎn) 410Ah 的聚合物電池 ,同時(shí) ,在中國(guó)蘇州擬建生產(chǎn)基地 (威能和威泰 ),自己生產(chǎn)聚合物電池 . 但是由于 Valence公司面對(duì)國(guó)內(nèi)的客戶并不出售電池材料 .而與其合作的電池廠家利潤(rùn)空間和主動(dòng)性受到了限制 ,因此對(duì)能夠提供穩(wěn)定的正極材料的廠家非?？释?. 預(yù)計(jì)近幾年 ,Valence還不足構(gòu)成實(shí)質(zhì)競(jìng)爭(zhēng) . (2)美國(guó) A123公司及其在華企業(yè)高博 25 A123公司主要從事?lián)诫s金屬離子的 LiFePO4材料的商品化運(yùn)作 ,但相關(guān)網(wǎng)站上涉及技術(shù)指標(biāo)的公開(kāi)資料不多 ,部分產(chǎn)品已在臺(tái)灣的部分廠家試用 ,但據(jù)稱 無(wú)量產(chǎn)能力 ,且批次穩(wěn)定性差 .A123公司與 Valence公司類是 ,也是以 OEM的方式和國(guó)內(nèi)的一些電池廠家進(jìn)行合作 .A123公司在中國(guó)的常州建設(shè)生產(chǎn)基地高博 .A123 公司目前定位為潛在的競(jìng)爭(zhēng)者 . (3)其它企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng) 國(guó)內(nèi)的其它企業(yè)例如天津斯特蘭 ,湖南瑞翔 ,北大先行和恒正納米科技也都進(jìn)行了中試實(shí)驗(yàn) ,但是他們的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品各有不利的方面 .其中 ,湖南瑞翔和北大先行據(jù)稱是較早地完成中試的廠家 ,但是他們目前尚不能解決產(chǎn)品批次間穩(wěn)定性的問(wèn)題 .他們用的原料和技術(shù)路線都不是最具有競(jìng)爭(zhēng)力 .原料主要是運(yùn)用鐵的有機(jī)鹽 ,工藝存在 煅燒時(shí)間長(zhǎng) ,而生產(chǎn)的產(chǎn)品批次間不穩(wěn)定 ,產(chǎn)品在做成品電池的時(shí)候粘著性差 .恒正納米科技目前在產(chǎn)量上還未形成規(guī)模 ,而且在最終產(chǎn)品中為了提高導(dǎo)電性 ,添加了價(jià)格昂貴的 Ni、 Co和 Mn過(guò)渡金屬層狀材料 ；并且廣泛采用進(jìn)口設(shè)備和原材料 ,因此成本很高 .因此他們的產(chǎn)品價(jià)格是目前商業(yè)價(jià)格的兩倍還要多 .天津斯特蘭收購(gòu)了北京中輝振宇 ,目前有 4條網(wǎng)帶式燒結(jié)爐 ,計(jì)劃 07年擴(kuò)產(chǎn)至 20條 ,產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)基本成熟 ,目前產(chǎn)品供不應(yīng)求 ,預(yù)計(jì) 3年后會(huì)有一定的競(jìng)爭(zhēng)威脅 . 總之 ,目前磷酸鐵鋰產(chǎn)品正處于行業(yè)的萌芽階段 ,而中國(guó)環(huán)境問(wèn)題突出 ,能源問(wèn)題緊張 ,因此 磷酸鐵鋰產(chǎn)品潛在市場(chǎng)巨大 ,而國(guó)內(nèi)外的電池材料廠家要么不具備穩(wěn)定的生產(chǎn)能力要么生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量存在諸多問(wèn)題或產(chǎn)量太小 .結(jié)論 :磷酸鐵鋰的生產(chǎn)在近 2-3年不會(huì)發(fā)生爭(zhēng)奪客戶的競(jìng)爭(zhēng) ,目前的市場(chǎng)現(xiàn)狀是客戶尋找市場(chǎng) .從事磷酸鐵鋰生產(chǎn) (中試或者生產(chǎn) )的主要單位 (排名不分先后 ): 北大先行 完成中試 ,年產(chǎn) 60噸 天津斯特蘭 (原北京中輝振宇 ) 年產(chǎn) 200噸 ,計(jì)劃 07年擴(kuò)產(chǎn)至 2000噸 /年 青島乾運(yùn) 年產(chǎn) 30噸 山西力之源 年產(chǎn) 30噸 橫店?yáng)|磁 15噸 /年中試線建設(shè)批準(zhǔn)階段 山東海霸 中試 ,已購(gòu)入推板式燒結(jié)爐 ； 湖南瑞翔 中試完 成 ；計(jì)劃 07年實(shí)現(xiàn) 300噸 /年產(chǎn)量 ；后期擴(kuò)產(chǎn)到 1000噸 /年 深圳比亞迪 中試線生產(chǎn) (購(gòu)買了三條不同的燒結(jié)爐設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試 ) 余姚金和 中試 寧波彬彬 中試 廣州鵬輝 日產(chǎn) 100公斤級(jí)小批量生產(chǎn) ,據(jù)說(shuō)準(zhǔn)備量產(chǎn) . 新鄉(xiāng)八化 小批量試生產(chǎn) 蘇州恒正 07年 1Q實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 500噸 (生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)到位 )； 蘇州威能和威泰 (美國(guó) valence公司分公司 ,擴(kuò)產(chǎn) ) 鎮(zhèn)江高博 (美國(guó) A123公司分公司 ,正在建廠擴(kuò)產(chǎn) ) 常州高博 (美國(guó) A123公司分公司 ,正在建廠擴(kuò)產(chǎn) ) 二、 鋰離子動(dòng)力 電池材料磷酸鐵鋰制備設(shè)備 1 引言 常規(guī)鋰離子電池正極材料的研究集中于層狀的過(guò)渡金屬氧化物 LiMO2 (M=Co,Ni,Mn 等 )與尖晶石型的 LiM2O4 （ M=Co,Ni,Mn 等）。然而，鈷資源的嚴(yán)重缺乏造成鈷價(jià)格的高昂，同時(shí)，鈷酸鋰 (LiCoO2)安全性能差，很難滿足大眾化的鋰離子動(dòng)力電池的需求；而比容量低和高溫性能差又成為長(zhǎng)期以來(lái)困擾錳酸鋰 (LiMnO2)實(shí)現(xiàn)商品化的關(guān)鍵技術(shù)難題；三方晶系的鎳酸鋰 (LiNiO2)在制備的過(guò)程中很容易生成無(wú)電化學(xué)活性的立方晶系的鎳鋰， 26 實(shí)用化的難度較大；新型的三元復(fù)合氧 化物鎳鈷錳酸鋰 (LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2) 因兼有LiNiO2 和 LiCoO2 的優(yōu)點(diǎn)，一度被人們認(rèn)為是最有可能取代 LiCoO2 的新型正極材料，但仍存在合成條件較為苛刻、安全性較差、綜合性能有待改進(jìn)、成本也較高等缺點(diǎn)；正交晶系橄欖石型的磷酸鐵鋰 (LiFePO4)材料由于具有比容量高、價(jià)格低廉、無(wú)環(huán)境污染、安全性和熱穩(wěn)定 性好等優(yōu)點(diǎn)而成為一種最有潛力的鋰離子動(dòng)力電池材料。熱合成工藝是制備鋰離子動(dòng)力電池材料最重要的工序，它對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池的最終性能具有決定性的影響，圖 1 給出了制備鋰離子動(dòng)力電池 材料的典型工藝流程。制備設(shè)備是支撐新一代鋰離子動(dòng)力電池正極材料產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的基礎(chǔ)。 2 制備設(shè)備簡(jiǎn)介 磷酸鐵鋰的合成方法主要采用高溫固相反應(yīng)法：將 FeC2O4、 2H2O、 Li2CO3 和 NH4H2PO4 或(NH4)2HPO4按化學(xué)計(jì)量比混合 ,在氬氣或氮?dú)獾榷栊詺夥毡Ｗo(hù)下 , 于 300 左右使混合物初步分解 , 然后升溫到 600 800 ,保溫 12 h 以上 ,就可以得到橄欖石晶型 LiFePO4 材料。如何在熱處理的過(guò)程中防止二價(jià)鐵的氧化是合成的關(guān)鍵控制點(diǎn)，也是制備設(shè)備必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。相對(duì)于鈷酸鋰、錳酸鋰 而言，磷酸鐵鋰材料的制備對(duì)設(shè)備要求極高。目前，國(guó)際上磷酸鐵鋰材料的制備基本上都是采用間歇式設(shè)備：如氣氛保護(hù)鐘罩爐、氣氛保護(hù)箱式爐等。近來(lái)，也有采用氣密保護(hù)回轉(zhuǎn)窯合成的報(bào)道。國(guó)內(nèi)我們最早在這方面進(jìn)行了自主研發(fā)，在對(duì)試驗(yàn)型和小規(guī)模生產(chǎn)型的合成設(shè)備取得階段性成果的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了大規(guī)模連續(xù)式氣密保護(hù)制備設(shè)備，該型設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo) : 設(shè)備長(zhǎng)度： 20 000 mm 有效口徑 : 680 mm（ W） 140 mm（ H） 最高工作溫度 : 1 000 常用工作溫度 : 700 900 溫度穩(wěn)定度： 10 Pa 年生產(chǎn)能力 : 200 噸 3 關(guān)鍵技術(shù)研究 大規(guī)模連續(xù)式磷酸鐵鋰材料制備設(shè)備是將熱工制造技術(shù)與材料生產(chǎn)工藝緊密融合的多學(xué)科交叉技術(shù)設(shè)備。它包含先進(jìn)的密封隔離技術(shù)、獨(dú)特的爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù)、特別的內(nèi)襯材料和加熱體抗腐蝕技術(shù)、先進(jìn)的智能自動(dòng)控溫技術(shù)、復(fù)雜的自動(dòng)送料控制技術(shù)等。 3.1 氣氛?qǐng)瞿M分析技術(shù) 在大型反應(yīng)室中特別是動(dòng)態(tài)的反應(yīng)室中，為保證所制備的產(chǎn)品性能的一致性，對(duì)氣氛 的動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)提出了更高的要求，這就要求我們能精確地掌握氣氛?qǐng)龅闹饕獏?shù)及其關(guān)系，氣氛?qǐng)瞿M分 析技術(shù)必不可少。氣氛的動(dòng)態(tài)平衡控制主要通過(guò)壓力閉環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)、氣源的低擾動(dòng)輸送技術(shù)、高密封技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，全部控制過(guò)程均采用計(jì)算機(jī)發(fā)布指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作和參數(shù)最佳化的全自動(dòng)控制，全方位地滿足氣體傳輸與氣氛精密控制的系統(tǒng)要求。利用氣體動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)等學(xué)科建立氣氛?qǐng)瞿Ｐ?，分析合成室?nèi)氣氛的流動(dòng)狀況，從而獲取最佳氣氛控制參數(shù)。 3.1.1 氣密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù) 為滿足直通式的窯腔通道內(nèi)氧分壓要求，設(shè)備采用全密封爐體、 氣氛隔離倉(cāng)（前后各 1 個(gè)）與氣幕 27 相結(jié)合的方式進(jìn)行密封。為了確保制備設(shè)備內(nèi)穩(wěn)定的氧分壓和氣流走向，設(shè)備除爐體采用全密封結(jié)構(gòu)外，在制品出、入口處設(shè)置相互聯(lián)鎖的雙閘門過(guò)渡密封倉(cāng)結(jié)構(gòu)。同時(shí)設(shè)置大流量惰性氣體垂直氣幕封門，使空氣不能進(jìn)入爐體內(nèi)。當(dāng)密封倉(cāng)內(nèi)的產(chǎn)品出來(lái)后，兩閘門都緊閉時(shí)，對(duì)密封倉(cāng)進(jìn)行強(qiáng)制性換氣凈化，并在內(nèi)閘門再次打開(kāi)之前，將倉(cāng)內(nèi)氧分壓從 21%降低到 0.01%以下。嚴(yán)格保證在密封倉(cāng)換氣凈化之后，內(nèi)閘門打開(kāi)之前，密封倉(cāng)內(nèi)部的惰性氣體壓力和氧分壓等同于爐體與密封倉(cāng)相接處的壓力和氧分壓值。運(yùn)行過(guò)程中，爐體出、入 口處的氣幕始終保持，從而阻止外界氣流對(duì)合成區(qū)域的干擾。 3.1.2 氣氛穩(wěn)定、均勻性技術(shù) 采用多點(diǎn)小流量均勻送氣的設(shè)計(jì)思路，沿設(shè)備長(zhǎng)度方向，設(shè)置保護(hù)氣體總輸入管，在各區(qū)段的分支，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥的必要調(diào)節(jié)和流量計(jì)的流量監(jiān)測(cè)，向加熱室輸入所需要的高純氬氣或高純氮?dú)?，并?jīng)過(guò)加熱組預(yù)熱后進(jìn)入合成區(qū)段。同時(shí)，在設(shè)備各控制段都設(shè)置氧分壓和壓力抽樣檢測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)檢測(cè)窯 腔橫截面上各點(diǎn)的氧分壓和氣氛壓力。窯體進(jìn)氣全部采用下部進(jìn)氣，廢物排放區(qū)上部排氣方式：保護(hù)氣體進(jìn)入窯內(nèi)后，先進(jìn)入下加熱室，經(jīng)加熱室預(yù)熱以后分多點(diǎn)層流式進(jìn)入爐膛。 3.1.3 爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù) 為了達(dá)到合成室內(nèi)的氧含量要求，除了設(shè)備嚴(yán)格密封外，加熱室空腔及耐火保溫材料釋放的氣體如何排出也是設(shè)備必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本設(shè)備采用獨(dú)特的爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù)：下加熱室逐個(gè)凈化；上加熱室由一路保護(hù)氣體送入后，再分別送入該區(qū)其余各加熱室，同時(shí)，制備設(shè)備頂部、加熱室等處都預(yù)留放氣閥，當(dāng)制備設(shè)備初次啟用并充入保護(hù)氣體時(shí)，以較大的壓力通以較大流量的保護(hù)氣體，同時(shí)打開(kāi)設(shè)備各頂蓋板、加熱室蓋板上的放氣閥，以排除窯內(nèi)襯所吸收的氧氣，保證合成室內(nèi)的氣氛要求。 3.2 抗腐蝕技術(shù) 磷酸鐵鋰電池材料在合 成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體（主要是 NH3 和 H2O），在高溫下對(duì)爐襯材料和加熱元件的損害非常強(qiáng)烈，故制備設(shè)備必須解決腐蝕氣氛下的加熱元件和內(nèi)襯的抗腐蝕技術(shù)。對(duì)加熱元件采取特殊的保護(hù)措施 獨(dú)特的馬弗式加熱結(jié)構(gòu)，即加熱元件與合成室內(nèi)腐蝕氣體隔離，從而防止腐蝕氣體的侵入，同時(shí)加熱室通有保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，使加熱元件的使用壽命大大延長(zhǎng)，降低用戶的使用成本。 3.3 熱場(chǎng)模擬分析技術(shù) 電池材料制備設(shè)備的開(kāi)發(fā)熱工計(jì)算是關(guān)鍵。然而各種耐火材料的理化指標(biāo)與實(shí)際的使用條件差距較大，計(jì)算非常復(fù)雜，很難做到精確，因此需要對(duì)各種不 同的使用條件下實(shí)際的熱場(chǎng)進(jìn)行模擬，建立科學(xué)的模型進(jìn)行分析，掌握熱場(chǎng)溫度變化的關(guān)鍵，提高制備時(shí)溫度的精確性和一致性，更加有效地利用熱能。對(duì)磷酸鐵鋰電池材料而言，其電性能指標(biāo)取決于在制備設(shè)備中的合成質(zhì)量，即制備設(shè)備中的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)氣氛三大要素。這三者之間是相互關(guān)聯(lián)又相互制約的，即制備設(shè)備必須按一定的合成制度對(duì)材料進(jìn)行合成。合成制度是根據(jù)材料制備工藝要求并考慮到熱工、經(jīng)濟(jì)等方面因素而制定的工藝技術(shù)，它包括：溫度制度、氣氛制度和壓力制度。本設(shè)備采用新的自動(dòng)控制方式和方法來(lái)控制制備設(shè)備同一斷面的溫差，并設(shè) 計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)和控制軟件，使熱場(chǎng)溫度、氣氛控制更精確和穩(wěn)定，制備設(shè)備自動(dòng)控制程度更高。 4 效果 2006 年，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所根據(jù)某知名鋰離子電池材料生產(chǎn)企業(yè)的特殊制造工藝，開(kāi)發(fā)了磷酸鐵鋰正極材料連續(xù)式制備推板窯，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰正極材料的連續(xù)式生產(chǎn)。我們研發(fā)的制備設(shè)備具有合成工藝先進(jìn)、產(chǎn)品成本低、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、溫度氣氛均勻和產(chǎn)能大等特點(diǎn)，其生產(chǎn)工藝和合成技術(shù)均屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，處于 28 國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。目前，我們已完成中試，通過(guò)該設(shè)備所制得的 LiFePO4 正極材料可逆容量高 達(dá) 155 (mA h) /g 以上，大電流性能十分優(yōu)良， 10C 放電時(shí)，放電容量在 97 (mA h)/g 以上。高溫性能更佳，采用 C/10 倍率的電流充放電時(shí)可逆容量達(dá) 161 (mA h)/g，且循環(huán)過(guò)程中容量衰減甚少。采用該工藝技術(shù)和制備設(shè)備我們成功地實(shí)現(xiàn)了 LiFePO4 的批量生產(chǎn)（產(chǎn)量可達(dá) 120 噸 / 年）。測(cè)試結(jié)果表明，中試生產(chǎn)的材料性能與實(shí)驗(yàn)室制備材料的性能是一致的，從而使該材料走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。 5 發(fā)展趨勢(shì) 大規(guī)模連續(xù)式制備代表了磷酸鐵鋰材料制備的發(fā)展方向，今后對(duì)磷酸鐵鋰制備設(shè)備的 研究以下幾個(gè)方面值得我們的重視：磷酸鐵鋰制備時(shí)的特殊氣氛要求，制備設(shè)備氣密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和氣氛凈化方 式的研究；爐襯材料和加熱元件的抗腐蝕技術(shù)研究；既能提高材料電導(dǎo)率又能降低材料粒徑的制備工藝及制備設(shè)備的研究；納米級(jí)磷酸鐵鋰正極材料的制備技術(shù)研究等?？傊窈髮?duì)磷酸鐵鋰材料的研究工作將集中于通過(guò)合適的制備設(shè)備、制備工藝和元素?fù)诫s的方法改善其電子電導(dǎo)率。正是由于磷酸鐵鋰低廉的價(jià)格和與鈷酸鋰不相上下的電化學(xué)性能，使其有望在對(duì)安全性和溫度要求較高的動(dòng)力型二次電池領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池材料制備設(shè)備的研究也 將會(huì)得到長(zhǎng)足發(fā)展。 三、 LiFePO4 / C 制備工藝的優(yōu)化及其性能 1 引 言 正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素 ,目前 90 %以上的鋰離子電池的正極材料都是用鈷酸鋰 (LiCoO2 ) ,由于鈷資源有限且有毒、價(jià)格昂貴、存在一定的安全問(wèn)題等不足 ,不能滿足人們的需要 ；鎳酸鋰 (LiNiO2 ) 雖然容量較高、自放電率低 ,但是材料制備困難 ；尖晶石型錳酸鋰 (LiMn2O4 ) 雖然具有良好的耐過(guò)充能力 ,但是由于錳在電解液中會(huì)溶解 ,且其高溫循環(huán)性能差等不足限制了其實(shí)際應(yīng)用。 1997 年 ,Goodenough 科研小組首先報(bào)道了具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰 (LiFePO4 ) 能夠可逆地嵌入和脫出鋰離 子 ,LiFePO4 就以其低廉的價(jià)格、良好的循環(huán)性能、安全無(wú)毒、較高的理論容量、原材料來(lái)源廣泛等優(yōu)勢(shì) ,引起電化學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。 LiFePO4 的理論比容量是 170mAh/ g , 其理論真實(shí)密度是 3. 6g/ cm3 ,Fe2 + / Fe3 + 相對(duì)金屬鋰的電壓是 3. 4V ,具有非常平穩(wěn)的充放電平臺(tái)。本文應(yīng)用液相共沉淀法聯(lián)合固相焙燒法來(lái)制備 LiFePO4 / C 復(fù)合材料 ,以材料首次放電比容量為考察標(biāo)準(zhǔn) 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化制備工藝 ,并對(duì)材料的理化性能和電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。 2 實(shí) 驗(yàn) 2. 1 磷酸鐵鋰的制備 以硫酸亞鐵、磷酸二氫銨、氨水為原料 ,檸檬酸為分散劑 ,用共沉淀法通過(guò)嚴(yán)格控制體系的 p H 值、物料流速、攪拌速度和反應(yīng)體系溫度等來(lái)制備球形磷酸亞鐵銨 ,充分洗滌和干燥后按一定的 x (Li) x ( Fe) 與碳酸鋰混合 ,再加入適量的葡萄糖 ,在高速球磨機(jī)上進(jìn)行球磨 ,然后將球磨好的樣品置于預(yù)抽真空高溫爐中進(jìn)行高溫焙燒 ,用 N2 氣保護(hù) ,控制升溫速率為 5 / min ,恒溫一段時(shí)間后 ,在爐中自然冷卻 ,得 到 LiFePO4 / C復(fù)合材料。 2. 2 材料性能測(cè)試與表征 用日本 Hitachi 公司 S2550 型掃描電子顯微鏡 (SEM) 觀察合成產(chǎn)物顆粒的形貌 ,采用日本理學(xué) D/MAX2PC2200 X 射線衍射儀 (Cu 靶 , = 0. 15405nm)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行物相晶體結(jié)構(gòu) 29 分析 , 電壓 40kV , 電流 20mA ,掃描范圍為 10 60 ,掃描速度 2 / min 。用北京第二光學(xué)儀器廠 WQF2510 型傅立葉變換紅外光譜儀 (F TIR) 測(cè)試產(chǎn)品的組成 ,分辨率為 4cm- 1 ,掃描范圍為 400 4000cm- 1 。 2. 3 電化學(xué)性能測(cè)試 用涂布法制備正極片 ,將得到的 LiFePO4 與乙炔黑、 PVDF 按 80 15 5 的質(zhì)量比攪拌均勻 ,以無(wú)水乙醇為溶劑 ,混合成漿料 ,然后將漿料涂布在鋁箔上 ,充分干燥后制成正極片 ,以金屬鋰為負(fù)極 ,Celgard2400聚丙烯多孔膜為隔膜 , 1mol/ L LiPF6 / EC2DMC(體積 比為 1 1) 為電解液 ,在充滿 Ar 氣的手套箱中組裝成電池 ,將試驗(yàn)電池置于 BS9300 型充放電儀 (廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司 ) 上進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試 ,充放電電壓范圍是 2. 2 4. 2V 。 3 結(jié)果與討論 3. 1 正交實(shí)驗(yàn) 在單因素分析實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 ,為得到以球形磷酸亞鐵銨為前驅(qū)體用固相焙燒法制備LiFePO4 的最佳工藝條件 ,考察了球磨時(shí)間、