新能源行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢課件

1、新能源行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2011. 6報(bào)告人：陳 志中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院能源劃分能源分類一次能源二次能源可再生能源非再生能源風(fēng)能，水能，太陽能，地?zé)?，海洋能，生物能化石燃料（煤，石油，天然氣），鈾電能，氫能等綠色、可再生能源 美國、德國等發(fā)達(dá)國家的光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)從原來的補(bǔ)充能源上升為重要的戰(zhàn)略替代能源風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能氫能海洋能地?zé)崮苤袊茉聪慕Y(jié)構(gòu)我國當(dāng)前石化產(chǎn)品需求2010年，萬噸2020年，萬噸汽、煤、柴油17750-1890021700-28800潤滑油 520-560 560-770燃料油 2900 2700化工用油 4700-5600 7200-8700其它 54

2、00-5500 6600-6700石油產(chǎn)品合計(jì)31300-3350038800-47700國內(nèi)石油需求3.3-3.5億噸4.1-5.0億噸當(dāng)今世界，石化資源日漸緊張，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，發(fā)展新能源是當(dāng)前一個(gè)重大課題。發(fā)展電動(dòng)汽車已成為時(shí)代熱潮 能源危機(jī)與全球變暖使低碳技術(shù)及新能源技術(shù)備受矚目，成為世界科技前沿，各國不惜投入重金，爭搶戰(zhàn)略制高點(diǎn) 發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)成為各國競相追求的目標(biāo)2009年8月，Obama政府宣布投資24億美元資助電動(dòng)車項(xiàng)目美 國 2009年11月，美國電動(dòng)車聯(lián)盟成立，包括美國宇航環(huán)境公司、NRG能源公司、太平洋燃?xì)夂碗娏尽⒗字Z、江森自控、A123電池系統(tǒng)公司、聯(lián)邦快遞、明

3、亮汽車公司等，涵蓋能源、汽車、運(yùn)輸、化工等行業(yè)。目標(biāo)： 1）2020年，全美電動(dòng)汽車達(dá)1400萬輛，近1/4為純電動(dòng)汽車或插電式電動(dòng)汽車 2）2040年，美國的電動(dòng)車將達(dá)2億輛，占各種輕型車的四分之三 2009年8月，通過的“電動(dòng)汽車國家發(fā)展計(jì)劃”， （1）到2011年底提供5億歐元資助1個(gè)電池研究中心和8個(gè)電動(dòng)車城市試點(diǎn)項(xiàng)目（2）2013年開始實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車批量生產(chǎn) 2010年5月，宣布成立“電動(dòng)汽車國家平臺(tái)” 打算在2020年前生產(chǎn)至少100萬輛電動(dòng)汽車，在技術(shù)研發(fā)和市場開發(fā)兩個(gè)方面占據(jù)世界領(lǐng)先地位。大眾汽車的高爾夫電動(dòng)概念車 德 國 采用鋰離子動(dòng)力電池組的奧運(yùn)電動(dòng)客車亮相奧運(yùn)會(huì);關(guān)于開展節(jié)

4、能與新能源汽車示范推廣工作試點(diǎn)工作的通知，決定于2009年在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13 個(gè)城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作;2010年，廈門、天津、?？凇⑧嵵?、蘇州、唐山、廣州等七個(gè)城市被國家財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部及發(fā)展改革委授予第二批“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車應(yīng)用示范城市;2010年6月，國家又出臺(tái)關(guān)于開展私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)的通知;中 國純電動(dòng)車MINI-E配備的高性能鋰離子電池一次充滿電只需4h，續(xù)航里程140-190Km。寶馬的純電動(dòng)5系是由寶馬和中國合作開發(fā)。瑞典沃爾沃在2011年展出的EV“C30 El

5、ectric” ，從發(fā)動(dòng)到車速達(dá)到100km/h需要10.5秒，續(xù)航里程為120150km。 2010年，日產(chǎn)汽車公布了年產(chǎn)5萬輛EV（Leaf）的計(jì)劃。豐田在北美發(fā)布了普銳斯（Prius）系列衍生車型，Prius V和Prius C。并宣布將在未來推出11款混合動(dòng)力車。 比亞迪純電動(dòng)汽車E6：0-100公里的加速時(shí)間少于10秒，最高車速達(dá)140公里，續(xù)駛里程超過300公里，百公里電耗25度。電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池車用電池的要求高能量密度，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，1001000Wh/kg；高功率密度，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，3001500W/kg；長壽命，與車同壽命，15年，7000次循環(huán)；寬工作溫度，范圍：

6、-3080；儲(chǔ)存與擱置性能好，長期使用無顯著衰減或自放電；安全性與可靠性好； 低成本 $50100/KWh； 環(huán)境友好鋰離子動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)：由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼和引出端等構(gòu)成產(chǎn)業(yè)化鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備舉例真空攪拌機(jī)涂布機(jī)裁片機(jī)卷繞機(jī)電池測試設(shè)備不同結(jié)構(gòu)類型電池外觀高能量密度高工作電壓較高循環(huán)壽命無記憶效應(yīng)安全無公害較快的充、放電高達(dá)99以上的充放電轉(zhuǎn)化率鋰離子電池工作原理圖鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)鋰離子電池鋰離子電池的發(fā)展趨勢電池品種2005年2006年2007年2008年鎳鎘電池（億只）13.8913.5129.9鎳氫電池（億只）11.5511.7812.712.9鋰離子電池（億只）8.51

7、01214.5鉛酸電池（萬KVAh）4334.57777.890009700鋅錳電池（億只）215.1210199190堿錳電池（億只）50.73607080鋰一次電池（億只）66.88.810太陽電池（MW）20043810881900不同類型電池的年份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) “節(jié)能+環(huán)?！睙岢币约叭祟惿罘绞降母倪M(jìn)，帶給鋰離子電池尤其是動(dòng)力電池巨大的發(fā)展機(jī)遇。鈷酸鋰(LiCoO2) 鎳酸鋰(LiNiO2) 錳酸鋰(LiMn2O4) 三元材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)磷酸鐵鋰 (LiFePO4)鋰離子電池正極材料正極材料是對鋰離子電池性能具有決定性作用的關(guān)鍵材料鈷酸鋰(LiCoO2) 最早

8、商業(yè)化的正極材料，但資源匱乏，環(huán)境不友好鎳酸鋰(LiNiO2) 合成困難，穩(wěn)定性差錳酸鋰(LiMn2O4) 環(huán)境友好，但循環(huán)性能差三元材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2) 比容量高，但價(jià)格昂貴橄欖石型LiFePO4橄欖石型的磷酸鐵鋰價(jià)格低廉，安全性好，循環(huán)壽命長，對環(huán)境無污染，是一種極具潛力的鋰離子動(dòng)力電池材料。幾種正極材料應(yīng)用比較類 別安全性能比容量(mAh/g)循環(huán)壽命材料成本合適領(lǐng)域鈷酸鋰差145500次高中小型移動(dòng)電池錳酸鋰較好105500次低中型動(dòng)力電池三元材料較好160800次較高中小型動(dòng)力電池磷酸鐵鋰很好1502000次低大型動(dòng)力電池目前，用于動(dòng)力電池的正極材料有下列三

9、大“流派”：第一“流派” ：進(jìn)行鋰鎳鈷錳氧三元系的研發(fā)，成本較高，安全問題難以有效解決。 （典型代表：湖南杉杉、湖南瑞翔等）第二“流派” ：錳酸鋰的研發(fā)。價(jià)格低廉， 安全性能好，但需改進(jìn)其高溫電性能。 （典型代表：日本電工公司、湖南杉杉等）第三“流派” ：開發(fā)磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料。價(jià)格低廉，安全性好，循環(huán)壽命長，對環(huán)境無污染，成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)首推的動(dòng)力電池正極材料。 （典型代表：加拿大Phostech，美國valence和A123、臺(tái)灣長圓、長沙運(yùn)籌、北大先行等）磷酸鐵鋰主要生產(chǎn)商美國A123美國valence加拿大phostech韓國韓華臺(tái)灣立凱臺(tái)灣長圓臺(tái)灣尚志天津斯特蘭北大

10、先行深圳比亞迪德方納米深圳貝特瑞杭州博駿長沙運(yùn)籌美國A123公司已實(shí)現(xiàn)了磷酸鐵鋰電極材料與器件的產(chǎn)業(yè)化。美國A123美國valencesValence Technology公司是開發(fā)磷酸鋰能量存儲(chǔ)解決方案的全球領(lǐng)先企業(yè)。 加拿大phostech 擁有g(shù)oodenough關(guān)于磷酸鐵鋰正極材料原始專利的授權(quán)，開發(fā)的納米化LiFePO4材料已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。39韓國韓華LFP(LiFePO4) 通過“超臨界水熱合成”法生產(chǎn)。500nmSEM Mossbauer HighCapacityHighVoltageHighPowerHighSafetyLong CycleLowCostUniformityN

11、ano-SizedHigh PurityCrystallinityControlling of Crystal structure & components韓國韓華北大先行 北大先行與北汽福田簽署聯(lián)合開發(fā)框架協(xié)議，共同開發(fā)、生產(chǎn)和推廣新能源汽車產(chǎn)品。 國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)廠家。深圳德方納米 采用液相法合成納米磷酸鐵鋰正極材料，通過中試并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)。 國內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 磷酸鐵鋰技術(shù)取得明顯進(jìn)步，但離國際最先進(jìn)水平仍有差距。 國內(nèi)磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)繁多，但能夠批量穩(wěn)定供貨的企業(yè)很少，且生產(chǎn)規(guī)模較小。 國內(nèi)磷酸鐵鋰電池制備技術(shù)取得較大進(jìn)步，但仍需大幅的改

12、進(jìn)電池性能。 國內(nèi)磷酸鐵鋰市場需求仍然剛剛升起，市場開拓較慢，當(dāng)前市場容量較小。 國內(nèi)磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)除少數(shù)企業(yè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)外，大多數(shù)企業(yè)沒有相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)。面臨的主要問題 磷酸鐵鋰優(yōu)點(diǎn)眾多，為何仍無法大范圍的應(yīng)用呢？生產(chǎn)工藝 存在一定的技術(shù)壁壘，需要不斷的改進(jìn)來解決充電站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈的脫節(jié) 從材料電池電動(dòng)車的產(chǎn)業(yè)鏈尚未緊密結(jié)合專利問題 阻礙磷酸鐵鋰大規(guī)模生產(chǎn)和使用鋰電池之父goodenoughJohn.B.Goodenough美國徳州大學(xué)奧斯汀分校首席工程教授、美國工程院院士、日本獎(jiǎng)（Japan Prize）獲得者、2009年美國總統(tǒng)獎(jiǎng)（費(fèi)米獎(jiǎng)）獲得者，磷酸鐵鋰的發(fā)明人。磷酸鐵鋰

13、專利問題 1997年，Goodenough教授和其合作者們申請的關(guān)于磷酸鐵鋰的專利，是關(guān)于橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的第一個(gè)明確的核心專利。磷酸鐵鋰專利情況分子式專利日期專利號專利性質(zhì)德州大學(xué)LiMPO41997-4-23WO 1997040541電極材料Hydro-QuebeeLiMPO42000-5-2EP 1043787電極材料PhostechLiMPO42004-12-22WO 2005062404電極材料A123Li1-XMFePO42005-2-7WO 2005076936制作技術(shù)臺(tái)灣AleesLiFePO4MO制作技術(shù)磷酸鐵鋰專利糾紛成為全球關(guān)注的焦點(diǎn) 加拿大Hydro-Quebec公司是從德州大學(xué)獲得獨(dú)家授權(quán)的磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)。2006年，加拿大phostech公司狀告美國A123公司、Valence公司、日本NTT等公司侵權(quán)，索賠金額高達(dá)數(shù)億美金，引爆了國際專利大戰(zhàn)。 2008年，歐洲專利局撤銷了授予德州大學(xué)對磷酸鐵鋰原始的歐洲專利擁有權(quán)。北京市西城環(huán)衛(wèi)局計(jì)劃實(shí)施30輛純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車示范運(yùn)行項(xiàng)目，2009年10月1日全部投入運(yùn)行。項(xiàng)目概況： 30輛 環(huán)衛(wèi)車類型：灑水車、垃圾壓縮車、掃地車運(yùn)營模式：租賃、政府扶持、示范運(yùn)營磷酸鐵鋰的推廣應(yīng)用昌平科技園區(qū)新能源太陽能路燈示范路(48V