车用锂电池发展分析.docx

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1、车用锂电池发展分析1.1 新能源汽车发展概况21.1.1 新能源汽车是汽车发展的未来21.1.2 新能源汽车发展概述31.1.3 混合动力汽车是发展趋势91.1.4 混合动力汽车使用成木敏感性分析171.1.5 电动汽车能源选择分析191.1.6 锂电池有望引领新能源汽车革命331.2 国外车用锂电池发展概况361.2.1 国外车用锂离子蓄电池的应用与发展浅析36122国际汽车厂商与电池生产商合作关系481.2.3 全球车用大容量锂电池研发生产动向501.2.4 新一代车用锂电池国际认证日本先行541.3 国内车用锂电池发展561.3.1 中国电动自行车用铁锂电池发展分析561.3.2 我国电

2、动自行车用锂电池发展的制约因素611.3.3 我国电动自行车用锂电池发展前景展望631.4 中国电动助力车用锂电池发展探析65111现阶段锂电池用于电动助力车的关键特点661.1.2 聚合物锂电池用于电动助力车的优势721.1.3 电动助力车用锂电池发展对策及其路径781.1 新能源汽车发展概况1.1.1 新能源汽车是汽车发展的未来全球金融危机的突如其来，对我国产生了一定的影响，汽车行业也难逃此劫。为了拯救我国的汽车行业，国家制订了汽车产业的振兴规划，其中就提高到了要发展新能源汽车，以新能源汽车为突破口，加强自主创新。近期财政部和科技部又共同颁发了节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办

3、法，其中我国新能源汽车的补贴标准成为了业界关注的焦点。新能源汽车的补贴标准对汽车行业具有重要的意义。一方面被视为加速汽车产业振兴规划的信号，另一方面也为我国新能源汽车的未来发展奠定了基础。当前，我国重点开发了三种新能源汽车：燃料电池汽车、混合动力车和纯电动车，后两种的商业化已经起步了。而且在2008年8月31日，科技部部长万钢在参加“2008中国绿色能源汽车发展高峰论坛”上也提出，到2012年，全国汽车中有10%将会是节能与新能源汽车。也许有人会说，要想实现新能源汽车商业化是相当困难的。买新能源汽车花钱多，但是省油有限，性价比太低等因素都会阻止其实现。但笔者认为，新能源汽车成本较高，而且目前也

4、主要是针对公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域，对普通消费者还没有直接的利好。这些确实是非常困难的，但是它给了所有研发新能源汽车的企业指明了方向，对汽车市场长期的发展是一个相当利好的。据了解，国内已经有40多家汽车企业涉足研发新能源汽车，吉利、奇瑞、比亚迪都争相研发新能源车。而且一些消费者也认为，买车多给出的钱可以拿来付油费已经足够用上10年了。可能在短期内实施新能源汽车有很大的难度，甚至说是不可能的，但是用一种战略的眼光去观察它，在未来它将会是汽车行业的一种发展趋势，成为行业发展的方向。11.2新能源汽车发展概述按照发改委2007年11月1日颁布实施的新能源汽车生产准入管理规则：新能源

5、汽车主要包含混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。使用天然气、乙醇、生物燃料的替代能源汽车都不属于新能源汽车。图1：2007年11月1日实施的新能源汽车生产准入管理规则1全球新能源汽车的市场现状1.1 真正大规模量产的新能源汽车：混合动力车。目前日本和美国的混合动力车销量占汽车总销量的比重均不超过2.5%,但其产业化环境已经成熟；美国、日本和欧洲也逐渐将重心放到混合动力汽车上，未来将大批量生产。我国混合动力汽车近期发展目标是：到2012年，年产量达百万辆级，占汽车总产量的10%以上。12混合动力车主要需求国：美国和日本。目前全球混合动力车的需求主要集中在美国和日本；供给主要以丰田和本田为主，

6、畅销车型有普锐斯、凯美瑞和思域。2 .中国新能源汽车市场的现状863电动车重大科技专项成果：奇瑞A5、长安杰勋、一汽奔腾B70o我国2001年启动了国家863电动车重大科技专项，乘用车的成果有奇瑞A5轻度混合动力车、长安杰勋中度混合动力车和一汽奔腾B70重度混合动力车。我国现在共有10款电动客车及底盘、31款混合动力客车及底盘。3 .新能源汽车的未来发展趋势及瓶颈3.1 新能源汽车的未来发展趋势：节能环保化、多样化。新能源汽车的未来发展方向有两个：一是节能环保方向，这是社会发展的大趋势；第二个是多样化方向，它能充分利用不同能量源的优点实现优势互补，同时还体现了冗余的概念。2023年之前是混合动

7、力车唱主角，20232035年是电动汽车唱主角，2035年后是燃料电池汽车唱主角。图2：新能源汽车的未来演化发展路径3.2 汽车的最终发展趋势：燃料电池汽车。燃料电池汽车是汽车的最终发展趋势。它能做到真正的零排放、能量利用效率高，基本上能稳定在50%到70%的转换效率，而传统发动机的最高转换效率为30%,在低速等工况下的转换效率只有15%甚至更低。同时，它工作时没有噪音、没有机械振动，所以使用寿命长。它能够广泛的应用于各种军事装备上、移动设备、电站和交通运输领域。现在的瓶颈主要是：它用白金作催化剂、质子交换膜价格高昂，氢的制取、密封和储运困难。3.3 蓄电池技术上最大的困难：蓄电池容量的实时检

8、测。蓄电池的性能指标主要有4个：第1个指标是比功率,它的大小决定了车辆的最高速度和加速性能；第2个指标是比能量，它的大小决定了充一次电能跑多远；第3个指标是循环次数，它的大小决定了蓄电池的使用寿命和折旧摊销年限；第4个是充电时间的长短问题。目前技术上最大的困难在于蓄电池容量的实时检测。3.4 纯电动汽车的瓶颈：蓄电池的性能。银氢电池是目前混合动力车中用得最多的电池，它在大规模量产阶段将面临银金属资源问题、用在储氢合金上的稀土储量瓶颈问题。锂离子电池的瓶颈主要是安全性、可靠性和一致性问题。在研发人员的努力下磷酸铁锂锂离子电池的性能基本能够满足上述要求，开始具备产业化的可行性。图3：燃料电池汽车的

9、优缺点及其应用前景3.5 2023年之前的产业化目标：混合动力汽车。目前大众型的混合动力车比普通车贵25-30%,但随着规模量产以及政府补贴（美国一般补贴给消费者2,000-3,000美元），采购成本将进一步下降。混合动力车根据节油效果的不同，可以分为轻度车、中度车和重度车。图4：不同混合动力车型的节油效果和优缺点1 .国家技术实力提升必须把握的机会：新能源汽车1.1 控制系统供应商掌控：汽车产业链的研发和技术发展方向。当前自动控制技术、计算机技术和电力电子技术已经发展到非常成熟的地步，汽车电控化、模块化趋势非常明显。整车企业变得更像是服务型行业，控制系统供应商控制着汽车产业链的研发和技术方向

10、，获得最高的利润。1.2 自动控制系统研发的V型开发模式:缩短开发周期、节省成本。传统汽车的开发周期一般是3年，而利用控制系统的V型开发模式，可以将开发周期缩短到15年。这种新型的开发模式广泛应用于自动控制系统的开发，如航天、飞机、船舶等行业。图5：世界汽车技术的发展演变示意图1.3 国家技术实力提升必须把握的机会：156个行业技术提升的承载者。传统汽车技术的落后，新能源汽车技术的不成熟，是中国汽车产业的发展机会。控制系统的研发特点需要研发人员深刻理解传感器、被控对象和执行器的工作原理和特性，这就能从根本上提升研发人员的技术实力，进而提升国家的技术实力。跨越式发展是个伪命题，核心技术的发展必须

11、脚踏实地，不可能跨越混合动力车这个阶段。1.1.3 混合动力汽车是发展趋势电池系统的能量密度问题、电机系统的体积和响应速度问题以及传动系统的效率问题是当前混合动力汽车面临的三大难关，德尔福派克推出的微混和中度混合系统为降低整车成本提供了有竞争力的解决方案。在汽车行业的未来发展方向上，电动汽车和油电混合动力汽车正成为一个明显的趋势。其原因主要在两个方面：其一是因为能源的有限性，化石燃料都是有限的能源；其二是人们的环境保护意识和各国政府的排放要求日益提高。尽管目前混合动力汽车还受到高成本的制约，但从长远看，混合动力车的购买者会越来越多，生产成本将随着生产规模的扩大而降低。因此，这个趋势是不可逆转的

12、。混合动力汽车面临三大挑战从技术上讲，混合动力车和电动车使用的技术是非常相似的，二者也共同面临着一些技术上的障碍。混合动力车和电动车最主要的是三大系统，即电池系统、电机系统和传动系统。目前，在这三个方面都有一些难题尚待解决。对于电池系统，几年前考虑的是银氢电池，现在用的都是锂电池，而对锂电池的研发也在不断进步，也就是说，单体电池在技术上正在不断发展。就单体电池而言，最大的问题就是它的能量密度，实际上不同的电池技术最大的区别就是它们在能量密度上的区别；另外一个问题就是它的稳定性。在汽车上使用的电池实际上是由很多的单体电池一节一节地串联起来的，比如说144V电池，就是由12个12V的单体电池串联起

13、来形成一个电池包。对这个电池包在技术上有一定的要求，这是一个技术难点。怎样控制所有的电池都保持一个最佳的充放电效率，使各个单体电池的电压、工作温度、充放电状态均衡、稳定，让电池长期地保持在最佳的状态，延长电池的寿命，这些是对电池和电池包技术最主要的挑战。目前这还是一个技术瓶颈，主要体现在成本较高和能量密度较小，这就导致充一次电之后行驶距离还不够远。如果从电动汽车的角度来讲，这个技术目前还没有进入实用阶段，因为还是受距离的限制。电机系统也同样面临问题。现在不管是混合动力车还是电动车，它们的主要驱动力都来自电机。电机技术本身是一个比较成熟的技术，在工业界其他很多地方都在应用，但是在汽车上驱动电机的

14、技术应用比较少。目前从全球的供应商来讲，致力于量产汽车用电机的屈指可数，而且目前产品价格都是非常昂贵的。电机技术用在汽车上面，有一些很特殊的要求，比如要求体积要很小，易于散热，响应速度非常快,而且对成本要求比较严格，这些都是和其他工业应用不一样的地方。在电机方面，还涉及电机控制的问题，工业应用对电机控制的成本高低不太敏感，但是对于汽车这样一个消费品来讲，电机控制的成本对它有非常大的影响。我们所说的传动系统是指整个车的传动系统，这和传统汽车联系比较密切。传统汽车上只有一个动力源，就是发动机。无论手动还是自动，一般就是通过变速箱将动力传动在驱动轴上面。而现在混合动力有多于一个的动力源，动力源的整个

15、传动系统也就因此变得比较复杂了。目前有一些混合动力汽车采用比较简单的传动方式，比如串联的isG、BSG的方式，但是这种方式有它致命的弱点，即效率不高，浪费比较大。而采用效率比较高的并联传动方式往往都会要求在传统汽车上做很大的改动。因为从目前来看，大多数混合动力汽车和电动车的前身实际上还是传统汽车，把传统汽车改造成混合动力或者电动车，传动系统的改造是一个挑战。解决难题需产业界协作解决这些问题需要整个产业界共同努力。比如做单体电池的时候，如何研究出更好的配方来，让能量密度更高，体积更小，性能更稳定；又如电机控制技术，实际上已经超出了传统汽车供应商的业务范畴，因为汽车的这些供应商以前一般很少接触这种

16、驱动电机，因此就需要产业界的其他企业也能参与其中，能够把其他行业的一些知识拿来和汽车工业分享。至于传动系统就纯粹是汽车行业内部的事情，这方面确实需要有一些创新，因为目前在用的一些方法，要么是效率不高，要么是成本很高、可靠性比较低的解决方案。因此,这方面需要有一些完全不同的思路来解决这个问题，有可能是完全脱离了目前传统车传动方式的思路，借助于其他行业的经验就有可能得到更有效的解决方案。为解决这些问题，德尔福也在进行不懈的努力。我们的电动汽车、混合动力汽车零部件的研发可以追溯到上世纪80年代，在上世纪90年代就已投入量产。针对电池，我们利用我们自己的经验和技术，已经开始在做电池包的集成，就是我们向其他的电池供应商买单体电池，然后把它集成在一个电池包内，来满足电动汽车或者混合动力汽车的需