董超+劉玉國+宋微
〔摘要〕動(dòng)力電池是指可為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車等電動(dòng)設(shè)備及工具提供動(dòng)力,并具有高能量和高功率的蓄電池。目前動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。隨著汽車的大量增加,石油資源的不斷減少以及城市尾氣污染的日益加劇,使得越來越多的國家開始重視新能源的開發(fā)和使用。隨之而來的,對(duì)于新能源交通工具的研究也得到廣泛的重視,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展被放到越來越重要的位置。本文從專利分析的角度分析動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,從而對(duì)動(dòng)力電池的技術(shù)領(lǐng)域選擇及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。
〔關(guān)鍵詞〕電動(dòng)汽車;動(dòng)力電池;專利分析;發(fā)展趨勢(shì);產(chǎn)業(yè)
〔中圖分類號(hào)〕G255.53〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔文章編號(hào)〕1008-0821(2014)06-0132-07
1電動(dòng)汽車動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀
法國化學(xué)家于1859年發(fā)明了鉛酸蓄電池,經(jīng)過20多年的發(fā)展,1881年被成功的應(yīng)用于世界第一輛電動(dòng)三輪車上。但是由于鉛酸電池循環(huán)壽命短、存儲(chǔ)能量小等缺陷,因此在上個(gè)世紀(jì)初電動(dòng)汽車沒有得到很好的發(fā)展。隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益加劇,汽車技術(shù)也呈現(xiàn)出燃料多元化和動(dòng)力電氣化等發(fā)展趨勢(shì)。擁有低消耗、低排放或零排放特性的電動(dòng)汽車獲得了越來越高的市場(chǎng)地位,并逐漸得到世界各國的重視,發(fā)展電動(dòng)汽車的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是車載動(dòng)力電池的發(fā)展。
本文所述動(dòng)力電池主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè),作為動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求狀況與電動(dòng)汽車的市場(chǎng)狀況密切相關(guān)。根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》要求,到2011年我國要形成50萬輛電動(dòng)汽車的規(guī)模(保守估計(jì)占全部汽車銷售量的5%),形成10億Ah的汽車電池產(chǎn)能,預(yù)計(jì)其中鋰離子動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求量約2億Ah,鎳氫動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求為8億Ah。鑒于項(xiàng)目是為長(zhǎng)春市發(fā)展新能汽車產(chǎn)業(yè)配套,同時(shí)滿足國內(nèi)其他廠商對(duì)動(dòng)力電池的需求,確定初步規(guī)劃為到2011年建成年產(chǎn)3 000萬安時(shí)磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)能,在磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池中占據(jù)約15%的份額,在汽車動(dòng)力電池中占據(jù)10%的市場(chǎng)份額。年產(chǎn)1.6億安時(shí)鎳氫動(dòng)力電池產(chǎn)能,在鎳氫電池中占據(jù)約20%的份額,在汽車動(dòng)力電池中占據(jù)16%的市場(chǎng)份額。
2動(dòng)力電池的主要分類及性能對(duì)比
目前國內(nèi)外研究開發(fā)的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鐵鎳電池、鈉氯化鎳電池、鈉硫電池、鋰電池、空氣電池、燃料電池、太陽能電池等。
從實(shí)際應(yīng)用中看,電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的性能好壞主要取決于以下幾個(gè)指標(biāo):(1)比能量(W h/kg):?jiǎn)挝毁|(zhì)量的電極材料放出電能的大小,它標(biāo)志著純電動(dòng)模式下電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。(2)比功率密度(W h/l):燃料電池所能輸出的最大功率除以整個(gè)燃料電池的重量或體積,用來描述電池在瞬間能放出較大能量的能力。(3)比功率(W/kg):?jiǎn)挝毁|(zhì)量的電池所能提供的功率,用來判斷電動(dòng)汽車的加速性能和最高車速,直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能。(4)循環(huán)壽命:是電池充電-放電循環(huán)一周的次數(shù),是衡量動(dòng)力電池壽命的重要指標(biāo)。循環(huán)次數(shù)越多,動(dòng)力電池的使用時(shí)間越長(zhǎng)。(5)成本:電池的成本與新技術(shù)、原材料、制作工藝和生產(chǎn)規(guī)模等因素有關(guān)。通常新開發(fā)的高比功率動(dòng)力電池成本相對(duì)較高,但是隨著新技術(shù)的不斷采用,電池成本將會(huì)逐漸降低。
鉛酸電池質(zhì)量重,充電放電功能較差,循環(huán)壽命短,此外,鉛酸電池含有的重金屬鉛,對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重,且在強(qiáng)烈的碰撞下會(huì)產(chǎn)生爆炸對(duì)消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅,因此,鉛酸電池將會(huì)被淘汰。
鎳鎘電池的技術(shù)成熟,沖擊和振動(dòng),自放電小、性能穩(wěn)定,可大電流放電,使用溫度范圍寬:40℃~65℃,幾乎不用維修。但電流效率及能量效率尚欠佳,活性物質(zhì)利用率低,有記憶效應(yīng)等。其致命缺點(diǎn)是含有有毒金屬元素鎘。歐盟國家已經(jīng)自2005年12月31日起禁止了鎳鎘電池的進(jìn)口,其長(zhǎng)期將逐漸被性能更好的綠色電池所取代。
鎳氫電池具有高比功率、電流充放電大、無污染、安全性能好等特點(diǎn),缺點(diǎn)是具有輕度記憶效應(yīng),高溫環(huán)境下性能差,但是由于其技術(shù)成熟,綜合性能好,是當(dāng)前混合動(dòng)力汽車中應(yīng)用最為成熟的綠色電池。大功率鎳氫動(dòng)力電池正迎來一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)展機(jī)遇,在已經(jīng)研制或投入生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車中80%以上均采用鎳氫電池作為動(dòng)力電源。
鋰離子電池性能比較高,可以快速充電、高功率放電、能量密度高且循環(huán)壽命長(zhǎng),但價(jià)格高和高溫下安全性能差,但是隨著鋰離子電池的正負(fù)極材料不斷開發(fā),技術(shù)不斷成熟,鋰離子電池將在電動(dòng)汽車時(shí)代發(fā)揮主導(dǎo)作用。
燃料電池是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。但燃料電池在產(chǎn)生電能時(shí),內(nèi)部參加反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)經(jīng)過不斷的消耗反應(yīng),由于其不可重復(fù)使用性,需不間斷的繼續(xù)輸入反應(yīng)物。燃料電池在其反應(yīng)穩(wěn)定后,需要不斷地提供燃料而將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,放電特性連續(xù),但不可反復(fù)充電使用。燃料電池以氫燃料為主,氫燃料雖然沒有任何污染,技術(shù)也相對(duì)成熟,發(fā)動(dòng)機(jī)特性優(yōu)于現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī),但成本很高,另外在增加續(xù)駛時(shí)間等方面還要進(jìn)一步加強(qiáng),而且需要有龐大的基礎(chǔ)設(shè)施配合,這些技術(shù)性工作相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)很難達(dá)到預(yù)期的效果,商業(yè)化比較困難。
3電動(dòng)汽車動(dòng)力電池專利分析
3.1動(dòng)力電池領(lǐng)域的專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析
3.1.1國內(nèi)動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@e累呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢(shì)
截止到2012年10月30日的國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局已公開的動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)趨勢(shì)情況。截止到2012年10月30日,國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局已公開的動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)總量達(dá)2 522件,較之2011年增長(zhǎng)246件,動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@e累繼續(xù)呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢(shì),產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新繼續(xù)保持較高的活躍度,產(chǎn)業(yè)的專利積累最為雄厚。另外,在2 522件專利申請(qǐng)總量中,發(fā)明專利申請(qǐng)量超過1 217萬件,實(shí)用新型專利申請(qǐng)量達(dá)到1 235件。顯示出行業(yè)整體的技術(shù)創(chuàng)新能力持續(xù)提高。但與2011年相比,專利產(chǎn)出的年均增幅有所下降。
3.1.2產(chǎn)出規(guī)模指數(shù)表2最近六年國內(nèi)專利產(chǎn)出規(guī)模變化情況endprint
3.2專利申請(qǐng)技術(shù)分析
國內(nèi)在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)10個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明專利申請(qǐng)比例正逐年提高,2012年,10個(gè)領(lǐng)域中5個(gè)領(lǐng)域的發(fā)明專利申請(qǐng)比重為82%。表明國內(nèi)在這些技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力不斷提升。
3.2.1區(qū)域技術(shù)分析
國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)申請(qǐng)量最多的領(lǐng)域是H01M10/00(二次電池及其制造),其次是H01M2/00(非活性部件的結(jié)構(gòu)零件或制造方法)領(lǐng)域、H01M4/00(電極)領(lǐng)域和H02J7/00(用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置)領(lǐng)域,4個(gè)領(lǐng)域的申請(qǐng)量占本專題專利總數(shù)的75%,說明國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的主要專利技術(shù)集中在這4個(gè)領(lǐng)域。
注:H01M10/00:二次電池及其制造;H01M2/00:非活性部件的結(jié)構(gòu)零件或制造方法;H01M4/00:電極;H02J7/00:用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置;B60L11/00:用車輛內(nèi)部電源的電力牽引;B60K1/00:電動(dòng)力裝置的布置或安裝;G01R31/00:電性能的測(cè)試裝置,電故障的探測(cè)裝置,以所進(jìn)行的測(cè)試在其他位置未提供為特征的電測(cè)試裝置;B60K6/00:用于共用或通用動(dòng)力裝置的多個(gè)不同原動(dòng)機(jī)的布置或安裝,例如具有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng);B60R16/00:專門適用于車輛并且其他類目不包含的電路或流體管路,專門適用于車輛并且其他類目中不包含的電路或流體管路的元件的布置;B60S5/00:車輛的保養(yǎng)、維修、修理或重裝。
3.2.2技術(shù)趨勢(shì)分析
通過對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)趨勢(shì)分析,得出在2006年之前,電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)都處于起步階段,專利申請(qǐng)量較少。2007-2011年,各領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)數(shù)開始快速增長(zhǎng),說明動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段??紤]到發(fā)明專利一般從申請(qǐng)到公開需要18個(gè)月甚至3年的時(shí)間,因此專利申請(qǐng)?jiān)?011-2013年的數(shù)量表現(xiàn)不是真實(shí)的,所以,在此不作過多分析。
注:H01M10/00:二次電池及其制造;H01M2/00:非活性部件的結(jié)構(gòu)零件或制造方法;H01M4/00:電極;H02J7/00:用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置;B60L11/00:用車輛內(nèi)部電源的電力牽引;B60K1/00:電動(dòng)力裝置的布置或安裝;G01R31/00:電性能的測(cè)試裝置,電故障的探測(cè)裝置,以所進(jìn)行的測(cè)試在其他位置未提供為特征的電測(cè)試裝置;B60K6/00:用于共用或通用動(dòng)力裝置的多個(gè)不同原動(dòng)機(jī)的布置或安裝,例如具有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng);B60R16/00:專門適用于車輛并且其他類目不包含的電路或流體管路,專門適用于車輛并且其他類目中不包含的電路或流體管路的元件的布置;B60S5/00:車輛的保養(yǎng)、維修、修理或重裝。
3.3專利申請(qǐng)人趨勢(shì)分析
3.3.1申請(qǐng)人趨勢(shì)分析
截止到2012年10月,內(nèi)地企業(yè)申請(qǐng)動(dòng)力電池專利總量最大的是比亞迪股份有限公司,第二和第三名是奇瑞汽車股份有限公司和天津力神電池股份有限公司。內(nèi)地動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)總量前十位的其他企業(yè)均少于100件,高等院校排在企業(yè)之后。在專利申請(qǐng)量排名前十位的企業(yè)中,除清華大學(xué)和北京理工大學(xué)之外,均為企業(yè),這表明這些領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈,專利積累也明顯強(qiáng)于其他行業(yè)。
3.3.2申請(qǐng)人構(gòu)成分析
截止到2012年10月,內(nèi)地企業(yè)申請(qǐng)動(dòng)力電池專利總量最大的是比亞迪股份有限公司,第二和第三名是奇瑞汽車股份有限公司和天津力神電池股份有限公司。內(nèi)地動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)總量前十位的其他企業(yè)均少于100件,高等院校排在企業(yè)之后。在專利申請(qǐng)量排名前十位的企業(yè)中,除清華大學(xué)和北京理工大學(xué)之外,均為企業(yè),這表明這些領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈,專利積累也明顯強(qiáng)于其他行業(yè)。
3.3.3申請(qǐng)人技術(shù)分析
從專利申請(qǐng)人技術(shù)分析來看,比亞迪股份有限公司在H01M(用于直接轉(zhuǎn)變化學(xué)能為電能的方法或裝置)和H02J(供電或配電的電路裝置或系統(tǒng);電能存儲(chǔ)系統(tǒng))領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量都排在國內(nèi)第一位;但在B60K(車輛動(dòng)力裝置或傳動(dòng)裝置的布置或安裝;兩個(gè)以上不同的原動(dòng)機(jī)的布置或安裝;輔助驅(qū)動(dòng)裝置;車輛用儀表或儀表盤;與車輛動(dòng)力裝置的冷卻、進(jìn)氣、排氣或燃料供給結(jié)合的布置)領(lǐng)域的技術(shù)申請(qǐng)量低于浙江吉利控股集團(tuán)有限公司,在B60L(電動(dòng)車輛的電力裝置或動(dòng)力裝置;用于車輛的磁力懸置或懸浮;一般車用電力制動(dòng)系統(tǒng))領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量低于奇瑞汽車股份有限公司。
3.3.4申請(qǐng)人綜合分析
通過對(duì)專利申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行綜合分析,從專利申請(qǐng)量來看,比亞迪股份有限公司在華專利申請(qǐng)量在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。奇瑞汽車股份有限公司、天津力神電池股份有限公司和重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司分別排在第2、3、4位,專利申請(qǐng)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他公司。從專利申請(qǐng)人研發(fā)能力比較來看,比亞迪股份有限公司仍然排在國內(nèi)的第一位,重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司排在第二位。
3.4專利區(qū)域分析
3.4.1國內(nèi)的專利申請(qǐng)總量超過國外
國內(nèi)在各行業(yè)的專利申請(qǐng)總量雖然均超過國外,在數(shù)量上有顯著優(yōu)勢(shì);在專利的技術(shù)含量上國內(nèi)各行業(yè)申請(qǐng)與國外來華申請(qǐng)仍存在很大的差距。與此同時(shí),國外在發(fā)明專利申請(qǐng)量上仍超過國內(nèi),不過差距在逐年縮小。
3.4.2內(nèi)地各省份動(dòng)力電池專利申請(qǐng)量都有較大增長(zhǎng)
2011年,內(nèi)地各省份動(dòng)力電池專利申請(qǐng)總量超過100分省份有10家。內(nèi)地各省份動(dòng)力電池專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)速度各有不同。其中,申請(qǐng)量最多的是廣東,其次是北京、江蘇、浙江和上海等。
4.1動(dòng)力電池市場(chǎng)前景分析
電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)伴隨著全球性能源危機(jī)的到來得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,而其對(duì)高能動(dòng)力電池的需求更是巨大的,根據(jù)電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的性能要求,鎳氫電池和磷酸亞鐵鋰離子電池將成為汽車用動(dòng)力電池的發(fā)展方向。endprint
磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和磷酸亞鐵鋰電池材料有巨大的市場(chǎng)空間,其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以極大的帶動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國鋰離子電池的生產(chǎn)總量已位居世界第二。隨著國內(nèi)電芯廠家生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提高,基于成本的原因,專家預(yù)計(jì)在不久的將來中國將超過日本成為世界鋰離子電池的第一大生產(chǎn)國。中國目前有大大小小的鋰離子電池生產(chǎn)廠50多家,其中,比亞迪公司已日產(chǎn)30萬只以上,邦凱公司日產(chǎn)已突破10萬只,華粵寶、貴州航天、銀思奇等公司日產(chǎn)量已達(dá)到4~8萬只,其他廠家都紛紛在擴(kuò)大規(guī)模。另外,由于中國巨大的潛在市場(chǎng)的吸引,國外電池生產(chǎn)廠,如日本三洋等紛紛來中國建電池廠,意欲更大規(guī)模地?fù)屨贾袊袌?chǎng)。專家預(yù)言,21世紀(jì),中國不僅會(huì)成為鋰離子電池第一需求大國,而且會(huì)成為鋰離子電池的第一生產(chǎn)、出口大國。
在國內(nèi),坐落于山東省棗莊高新區(qū)內(nèi)的山東海霸通訊設(shè)備有限公司,總投資33億人民幣,集科、工、貿(mào)為一體,擬建成國內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。該公司所研制的鋰動(dòng)力電池在國內(nèi)外均處于領(lǐng)先水平,并填補(bǔ)了國內(nèi)外大功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的空白,同時(shí)獲得過多項(xiàng)國家專利。作為我國自主汽車企業(yè)代表的比亞迪正致力于研究節(jié)能動(dòng)力汽車,因此該公司為滿足生產(chǎn)需要在國內(nèi)采購了大量的磷酸鐵鋰電池,該公司已經(jīng)先購入3條不同的燒結(jié)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試研究。
在磷酸亞鐵鋰電池材料方面,北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司在鋰離子電池材料方面在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,成功地研制出具有國際先進(jìn)水平的正負(fù)極材料,實(shí)現(xiàn)了高性能磷酸鐵鋰材料和單體動(dòng)力電池制備和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破,并順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成為國際上少數(shù)幾家能夠批量生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的企業(yè)之一,所制備的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池成功應(yīng)用于奧運(yùn)純電動(dòng)大巴和純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車,取得良好的社會(huì)效益。
在磷酸鐵鋰系列電池得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展的前提下,很多企業(yè)對(duì)供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)商有濃厚的合作意向,如河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪公司。同時(shí)國內(nèi)一些電池生產(chǎn)企業(yè)在對(duì)磷酸鐵鋰系列電池進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的科研探索后,不僅獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn),還完善了市場(chǎng)。而國外對(duì)磷酸鐵鋰材料也有濃厚的興趣,這些材料甚至一度供不應(yīng)求,不僅國內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)售價(jià)曾一度高達(dá)30余萬元/噸,寶島臺(tái)灣的企業(yè)——必翔居然取得一家國內(nèi)企業(yè)該材料5年的獨(dú)家報(bào)銷權(quán),磷酸鐵鋰在國內(nèi)外市場(chǎng)上的旺盛程度可見一斑。
綜合上述分析,隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量源其市場(chǎng)需求巨大,從而對(duì)磷酸鐵鋰正極材料的需求同樣劇增。磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和正極材料均具有廣闊的市場(chǎng)潛力。磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)需求量將大幅度攀升,未來的兩三年將達(dá)到5萬噸以上,特別體現(xiàn)在磷酸鐵鋰在動(dòng)力性電池的應(yīng)用上。
全球能源緊張,油價(jià)也隨石油價(jià)格不斷增高,雖然近年來有所回落,但仍無法擺脫全球性能源危機(jī)的影響,今后汽車產(chǎn)業(yè)的主體必將是節(jié)能減排的混合動(dòng)力汽車,而作為混合動(dòng)力汽車的能源提供體——電池——將成為眾人矚目的焦點(diǎn)。如今,鎳氫動(dòng)力電池憑借其高功率優(yōu)勢(shì)成為混合動(dòng)力汽車的首選。一汽、東風(fēng)汽車公司在市場(chǎng)上已經(jīng)成功運(yùn)營了混合動(dòng)力汽車,其銷量將不斷攀升,為具備大容量動(dòng)力的鎳氫電池開拓了市場(chǎng)。
生產(chǎn)鎳氫電池的技術(shù)已逐漸成熟,我國針對(duì)節(jié)能減排的各項(xiàng)政策也相繼出臺(tái),適合于電動(dòng)車的一系列密封鎳氫動(dòng)力電池憑借其用比能量高、充電行駛距離較遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)成功運(yùn)用在我國電動(dòng)三輪車、電動(dòng)汽車上,而在國外這些以節(jié)能減排聞名的電動(dòng)節(jié)能摩托車、自行車早已風(fēng)靡,因此鎳氫電池的市場(chǎng)容量不容忽視。
基于高比能量、高功率、適合大電流放電,可循環(huán)充放電、無污染等一系列特點(diǎn),鎳氫電池還可在其他領(lǐng)域發(fā)揮作用,如某些軍事裝置和醫(yī)療器械裝置等。而針對(duì)一些要求電池具備充放電循環(huán)次數(shù)多、便于保養(yǎng)、效率高、具備高低溫工作性能的工業(yè)企業(yè),鎳氫電池被列為首選。盡管當(dāng)今鋰離子電池與鋰聚合物電池都得到了應(yīng)用,但鎳氫電池憑借其以上優(yōu)勢(shì),經(jīng)受了市場(chǎng)的考驗(yàn),得到了消費(fèi)者的認(rèn)同與信賴。
豐田公司為大幅生產(chǎn)為混合動(dòng)力型汽車等環(huán)保車型提供能量支持的電池,已經(jīng)開展了與松下電器公司的合作,實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車的產(chǎn)量達(dá)到全球總產(chǎn)量1/10的目標(biāo)。與此同時(shí),該公司也提升了原有鎳氫電池的產(chǎn)量。在2011年,豐田公司生產(chǎn)的PEVE車載電池產(chǎn)能增加到了100萬塊,是2007年產(chǎn)量的2倍。
電動(dòng)汽車在全球性能源危機(jī)的推動(dòng)下成為未來汽車行業(yè)的消費(fèi)趨勢(shì),未來的幾年內(nèi)國內(nèi)企業(yè)將伴隨電動(dòng)混合動(dòng)力車技術(shù)的日趨城市而加大投入,動(dòng)力型鎳氫電池的發(fā)展將得到大力支持。
江蘇奇能電池有限公司(中澳合資企業(yè))動(dòng)力鎳氫電池項(xiàng)目開工。該公司生產(chǎn)的鎳氫高功率電池,運(yùn)用國際領(lǐng)先設(shè)備和綠色環(huán)保技術(shù),同時(shí)原材料也采用國內(nèi)外高質(zhì)量材料。
內(nèi)蒙古稀奧科有限公司是由內(nèi)蒙古包鋼稀土公司與美國兩家電池公司共同投資建設(shè)。公司全套引進(jìn)美國專業(yè)從事電池設(shè)備生產(chǎn)的世界知名公司的全自動(dòng)生產(chǎn)線,包括正極板和負(fù)極板設(shè)備、電池卷繞和電池裝配以及化成、分選設(shè)備和質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備,生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高,質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備先進(jìn),測(cè)試手段齊全,為單體電池的性能一致性提供了有力的設(shè)備保證。
從以上幾點(diǎn)不難看出鎳氫動(dòng)力電池具有較大的市場(chǎng)前景。
4.2動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)分析
作為啟動(dòng)型電源的傳統(tǒng)的鉛蓄電池由于其性價(jià)比高、大功率性能優(yōu)異、性能可靠等優(yōu)勢(shì),在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍不會(huì)被其它系列的電池所替換;在輕度混合的油電混合動(dòng)力車以及牽引、搬運(yùn)等部分純電動(dòng)車輛中,仍將是主要電源之一;鉛蓄電池在生產(chǎn)水平落后的國家仍然是電動(dòng)自行車電源的主要電源。但是其在環(huán)境保護(hù)以及替代產(chǎn)品出現(xiàn)的情況下,未來的發(fā)展受到制約。作為電動(dòng)工具電池的鎘鎳電池雖然在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)被淘汰,但是其未來發(fā)展仍受到歐盟等國家對(duì)于環(huán)境污染問題重視的制約,歐盟等國家已經(jīng)針對(duì)鎘鎳電池制定了禁止其作為動(dòng)力電池使用的產(chǎn)業(yè)政策。電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的主要電源——?dú)滏囯姵兀m然在今后一段時(shí)間仍存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也隨原材料價(jià)格上漲以及一系列技術(shù)性問題的存在而下降。由于存在技術(shù)不成熟和成本高等問題,現(xiàn)今的動(dòng)力電池主流產(chǎn)品在未來的一段時(shí)間內(nèi)還不能被燃料電池等新型電池取代。鋰離子電池作為小型動(dòng)力電池在原材料產(chǎn)業(yè)化、性能不斷提升的前提下,價(jià)格不斷降低,將快速發(fā)展成為動(dòng)力電池的主流產(chǎn)品。同時(shí),鋰離子電池的安全性隨著其新型正極材料(LiMn2O4、LiFePO4等)研發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化得到保證,成本也大幅度下降。日本等國家已經(jīng)開始批量使用這些小型動(dòng)力電池。但大容量電池(特別是LiCoO2系列)的安全性問題仍需進(jìn)一步探討。動(dòng)力型鋰離子電池性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將越來越顯現(xiàn)。隨著新型材料和電池的規(guī)?;a(chǎn),電池價(jià)格下降的空間較大,售價(jià)在近幾年內(nèi)有望達(dá)到2元/Wh以下,遠(yuǎn)期可達(dá)到1~1.5元/Wh,綜合使用成本有望接近鉛蓄電池。LiMn2O4和LiFePO4將成為最有希望的鋰離子正極材料,這些材料雖然具有弱點(diǎn),但仍可通過摻雜等技術(shù)手段得到改善和突破。日本配備鋰離子電池的電動(dòng)自行車已批量投放市場(chǎng);國內(nèi)蘇州星恒源等公司已批量投產(chǎn)電動(dòng)自行車用鋰離子電池。配備鋰離子電池的混合動(dòng)力車已在多個(gè)國家(包括中國)試驗(yàn)或批量應(yīng)用試驗(yàn)。動(dòng)力鋰離子電池的性能將會(huì)有新的突破,成本有望大幅度下降。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)政策將有利于鋰離子、氫鎳等“環(huán)保型”電池的發(fā)展。國內(nèi)外對(duì)含有害物質(zhì)電池的管理要求的提高,將使含鉛、鎘等重金屬電池的經(jīng)營成本提高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降,也給“環(huán)保型”電池帶來發(fā)展機(jī)遇。
5總結(jié)
動(dòng)力電池具備廣闊的市場(chǎng)前景,影響其產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素在于動(dòng)力電池的技術(shù)成熟度、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)成本以及對(duì)環(huán)境的破壞。而技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品售價(jià)是阻礙新型動(dòng)力電池商業(yè)化發(fā)展的主要因素,但是新型動(dòng)力電池的發(fā)展可能會(huì)由于新材料的產(chǎn)生和新材料技術(shù)的進(jìn)步而突破常態(tài)。只有將技術(shù)相結(jié)合,動(dòng)力電池才能夠突破市場(chǎng)。作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程,電動(dòng)車技術(shù)需要依靠多學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,如電子、電化學(xué)、自動(dòng)化、機(jī)械、材料工程等學(xué)科。
參考文獻(xiàn)
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(本文責(zé)任編輯:張麗娟)endprint
磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和磷酸亞鐵鋰電池材料有巨大的市場(chǎng)空間,其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以極大的帶動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國鋰離子電池的生產(chǎn)總量已位居世界第二。隨著國內(nèi)電芯廠家生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提高,基于成本的原因,專家預(yù)計(jì)在不久的將來中國將超過日本成為世界鋰離子電池的第一大生產(chǎn)國。中國目前有大大小小的鋰離子電池生產(chǎn)廠50多家,其中,比亞迪公司已日產(chǎn)30萬只以上,邦凱公司日產(chǎn)已突破10萬只,華粵寶、貴州航天、銀思奇等公司日產(chǎn)量已達(dá)到4~8萬只,其他廠家都紛紛在擴(kuò)大規(guī)模。另外,由于中國巨大的潛在市場(chǎng)的吸引,國外電池生產(chǎn)廠,如日本三洋等紛紛來中國建電池廠,意欲更大規(guī)模地?fù)屨贾袊袌?chǎng)。專家預(yù)言,21世紀(jì),中國不僅會(huì)成為鋰離子電池第一需求大國,而且會(huì)成為鋰離子電池的第一生產(chǎn)、出口大國。
在國內(nèi),坐落于山東省棗莊高新區(qū)內(nèi)的山東海霸通訊設(shè)備有限公司,總投資33億人民幣,集科、工、貿(mào)為一體,擬建成國內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。該公司所研制的鋰動(dòng)力電池在國內(nèi)外均處于領(lǐng)先水平,并填補(bǔ)了國內(nèi)外大功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的空白,同時(shí)獲得過多項(xiàng)國家專利。作為我國自主汽車企業(yè)代表的比亞迪正致力于研究節(jié)能動(dòng)力汽車,因此該公司為滿足生產(chǎn)需要在國內(nèi)采購了大量的磷酸鐵鋰電池,該公司已經(jīng)先購入3條不同的燒結(jié)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試研究。
在磷酸亞鐵鋰電池材料方面,北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司在鋰離子電池材料方面在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,成功地研制出具有國際先進(jìn)水平的正負(fù)極材料,實(shí)現(xiàn)了高性能磷酸鐵鋰材料和單體動(dòng)力電池制備和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破,并順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成為國際上少數(shù)幾家能夠批量生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的企業(yè)之一,所制備的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池成功應(yīng)用于奧運(yùn)純電動(dòng)大巴和純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車,取得良好的社會(huì)效益。
在磷酸鐵鋰系列電池得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展的前提下,很多企業(yè)對(duì)供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)商有濃厚的合作意向,如河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪公司。同時(shí)國內(nèi)一些電池生產(chǎn)企業(yè)在對(duì)磷酸鐵鋰系列電池進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的科研探索后,不僅獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn),還完善了市場(chǎng)。而國外對(duì)磷酸鐵鋰材料也有濃厚的興趣,這些材料甚至一度供不應(yīng)求,不僅國內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)售價(jià)曾一度高達(dá)30余萬元/噸,寶島臺(tái)灣的企業(yè)——必翔居然取得一家國內(nèi)企業(yè)該材料5年的獨(dú)家報(bào)銷權(quán),磷酸鐵鋰在國內(nèi)外市場(chǎng)上的旺盛程度可見一斑。
綜合上述分析,隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量源其市場(chǎng)需求巨大,從而對(duì)磷酸鐵鋰正極材料的需求同樣劇增。磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和正極材料均具有廣闊的市場(chǎng)潛力。磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)需求量將大幅度攀升,未來的兩三年將達(dá)到5萬噸以上,特別體現(xiàn)在磷酸鐵鋰在動(dòng)力性電池的應(yīng)用上。
全球能源緊張,油價(jià)也隨石油價(jià)格不斷增高,雖然近年來有所回落,但仍無法擺脫全球性能源危機(jī)的影響,今后汽車產(chǎn)業(yè)的主體必將是節(jié)能減排的混合動(dòng)力汽車,而作為混合動(dòng)力汽車的能源提供體——電池——將成為眾人矚目的焦點(diǎn)。如今,鎳氫動(dòng)力電池憑借其高功率優(yōu)勢(shì)成為混合動(dòng)力汽車的首選。一汽、東風(fēng)汽車公司在市場(chǎng)上已經(jīng)成功運(yùn)營了混合動(dòng)力汽車,其銷量將不斷攀升,為具備大容量動(dòng)力的鎳氫電池開拓了市場(chǎng)。
生產(chǎn)鎳氫電池的技術(shù)已逐漸成熟,我國針對(duì)節(jié)能減排的各項(xiàng)政策也相繼出臺(tái),適合于電動(dòng)車的一系列密封鎳氫動(dòng)力電池憑借其用比能量高、充電行駛距離較遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)成功運(yùn)用在我國電動(dòng)三輪車、電動(dòng)汽車上,而在國外這些以節(jié)能減排聞名的電動(dòng)節(jié)能摩托車、自行車早已風(fēng)靡,因此鎳氫電池的市場(chǎng)容量不容忽視。
基于高比能量、高功率、適合大電流放電,可循環(huán)充放電、無污染等一系列特點(diǎn),鎳氫電池還可在其他領(lǐng)域發(fā)揮作用,如某些軍事裝置和醫(yī)療器械裝置等。而針對(duì)一些要求電池具備充放電循環(huán)次數(shù)多、便于保養(yǎng)、效率高、具備高低溫工作性能的工業(yè)企業(yè),鎳氫電池被列為首選。盡管當(dāng)今鋰離子電池與鋰聚合物電池都得到了應(yīng)用,但鎳氫電池憑借其以上優(yōu)勢(shì),經(jīng)受了市場(chǎng)的考驗(yàn),得到了消費(fèi)者的認(rèn)同與信賴。
豐田公司為大幅生產(chǎn)為混合動(dòng)力型汽車等環(huán)保車型提供能量支持的電池,已經(jīng)開展了與松下電器公司的合作,實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車的產(chǎn)量達(dá)到全球總產(chǎn)量1/10的目標(biāo)。與此同時(shí),該公司也提升了原有鎳氫電池的產(chǎn)量。在2011年,豐田公司生產(chǎn)的PEVE車載電池產(chǎn)能增加到了100萬塊,是2007年產(chǎn)量的2倍。
電動(dòng)汽車在全球性能源危機(jī)的推動(dòng)下成為未來汽車行業(yè)的消費(fèi)趨勢(shì),未來的幾年內(nèi)國內(nèi)企業(yè)將伴隨電動(dòng)混合動(dòng)力車技術(shù)的日趨城市而加大投入,動(dòng)力型鎳氫電池的發(fā)展將得到大力支持。
江蘇奇能電池有限公司(中澳合資企業(yè))動(dòng)力鎳氫電池項(xiàng)目開工。該公司生產(chǎn)的鎳氫高功率電池,運(yùn)用國際領(lǐng)先設(shè)備和綠色環(huán)保技術(shù),同時(shí)原材料也采用國內(nèi)外高質(zhì)量材料。
內(nèi)蒙古稀奧科有限公司是由內(nèi)蒙古包鋼稀土公司與美國兩家電池公司共同投資建設(shè)。公司全套引進(jìn)美國專業(yè)從事電池設(shè)備生產(chǎn)的世界知名公司的全自動(dòng)生產(chǎn)線,包括正極板和負(fù)極板設(shè)備、電池卷繞和電池裝配以及化成、分選設(shè)備和質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備,生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高,質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備先進(jìn),測(cè)試手段齊全,為單體電池的性能一致性提供了有力的設(shè)備保證。
從以上幾點(diǎn)不難看出鎳氫動(dòng)力電池具有較大的市場(chǎng)前景。
4.2動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)分析
作為啟動(dòng)型電源的傳統(tǒng)的鉛蓄電池由于其性價(jià)比高、大功率性能優(yōu)異、性能可靠等優(yōu)勢(shì),在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍不會(huì)被其它系列的電池所替換;在輕度混合的油電混合動(dòng)力車以及牽引、搬運(yùn)等部分純電動(dòng)車輛中,仍將是主要電源之一;鉛蓄電池在生產(chǎn)水平落后的國家仍然是電動(dòng)自行車電源的主要電源。但是其在環(huán)境保護(hù)以及替代產(chǎn)品出現(xiàn)的情況下,未來的發(fā)展受到制約。作為電動(dòng)工具電池的鎘鎳電池雖然在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)被淘汰,但是其未來發(fā)展仍受到歐盟等國家對(duì)于環(huán)境污染問題重視的制約,歐盟等國家已經(jīng)針對(duì)鎘鎳電池制定了禁止其作為動(dòng)力電池使用的產(chǎn)業(yè)政策。電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的主要電源——?dú)滏囯姵兀m然在今后一段時(shí)間仍存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也隨原材料價(jià)格上漲以及一系列技術(shù)性問題的存在而下降。由于存在技術(shù)不成熟和成本高等問題,現(xiàn)今的動(dòng)力電池主流產(chǎn)品在未來的一段時(shí)間內(nèi)還不能被燃料電池等新型電池取代。鋰離子電池作為小型動(dòng)力電池在原材料產(chǎn)業(yè)化、性能不斷提升的前提下,價(jià)格不斷降低,將快速發(fā)展成為動(dòng)力電池的主流產(chǎn)品。同時(shí),鋰離子電池的安全性隨著其新型正極材料(LiMn2O4、LiFePO4等)研發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化得到保證,成本也大幅度下降。日本等國家已經(jīng)開始批量使用這些小型動(dòng)力電池。但大容量電池(特別是LiCoO2系列)的安全性問題仍需進(jìn)一步探討。動(dòng)力型鋰離子電池性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將越來越顯現(xiàn)。隨著新型材料和電池的規(guī)?;a(chǎn),電池價(jià)格下降的空間較大,售價(jià)在近幾年內(nèi)有望達(dá)到2元/Wh以下,遠(yuǎn)期可達(dá)到1~1.5元/Wh,綜合使用成本有望接近鉛蓄電池。LiMn2O4和LiFePO4將成為最有希望的鋰離子正極材料,這些材料雖然具有弱點(diǎn),但仍可通過摻雜等技術(shù)手段得到改善和突破。日本配備鋰離子電池的電動(dòng)自行車已批量投放市場(chǎng);國內(nèi)蘇州星恒源等公司已批量投產(chǎn)電動(dòng)自行車用鋰離子電池。配備鋰離子電池的混合動(dòng)力車已在多個(gè)國家(包括中國)試驗(yàn)或批量應(yīng)用試驗(yàn)。動(dòng)力鋰離子電池的性能將會(huì)有新的突破,成本有望大幅度下降。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)政策將有利于鋰離子、氫鎳等“環(huán)保型”電池的發(fā)展。國內(nèi)外對(duì)含有害物質(zhì)電池的管理要求的提高,將使含鉛、鎘等重金屬電池的經(jīng)營成本提高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降,也給“環(huán)保型”電池帶來發(fā)展機(jī)遇。
5總結(jié)
動(dòng)力電池具備廣闊的市場(chǎng)前景,影響其產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素在于動(dòng)力電池的技術(shù)成熟度、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)成本以及對(duì)環(huán)境的破壞。而技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品售價(jià)是阻礙新型動(dòng)力電池商業(yè)化發(fā)展的主要因素,但是新型動(dòng)力電池的發(fā)展可能會(huì)由于新材料的產(chǎn)生和新材料技術(shù)的進(jìn)步而突破常態(tài)。只有將技術(shù)相結(jié)合,動(dòng)力電池才能夠突破市場(chǎng)。作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程,電動(dòng)車技術(shù)需要依靠多學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,如電子、電化學(xué)、自動(dòng)化、機(jī)械、材料工程等學(xué)科。
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磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和磷酸亞鐵鋰電池材料有巨大的市場(chǎng)空間,其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以極大的帶動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國鋰離子電池的生產(chǎn)總量已位居世界第二。隨著國內(nèi)電芯廠家生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提高,基于成本的原因,專家預(yù)計(jì)在不久的將來中國將超過日本成為世界鋰離子電池的第一大生產(chǎn)國。中國目前有大大小小的鋰離子電池生產(chǎn)廠50多家,其中,比亞迪公司已日產(chǎn)30萬只以上,邦凱公司日產(chǎn)已突破10萬只,華粵寶、貴州航天、銀思奇等公司日產(chǎn)量已達(dá)到4~8萬只,其他廠家都紛紛在擴(kuò)大規(guī)模。另外,由于中國巨大的潛在市場(chǎng)的吸引,國外電池生產(chǎn)廠,如日本三洋等紛紛來中國建電池廠,意欲更大規(guī)模地?fù)屨贾袊袌?chǎng)。專家預(yù)言,21世紀(jì),中國不僅會(huì)成為鋰離子電池第一需求大國,而且會(huì)成為鋰離子電池的第一生產(chǎn)、出口大國。
在國內(nèi),坐落于山東省棗莊高新區(qū)內(nèi)的山東海霸通訊設(shè)備有限公司,總投資33億人民幣,集科、工、貿(mào)為一體,擬建成國內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。該公司所研制的鋰動(dòng)力電池在國內(nèi)外均處于領(lǐng)先水平,并填補(bǔ)了國內(nèi)外大功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的空白,同時(shí)獲得過多項(xiàng)國家專利。作為我國自主汽車企業(yè)代表的比亞迪正致力于研究節(jié)能動(dòng)力汽車,因此該公司為滿足生產(chǎn)需要在國內(nèi)采購了大量的磷酸鐵鋰電池,該公司已經(jīng)先購入3條不同的燒結(jié)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試研究。
在磷酸亞鐵鋰電池材料方面,北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司在鋰離子電池材料方面在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,成功地研制出具有國際先進(jìn)水平的正負(fù)極材料,實(shí)現(xiàn)了高性能磷酸鐵鋰材料和單體動(dòng)力電池制備和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破,并順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成為國際上少數(shù)幾家能夠批量生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的企業(yè)之一,所制備的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池成功應(yīng)用于奧運(yùn)純電動(dòng)大巴和純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車,取得良好的社會(huì)效益。
在磷酸鐵鋰系列電池得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展的前提下,很多企業(yè)對(duì)供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)商有濃厚的合作意向,如河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪公司。同時(shí)國內(nèi)一些電池生產(chǎn)企業(yè)在對(duì)磷酸鐵鋰系列電池進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的科研探索后,不僅獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn),還完善了市場(chǎng)。而國外對(duì)磷酸鐵鋰材料也有濃厚的興趣,這些材料甚至一度供不應(yīng)求,不僅國內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)售價(jià)曾一度高達(dá)30余萬元/噸,寶島臺(tái)灣的企業(yè)——必翔居然取得一家國內(nèi)企業(yè)該材料5年的獨(dú)家報(bào)銷權(quán),磷酸鐵鋰在國內(nèi)外市場(chǎng)上的旺盛程度可見一斑。
綜合上述分析,隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量源其市場(chǎng)需求巨大,從而對(duì)磷酸鐵鋰正極材料的需求同樣劇增。磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池和正極材料均具有廣闊的市場(chǎng)潛力。磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)需求量將大幅度攀升,未來的兩三年將達(dá)到5萬噸以上,特別體現(xiàn)在磷酸鐵鋰在動(dòng)力性電池的應(yīng)用上。
全球能源緊張,油價(jià)也隨石油價(jià)格不斷增高,雖然近年來有所回落,但仍無法擺脫全球性能源危機(jī)的影響,今后汽車產(chǎn)業(yè)的主體必將是節(jié)能減排的混合動(dòng)力汽車,而作為混合動(dòng)力汽車的能源提供體——電池——將成為眾人矚目的焦點(diǎn)。如今,鎳氫動(dòng)力電池憑借其高功率優(yōu)勢(shì)成為混合動(dòng)力汽車的首選。一汽、東風(fēng)汽車公司在市場(chǎng)上已經(jīng)成功運(yùn)營了混合動(dòng)力汽車,其銷量將不斷攀升,為具備大容量動(dòng)力的鎳氫電池開拓了市場(chǎng)。
生產(chǎn)鎳氫電池的技術(shù)已逐漸成熟,我國針對(duì)節(jié)能減排的各項(xiàng)政策也相繼出臺(tái),適合于電動(dòng)車的一系列密封鎳氫動(dòng)力電池憑借其用比能量高、充電行駛距離較遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)成功運(yùn)用在我國電動(dòng)三輪車、電動(dòng)汽車上,而在國外這些以節(jié)能減排聞名的電動(dòng)節(jié)能摩托車、自行車早已風(fēng)靡,因此鎳氫電池的市場(chǎng)容量不容忽視。
基于高比能量、高功率、適合大電流放電,可循環(huán)充放電、無污染等一系列特點(diǎn),鎳氫電池還可在其他領(lǐng)域發(fā)揮作用,如某些軍事裝置和醫(yī)療器械裝置等。而針對(duì)一些要求電池具備充放電循環(huán)次數(shù)多、便于保養(yǎng)、效率高、具備高低溫工作性能的工業(yè)企業(yè),鎳氫電池被列為首選。盡管當(dāng)今鋰離子電池與鋰聚合物電池都得到了應(yīng)用,但鎳氫電池憑借其以上優(yōu)勢(shì),經(jīng)受了市場(chǎng)的考驗(yàn),得到了消費(fèi)者的認(rèn)同與信賴。
豐田公司為大幅生產(chǎn)為混合動(dòng)力型汽車等環(huán)保車型提供能量支持的電池,已經(jīng)開展了與松下電器公司的合作,實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車的產(chǎn)量達(dá)到全球總產(chǎn)量1/10的目標(biāo)。與此同時(shí),該公司也提升了原有鎳氫電池的產(chǎn)量。在2011年,豐田公司生產(chǎn)的PEVE車載電池產(chǎn)能增加到了100萬塊,是2007年產(chǎn)量的2倍。
電動(dòng)汽車在全球性能源危機(jī)的推動(dòng)下成為未來汽車行業(yè)的消費(fèi)趨勢(shì),未來的幾年內(nèi)國內(nèi)企業(yè)將伴隨電動(dòng)混合動(dòng)力車技術(shù)的日趨城市而加大投入,動(dòng)力型鎳氫電池的發(fā)展將得到大力支持。
江蘇奇能電池有限公司(中澳合資企業(yè))動(dòng)力鎳氫電池項(xiàng)目開工。該公司生產(chǎn)的鎳氫高功率電池,運(yùn)用國際領(lǐng)先設(shè)備和綠色環(huán)保技術(shù),同時(shí)原材料也采用國內(nèi)外高質(zhì)量材料。
內(nèi)蒙古稀奧科有限公司是由內(nèi)蒙古包鋼稀土公司與美國兩家電池公司共同投資建設(shè)。公司全套引進(jìn)美國專業(yè)從事電池設(shè)備生產(chǎn)的世界知名公司的全自動(dòng)生產(chǎn)線,包括正極板和負(fù)極板設(shè)備、電池卷繞和電池裝配以及化成、分選設(shè)備和質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備,生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高,質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備先進(jìn),測(cè)試手段齊全,為單體電池的性能一致性提供了有力的設(shè)備保證。
從以上幾點(diǎn)不難看出鎳氫動(dòng)力電池具有較大的市場(chǎng)前景。
4.2動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)分析
作為啟動(dòng)型電源的傳統(tǒng)的鉛蓄電池由于其性價(jià)比高、大功率性能優(yōu)異、性能可靠等優(yōu)勢(shì),在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍不會(huì)被其它系列的電池所替換;在輕度混合的油電混合動(dòng)力車以及牽引、搬運(yùn)等部分純電動(dòng)車輛中,仍將是主要電源之一;鉛蓄電池在生產(chǎn)水平落后的國家仍然是電動(dòng)自行車電源的主要電源。但是其在環(huán)境保護(hù)以及替代產(chǎn)品出現(xiàn)的情況下,未來的發(fā)展受到制約。作為電動(dòng)工具電池的鎘鎳電池雖然在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)被淘汰,但是其未來發(fā)展仍受到歐盟等國家對(duì)于環(huán)境污染問題重視的制約,歐盟等國家已經(jīng)針對(duì)鎘鎳電池制定了禁止其作為動(dòng)力電池使用的產(chǎn)業(yè)政策。電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的主要電源——?dú)滏囯姵兀m然在今后一段時(shí)間仍存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也隨原材料價(jià)格上漲以及一系列技術(shù)性問題的存在而下降。由于存在技術(shù)不成熟和成本高等問題,現(xiàn)今的動(dòng)力電池主流產(chǎn)品在未來的一段時(shí)間內(nèi)還不能被燃料電池等新型電池取代。鋰離子電池作為小型動(dòng)力電池在原材料產(chǎn)業(yè)化、性能不斷提升的前提下,價(jià)格不斷降低,將快速發(fā)展成為動(dòng)力電池的主流產(chǎn)品。同時(shí),鋰離子電池的安全性隨著其新型正極材料(LiMn2O4、LiFePO4等)研發(fā)成功和產(chǎn)業(yè)化得到保證,成本也大幅度下降。日本等國家已經(jīng)開始批量使用這些小型動(dòng)力電池。但大容量電池(特別是LiCoO2系列)的安全性問題仍需進(jìn)一步探討。動(dòng)力型鋰離子電池性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將越來越顯現(xiàn)。隨著新型材料和電池的規(guī)?;a(chǎn),電池價(jià)格下降的空間較大,售價(jià)在近幾年內(nèi)有望達(dá)到2元/Wh以下,遠(yuǎn)期可達(dá)到1~1.5元/Wh,綜合使用成本有望接近鉛蓄電池。LiMn2O4和LiFePO4將成為最有希望的鋰離子正極材料,這些材料雖然具有弱點(diǎn),但仍可通過摻雜等技術(shù)手段得到改善和突破。日本配備鋰離子電池的電動(dòng)自行車已批量投放市場(chǎng);國內(nèi)蘇州星恒源等公司已批量投產(chǎn)電動(dòng)自行車用鋰離子電池。配備鋰離子電池的混合動(dòng)力車已在多個(gè)國家(包括中國)試驗(yàn)或批量應(yīng)用試驗(yàn)。動(dòng)力鋰離子電池的性能將會(huì)有新的突破,成本有望大幅度下降。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)政策將有利于鋰離子、氫鎳等“環(huán)保型”電池的發(fā)展。國內(nèi)外對(duì)含有害物質(zhì)電池的管理要求的提高,將使含鉛、鎘等重金屬電池的經(jīng)營成本提高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降,也給“環(huán)保型”電池帶來發(fā)展機(jī)遇。
5總結(jié)
動(dòng)力電池具備廣闊的市場(chǎng)前景,影響其產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素在于動(dòng)力電池的技術(shù)成熟度、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)成本以及對(duì)環(huán)境的破壞。而技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品售價(jià)是阻礙新型動(dòng)力電池商業(yè)化發(fā)展的主要因素,但是新型動(dòng)力電池的發(fā)展可能會(huì)由于新材料的產(chǎn)生和新材料技術(shù)的進(jìn)步而突破常態(tài)。只有將技術(shù)相結(jié)合,動(dòng)力電池才能夠突破市場(chǎng)。作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程,電動(dòng)車技術(shù)需要依靠多學(xué)科的有機(jī)結(jié)合,如電子、電化學(xué)、自動(dòng)化、機(jī)械、材料工程等學(xué)科。
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