第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
1、產(chǎn)品定義
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池一般由電池蓋、正極、隔膜、負(fù)極、有機(jī)電解液、電池殼等幾部分構(gòu)成。動(dòng)力電池分為：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、納硫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池、飛輪電池、氫燃料電池等。
2、產(chǎn)品性能
動(dòng)力電池具有以下特點(diǎn)：
1）高能量(EV)和高功率(HEV)；
2）高能量密度。美國(guó)汽車電池聯(lián)合會(huì)(USABC)制定的電動(dòng)汽車電池中長(zhǎng)期目標(biāo)，質(zhì)量比能量要達(dá)到80~100Wh／kg(中期)和200Wh／kg(長(zhǎng)期)；
3）高倍率部分荷電狀態(tài)下(HRPSOC)的Ñ環(huán)使用(HEV)；
4）工作溫度范圍寬(-30~65℃)；
5）使用壽命長(zhǎng)，要求5~10年；
6）安全可靠。
3、應(yīng)用特點(diǎn)
動(dòng)力電池的應(yīng)用范圍較為廣闊，主要應(yīng)用領(lǐng)域有：
1）大型電動(dòng)車輛：公交車、電動(dòng)汽車、景點(diǎn)游覽車及混合動(dòng)力車等；
2）輕型電動(dòng)車：電動(dòng)自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動(dòng)輪椅等；
3）電動(dòng)工具：電鉆、電鋸、割草機(jī)等；
4）遙控汽車、船、飛機(jī)等玩具；
5）太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備；
6）UPS及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈(安全性最好)；
7）替代照相機(jī)中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池（尺寸完全相同）；
8）小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
根據(jù)動(dòng)力電池的使用特點(diǎn)、要求、應(yīng)用領(lǐng)域不同，國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池的研發(fā)歷史大致如下：
1、鉛蓄電池
主要是閥控式鉛蓄電池(VRLAB)。其優(yōu)點(diǎn)是大電流放電性能良好、價(jià)格低廉、資源豐富、電池回收率高。在電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車上廣泛應(yīng)用；缺點(diǎn)是質(zhì)量比能量低，主要Ô¬材料鉛有污染。新開發(fā)的雙極耳卷繞式VRLAB已¾通過HEV試用，其能量密度比平板涂膏式鉛蓄電池有明顯提高。
2、堿性蓄電池
如Cd-Ni電池，MH-Ni電池。Cd-Ni電池由于鎘的污染，歐盟各國(guó)已禁止用于動(dòng)力電池；MH-Ni電池價(jià)格明顯高于鉛蓄電池，目前是HEV的主要?jiǎng)恿﹄姵?。日本松下能源公司已為HEV提供了1000萬(wàn)只以上的MH-Ni電池。由于價(jià)格問題，MH-Ni電池應(yīng)用于電動(dòng)自行車上缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
3、代電池
Li-ion電池(LiB)和聚合物L(fēng)i-ion電池(PLiB)，其能量密度高于VRLA電池和MH-Ni電池，質(zhì)量比能量達(dá)到200Wh／kg(PLiB)，單體電池電壓高(3.6V)，若解決安全問題，將是最具競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)力電池。
4、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)
其特點(diǎn)是無污染，以H2和O2或甲醇作為燃料，直接轉(zhuǎn)化為電能作為車載動(dòng)力。而鉛蓄電池、MH-Ni電池和Li-ion電池均屬于電能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能裝置，電池本身并不能發(fā)出電能，必須對(duì)電池進(jìn)行充電，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，在使用時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茏鳛檐囕d動(dòng)力。所以這類電池目前仍然要消耗由礦物燃料發(fā)出的電能。
燃料電池是車載動(dòng)力最¾濟(jì)、最環(huán)保的解決方案，但是要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有許多問題需要解決，如價(jià)格昂貴(采用貴金屬鉑、銠作為催化劑)、氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸和電池壽命的問題。
2002年，美國(guó)又推出“FreedomCar&VehicleTechnology”計(jì)劃，其中HEV用動(dòng)力電池的比功率為625W／kg。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)仍要做出很大努力。
目前，世界各國(guó)主要以鋰離子動(dòng)力電池研究為發(fā)展方向。我國(guó)在這方面的技術(shù)水平還比不上發(fā)達(dá)國(guó)家，但是已經(jīng)加大了投資力度去研究鋰離子動(dòng)力電池。略……
第三節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國(guó)動(dòng)力電池正處于快速發(fā)展階段，技術(shù)水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距。但是，在動(dòng)力電池的技術(shù)研究及應(yīng)用方面也取得了很大的成績(jī)。
近年來，我國(guó)克服了一系列技術(shù)難題來研究動(dòng)力電池，現(xiàn)在，對(duì)動(dòng)力鉛蓄電池、鎳-金屬氫化物(MH-Ni)動(dòng)力電池等研究比較成熟，也成功應(yīng)用于電動(dòng)汽車、自行車、摩托車等。其中，國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車鉛蓄電池分為兩類：AGM-VRLA電池和GeL-VRLA電池。AGM-VRLA電池是市場(chǎng)的主流，約占95％以上，Gel-VRLA電池的市場(chǎng)份額不足5％。
十五”規(guī)劃早期，我國(guó)已經(jīng)開始支持鋰電池的開發(fā)項(xiàng)目。我國(guó)鋰電池技術(shù)基礎(chǔ)較好，雖然在產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平上與日本有點(diǎn)差距，但領(lǐng)先于其他國(guó)家。近5年來，我國(guó)在逐步加強(qiáng)研發(fā)大功率的車用鋰電池技術(shù)。目前，我國(guó)對(duì)磷酸鐵鋰做為正極材料生產(chǎn)鋰離子動(dòng)力電池的研究處于發(fā)展階段，由于鋰電池?fù)碛械V廣闊的發(fā)展前景，因此國(guó)家非常重視鋰離子動(dòng)力電池的開發(fā)、研究。
第四節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
目前，鋰電池成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。以此為例來闡述其工作原理及工藝流程。
1、工作原理
1）充電過程
如下圖所示，一個(gè)電源給電池充電,此時(shí)正極上的電子e從通過外部電路跑到負(fù)極上,正鋰離子Li+從正極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)負(fù)極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
正極上發(fā)生的反應(yīng)為：LiCoO2=充電=Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)
負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)：6C+XLi++Xe=====LixC6
聚合物鋰離子電池原理
2）電池放電過程
放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實(shí)是在外電路加一個(gè)可以隨電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實(shí)質(zhì)都是在電池正負(fù)極加一個(gè)電阻讓電子通過。由此可知，只要負(fù)極上的電子不能從負(fù)極跑到正極，電池就不會(huì)電池就不會(huì)放電。電子和Li+都是同時(shí)行動(dòng)的，方向相同但路不同，放電時(shí)，電子從負(fù)極經(jīng)過電子導(dǎo)體跑到正極，鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。
2、工藝流程
聚合物鋰離子電池工藝流程圖
第五節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)分析
目前，從市場(chǎng)需求、能源發(fā)展及環(huán)保角度看，未來世界各國(guó)都會(huì)加大對(duì)動(dòng)力電池的研究，尤其是鋰電池，使其技術(shù)性能更高，應(yīng)用的范圍更廣。
根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)狀況和需求結(jié)構(gòu)，我國(guó)將加大對(duì)鋰電池研究的投入。未來技術(shù)的研究趨勢(shì)主要是：研制開發(fā)高功率型和高能量型鋰離子動(dòng)力蓄電池及蓄電池系統(tǒng)，開展產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)工藝、一致性控制與成本控制技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的可靠性、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn)考核。同時(shí)要研究鋰離子動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)技術(shù)。例如SOC估算方法與動(dòng)態(tài)估算精度研究，故障診斷模式研究，管理模塊軟硬件開發(fā)，系統(tǒng)可靠性、電磁兼容性優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)考核等。此外，研究鋰離子動(dòng)力蓄電池正負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。主要包括：材料的安全性，材料摻雜改性和表面修飾技術(shù)，材料制備工藝技術(shù)，規(guī)模生產(chǎn)及成本控制技術(shù)研究。研究鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。主要包括：隔膜抗拉強(qiáng)度、耐氧化性能和質(zhì)量穩(wěn)定性的提升，隔膜制備工藝技術(shù)，規(guī)模生產(chǎn)及成本控制技術(shù)研究。略……
第六節(jié) 消費(fèi)狀況分析及預(yù)測(cè)
2006年以來，我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，不僅是“十五”電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)通過驗(yàn)收，而且各地也不斷傳出電動(dòng)車研制、生產(chǎn)的新消息。比如，無錫安源汽車有限公司與澳大利亞BCI公司合作成功研制出混合動(dòng)力客車；山東中通客車公司的混合電動(dòng)客車下線；一汽和東風(fēng)的混合動(dòng)力客車獲國(guó)家汽車產(chǎn)品公告并投放市場(chǎng)；東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞和一汽宣布混合動(dòng)力轎車陸續(xù)投放市場(chǎng)，等等。在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。由于我國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的技術(shù)水平有了很大提高，所以上述這些電動(dòng)汽車中，有相當(dāng)大的一部分使用了我國(guó)企業(yè)自主生產(chǎn)的配套電動(dòng)汽車動(dòng)力電池。
而且許多電動(dòng)汽車企業(yè)除了汽車生產(chǎn)外，也涉足零部件、電子控制系統(tǒng)、集成技術(shù)等領(lǐng)域，初步形成了產(chǎn)業(yè)鏈，我國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池經(jīng)常在企業(yè)內(nèi)直接被消費(fèi)，即企業(yè)應(yīng)用自行生產(chǎn)的電池裝配整車后銷往市場(chǎng)。
不過我國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的消費(fèi)也受到許多因素的制約，除價(jià)格因素外，促進(jìn)電動(dòng)汽車及配套動(dòng)力電池的消費(fèi)，還需要相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施支持環(huán)境。比如充電站網(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。而這些目前還都不具備，因而動(dòng)力電池消費(fèi)狀況受到了一定影響。如果能夠解決好這些問題，未來電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的消費(fèi)有可能取得突破。
第七節(jié) 價(jià)格趨勢(shì)分析
我國(guó)目前的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池主要處于研制開發(fā)階段，批量生產(chǎn)非常少。由于技術(shù)還在研究中，企業(yè)很難形成規(guī)模生產(chǎn)，所以生產(chǎn)時(shí)成本控制比較困難，生產(chǎn)成本較高。目前情況是電池價(jià)格占整車本身價(jià)格的三分之一左右，比如一輛電動(dòng)客車用400安時(shí)的鋰離子動(dòng)力電池的售價(jià)高達(dá)幾十萬(wàn)元。因而與使用傳統(tǒng)能源的產(chǎn)品相比，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的市場(chǎng)價(jià)格過高。
降低動(dòng)力電池的成本，進(jìn)而降低產(chǎn)品價(jià)格是今后行業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容。預(yù)計(jì)未來電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)品的價(jià)格一定會(huì)隨著技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)率提高而下降，不過在降價(jià)的同時(shí)必須提高質(zhì)量和使用壽命，這樣才能突出電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的優(yōu)點(diǎn)，使終端消費(fèi)者從長(zhǎng)期投資角度來考慮產(chǎn)品定價(jià)，從而提高競(jìng)爭(zhēng)力。
第八節(jié) 進(jìn)出口量值分析
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)還沒有形成完善的市場(chǎng)，企業(yè)基本上是以挖掘本土消費(fèi)需求為主要目的，還沒有余力關(guān)注國(guó)外市場(chǎng)，而且與國(guó)外產(chǎn)品相比，我國(guó)產(chǎn)品雖具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是質(zhì)量上還存在一些問題，在對(duì)外貿(mào)易中很難占據(jù)優(yōu)勢(shì)，所以發(fā)展出口貿(mào)易的動(dòng)力不足。受上述因素影響，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)品出口量很少。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)品雖然質(zhì)量不高，但基本可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)該類產(chǎn)品的要求，應(yīng)用上不存在太大問題，而且我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)剛剛興起，還沒有培育出成熟的消費(fèi)市場(chǎng)，所以整體需求量不大，對(duì)國(guó)際高端產(chǎn)品的需求更少，因此電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的進(jìn)口量也比較少。略……
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