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文档简介
吉安至井冈山高速公路预可行性研究报告PAGE··1PAGE144新能源电动汽车锂电池及产业链项目可行性报告书广西明皇国际贸易有限公司公司简介广西明皇国际贸易有限公司为民营有限责任公司,法定代表人宁海珍,成立于2009年9月9日,经营范围:电子产品、燃料油、建筑材料等,计划2014年投资崇左新能源汽车锂电池及产为链项目,组建崇左新能源产业有限公司经营范围有电子产品的技术研发及咨询服务,锂离子电池、纯电动汽车动力总成生产销售,主要生产销售国家扶持的高新科技环卫项目,”动力型锂离子电池及动力车动力总成”,技术是北京神州巨电新能源技术开发有限公司的专利,目前处地世界领先地位,在国内也是最先进的。具有工作电压高(是镍镉电池氢一镍电池的3倍)比能量大(可达165WH/KG)是氢镍电池的三倍)体积小;重量轻;循环寿命长;(而其它电池一般充电在500次以内,寿命两三年),锂离子电池充电为2500次以上,寿命行程50万公里自放电率低;无记忆效应;无污染等。轿车一次充电可行驶300—500公里,大型客车一次充电可行驶600——1200公里,而其它电池充电一次一般不超过200公里,锂电池充电时间380V的15分钟即可充满。如220V则要4——6小时。吨百公里耗电在5度以下。锂离子电池批量生产条件已成熟。锂离子电池将为备用电源、储能电池、电动车(汽车、摩托车、叉车、自行车、搬运车等)、风力发电均衡电源、智能电网、分布式电源系统、风光发电系统、UPS电源、通讯基站、军用后备电源、太阳能灯及草坪灯等。太阳能发电储放电、风力发电储放电和国家电网用电低谷储电,用电高峰放电解决难题。公司正在加紧项目建设融资,争取在2014年6月启动建设,2015年6月投入生产。项目投资计划,总投资100亿元,用地约3000亩,总建筑面积160万平方米,其中:建60条锂离子电池生产线,年产974万只锂离子电池,30亿安时。投资60亿元;60条动力总成生产线,年产6万套纯电动汽车动力总成,投资36.9亿元;40个地级市销售改装网点,一个崇左神州巨电新能源利用研究所(产品检测中心),投资1亿元,随着生产线的逐步建成投产,每年的产值税利将会逐年提高,全部完成后。年产值500亿元以上。公司主产基地位子广西西南部.交通枢纽发达,是西江经济走廊新兴的重要中心城市,地理坐标为东经109度11秒—110度数0秒;北伟22度39秒—24度02秒之间,现辖凭祥市、大新县、江州区、宁明县、龙州县,离南宁市120公里,离出海大通道60公里,优越的地理位置使其成为西南地区与华南沿海地区水陆交通联运枢纽。广西明皇国际贸易有限公司崇左市大容量固态聚合物动力锂电池新能源电动汽一产业链中国高科技产业化研究会北京神州巨电新能源科技有限期公司广西明皇国际贸易有限公司广西南宁吉轩安全设备有限公司广西神州巨电明皇新能源电动汽车产业有限公司(筹)必要性锂离子电池为动力模块的纯电动汽车一举三得·电代石油、2009年中国进口l.9亿吨石油,60%用于汽车消耗。·减少C02气体排放,哥本哈根协议,东京协议中国政府减排40%C02的承诺。·电网低谷电应用,可作为3000万辆以上纯电动车动力。(中国具发展纯电动车的优势)单体大容量固态聚合物动力锂电池优势为了克服上述现象,最好的办法就是尽可能采用尺寸接近动力模块要求的单体大容量的电池,尽量减少单体电池组成所并联的数量。通过上述论述,在纯电动汽车选用动力模块时,单体大容量动力周态聚合物锂离子电池与目前业内多采用的10ah以下小容量多并联实现的电池成组用于纯电动汽车上的技术性及安全性具有如下明显优势.·安全性好·故障率降低·电源管理系统可控·电池组装设计简洁、多样化·便于大规模生产和标准作业第一期投资50亿人民币,注册资本2亿元人民币,组建广西神州巨电明皇新能源电动汽车产业有限公司·打造年产十亿安时中国最大的单体大容量固态聚合物动力锂电池产业基地。基地的建成可形成年产值200亿元人民币。二期投资50亿元人民币一、形成年产30亿安时大容量固态聚合物动力锂电池产业化基地。二、建设年生产一万纯电动大巴和五万辆以上小汽车、商务车等;形成500亿元人民币以上的市场销售。(大动力锂电池)、(空气发电)当今最先进的高科技节能项目简介《节能减排、低碳环保》是党和国家和英明决策,用实际行动贯彻执行我国能源战略才是一个好公民、好企业,为此,我们引进了当今最先进的《大动力锂电池》生产技术和《空气发电》专利技术,这两项技术配套起来,可以制造出50万公里不用油的大汽车和大轮船,可以建立起不用煤、不用水的《空气动力发电站》等锂电池产业链系列产品。我们的高科技项目得到了崇左市发展和改革委员会的高度重视,批准我们总投资100亿元在崇左城市工业园征地3000亩生产锂电池和空气发电专利的产业链系列产品,现将锂电池和空气发电专利两个项目的用途、效益,规划简介如下:第一个:锂电池项目:我们从北京中关村引进的大动力锂电池生产技术是一流的,不仅是用于摩托车、汽车、还可以用于军事的潜艇导弹。目前广西“锂电池生产厂”还是个空白,我们开发起来了,主要用于新建“锂电池汽车厂”。“锂电池摩托车厂”“锂电池轮船厂”及锂电池家用电器等产品。第二个:空气发电专利项目:本项目开发前景十分美好:一、本空气发电机于11月18日成功在云南举行了现场发电演示的“新闻发布会”到会的专家、领导、企业家一致高度赞扬本空气发电机项目好。二、本空气发电机1立方米大,每小时发电1200千瓦,按日发电20小时,年发电330天,电费按0.3元度计算,即一年收入为1200度×20小时×330天×0.3二二日发电2.4万度,年发电792万度,年收入已237万元。本机可以几台、10台、100台、1000台联网发电。三、我们拟在广西建设哪些内容。1、建设1个年产1万台的空气发电设备生产厂。(台利5万:年利5亿元)2、建设3个1000台机的大型发电站即:1000×237万元×3个年收70亿元3、在钦州建设1个50万公里不用油的造船厂。即船上安装大动力锂电池和空气发电机,二者连接边发电、边冲电、边航行。4、在柳州建设1个50万公里不用油的“大客车制造厂”即在车上后排安装上空气发电机,再连按车底的锂电池边发电、边冲电、边运行。(为何车船都是走50万公里呢,因为锂电池的使用寿命只有的50万公里。用了50万公里后再换新的锂电池即可,船车都不可报废),此种船车在国内首创,其市场极大,效益不可估量。5、在全区各县建100台小发电站50个,一年收入100亿元以上。全国务省都可以开发本项目,市场巨大、前景美好。以上各项目都建成之后,每年利润100亿元。方便人民,增强税收、安置就业,是个利国利民利企业的好项目。四、为确保该项目相应配套的材料,明皇公司收购敦化金峰台缘有限公司武岩矿和玄武岩矿加工厂,这个矿可开采100年。五、本项目技术是中国高科技产业研究会提供。六、合作单位:中国高科技产业研究会,神洲巨电科技有限公司。目录100亿新能源锂电池产业项目链投资规划………………1A、年产30亿安时锂离子电池项目……2一、项目背景……………2二、研究结论……………4三、主要技术经济能源表………………10四、新能源电动汽车产能背景…………10五、新能源电动汽车发展,汽车的发展未来…………13六、新能源电动汽车在国内发展状况…………………15七、电动汽车发展的关键技术…………22八、锂离子电子原理技术及发展概况…………………24九、拟建项目需要的主要原材料锂矿资源……………32十、机遇与挑战…………33十一、市场分析与建设规模………………34十二、本项目建设规模……………………36十三、建设条件与厂址选择………………37十四、技术方案……………4l十五、动力型锂电池生产方法……………42十六、技术参数和工艺流程………………43十七、本项目技术路线的创新性…………44十八、本项目锂电生产过程中的关键控制点……………45十九、主要工艺设备选择…………………48二十、主要原材料、燃烧、动力消耗指标………………49二十一、主要生产车间布置方案………49二十二、土建工程………5l二十三、其他……………52二十四、环境保护与节能………………52二十五、治理措施………55二十六、企业组织和管理………………59二十七、项目实施进度安排……………69二十八、财务主要评价和国民经济评价………………73二十九、社会评价………76三十、问题和建议…………79B、年生产6万台套电动汽车动力总成………………79一、项目背景……………79二、研究结论……………81三、主要技术经济指标表………………86四、项目背景和发展概况………………87五、电动汽车发展的关键技术…………99六、动力型锂离子电池产业发展状况…………………100七、电动汽车动力总成发展状况………100八、市场分析与建设规模………………101九、建设条件与厂址选择………………104十、技术方案……………107十一、环境保护与节能……………………115十二、企业组织和管理……………………121十三、项目实施进度安排…………………128十四、投资估算与资金筹措………………131十五、财务评价和国民经济评价…………134十六、社会评价……………136十七、问题和建议…………139100亿新能源锂电池产业项目链投资规划(一)建设单位广西明皇国际贸易有限公司,地址南宁市西乡塘区安吉大道38号安吉新城6栋1号,邮编53000,法人代表:宁海珍。(二)项目基本情况我公司与之合作的北京神州巨电新能源有限公司,持有的国家重点扶持的高新技术绿色环保项目——动力型锂电池生产及纯电动汽车配套的电动车动力总成生产,引入崇左市,这对广西及崇左市的产业布局及占领高新技术产业高地,起着重作用。纯电动汽车的关健技术是动力型电池,北京神州巨电新能源技术开发有限公司的锂离子动力电池目前处于世界领先地位,在国内也是最先进的。具有工作电压高(是镍镉电池氢一镍电池的3倍)比能量大(可达165WH/KG)是氢镍电池的三倍)体积小;重量轻;循环寿命长;(使用其它电池一般充电在500次以内,锂电池充电为2500次以上,寿命行程50万公里)自放电率低;无记忆效应;无污染等。轿车一次充电可行驶300—500公里,大型客车一次充电可行驶600—1200公里,而其它电池充电一次一般不超过200公里,锂电池充电时间380%7的15分钟即可充满。如220V则要4—6小时。吨百公里耗电在5度以下。锂离子电池批量生产条件已成熟。锂离子电池将为备用电源、储能电池、电动车(汽车、摩托车、叉车、自行车、搬运车等)、风力发电均衡电源、智能电网、分布式电源系统、风光发电系统、UPS电源、通讯基站、军用后备电源、太阳能灯及草坪灯等。太阳能发电储放电、风力发电储放电和国家电网用电低谷储电,用电高峰放电解决难题。如何最快投入生产,抢占市场,是锂电人面临的课题。本项目总投资100亿人民币,全部建成后,有60条锂电池生产线,年产974万只锂电池30亿安时。有60条动力总成生产线,年产6万套纯电动汽车动力总成,有40个地级市销售改装网点,一个北京神州巨电明皇新能源技术开发有限公司(产品检测中心),用地约3000亩,总建筑面积1,596,648平方米(含生活区),随着生产线的逐步建成投产,每年的产值税利将会逐年提高,全部完成后。年产值435亿元以上,增值税和附加税30、45亿元,企业所得税12、56亿元,企业税后利润39、89亿元,直接使用人员约2748人,各销售网点用工共800人。以下分别论述锂离子电池及动力总成的可行性研究报告:A、年产30亿安时锂离子电池项目(总投入63.1亿元)一、项目背景(一)项目名称年产30亿安时锂离子电池生产(二)项目的承办单位广西明皇国际贸易有限公司(三)项目的主管部门崇左市人民政府(四)项目拟建地区和地点崇左市工业园区(五)可行性研究报表编制依据本报告分析以可靠数据为基础,国家相关产业政策、法规及多种预测分析模型为依据。本报告的编制依据如下:1、《建设项目经济评价方法与参数》(第三版);,2、《国务院关于投资体制改革决定》(国发[2004]20号);3、《企业投资项目核准暂行办法》(中华人民共和国国家发展和改革委员会令2004年第19号);4、国家计委《投资项目可行性研究指南》2002年1月;5、国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录》(2005年版本);6、建设部、国家经济贸易委员会、国家技术监督局《关于加强动力型锂电池管理的暂行规定实施细则》;7、《特种设备安全监察条例》;8、《中华人民共和国节约能源法》;9、国务院《民用建筑节能条例》等。(六)研究工作概况中国高科技产业化研究会就项目可行性研究工作,组织工程技术及相关专业人员进行产业分析、市场调查,工艺分析、设备询价、到现场进行踏勘、收集资料,对“北京神州巨电新能源动力型锂离子电池项目”的技术可行性和经济可行性进行了充分的论证和分析,并按相关技术要求编制本项目可行性研究报告。本可行性研究报告重点研究的问题有:(1)项目建设的必要性和可能性;(2)项目工艺技术方案;(3)项目建设的经济分析评价及投资估算。二、研究结论(一)、项目建设的必要性(1)是国家走资源节约型,可持续发展道路的战略需要靠资源大量消耗来发展经济的模式必然带来资源的枯竭和发展的中止,按目前速度开发石油,已探明储量中国只能开采30年,解决石油替代能源迫在眉睫。作为城市主要空气污染源,传统燃油汽车的快速发展已越来越不能被环境所接受。汽车作为石油消费的大户,在能源和环境的双重压力下,已开始从传统内燃汽车向以电力为代表的新能源汽车战略转型,新能源汽车已明确成为未来汽车的发展方向,电动汽车是新能源汽车的主要代表。电动汽车关键部件为高性能动力电池,随着各种电池储能技术的发展、应用、竞争和比选,新型动力锂离子电池脱颖而出,已成为电动汽车未来的最主要能源,其快速地规模产业化对新能源汽车的发展和国家可持续发展战略的实施具有重要作用。(2)是崇左市抓住市场机遇,占领新兴绿色能源产业战略高地的需要。在国家科技项目重点支持和市场的双重推动下,新型锂离子动力电池在关键技术、关键材料和产品研究上都取得了重大进展。技术上的进步使动力锂电池性能得到明显提高,目前已能够广泛满足各方面使用要求;生产成本的持续降低使动力锂离子电池全生命周期使用经济性已远远超过传统的铅酸电池(虽动力锂电池采购成本仍高于铅酸电池),动力电池产品市场正处于从铅酸电池向新型锂离子电池产品快速升级过程中,巨大的市场使新型动力锂电池制造产业进入迅猛发展和产业规模化推广应用的历史新阶段。崇左,作为,西部开发的新兴城市,紧靠东盟的经济活动中心,广西北部湾开发区,具有得天独厚的地理优势,抓住市场机遇占领市场,将使崇左在新兴产业领域占领产业制高点,加快本项目在崇左的建设投产不但让广西受益,也可辐射珠三角地区。以及东盟各国(二)动力型锂电池市场分析1、政策在2005年《国务院政府工作报告》、2006年2月《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,2007年4月《高技术产业发展“十一五”规划》、2007年6月《中国应对气候变化国家方案》、2007年11月1日《新能源汽车生产准入管理规则》、2008年3月5日《政府工作报告》、2008年3月5日《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》等文件中,多次强调支持了新能源汽车的发展。多个地方政府也出台了相应的鼓励扶持政策,如深圳、上海对购买电动汽车都出台了激励政策和措施。随着国家节能减排和可持续发展战略的实施,对电动汽车的政策鼓励扶持还将进一步加强。作为电动汽车的关键部分—动力电池,迎来的发展的良机。2、市场规模新能源汽车已成为了汽车发展方向,电动车成为众多汽车企业竞相推出的新能源车的重点,预计2015年国内动力锂离子电池年需求88.2亿安时。3、竞争虽然国内锂离子电池投资者众多,但是由于市场的巨大,生产厂家尚难以满足市场对电池的需要,市场为卖方市场,但随着产能的提升,技术和成本的竞争将日益显著,部分技术和经济指标落后的产能将被淘汰。(三)神州巨电锂离子电池项目落户于崇左市的优势分析1、区位优势和区域低生产成本有助于本项目产品进军全国市场及国际市场.崇左,作为珠三角经济圈的腹地,西部开发的重点区域,广西北部湾,又为东盟的经济活动中心.在崇左建厂,产品有利于进入西南各省和东盟各国。同时崇左劳动力价格低,有利于降低生产成本。2、本项目产品符合当地产业布局,得到政府大力支持在广西还是一个空白点的锂电新能源产业.在崇左市的落户,将使广西的产业结构布局更合理,对推动西部开发的西南各省也会带来更大的发展生机.(四)、项目概况1)规模根据动力锂离子电池市场预测、当地碳酸锂的供应及其它相关条件,本项目拟建规模为年产动力型锂电池30亿安时,合计947万件。本项目占地2000亩,厂房等总建筑面积810824万平方米,包括动力型锂电池生产线配套设备及项目配套厂房等。2)原材料、燃料和动力供应本项目生产所需原材料主要包括隔膜、正极材料、负极材料、电解液等,除隔膜规划从韩国进口外,其它可以从国内购买,关键材料正极材料来自本国钽泥矿,而所需的其它动力供应、水源等可以当地解决。3)厂址神州巨电新能源动力型锂离子电池生产线项目厂址将落户崇左市,具体地址崇左市城市工业园区.总投资63.1亿元,总建筑面积810824万平方米,主要建设内容为锂电池生产车间30个(其中2个用于仓储,一个车间布置5条,共计60条生产线)(未含动力电机生产线和电控生产线,组装生产线,汽车部件生产线)4)项目工程技术方案本项目技术路线使用磷酸铁和碳酸锂作为主要原材料,采用独特的一步反应法制备导电性能优异的磷酸铁锂,主要先进性和创新性有:(1)避开了其它合成方法中使用磷酸二氢铵为原料,产生大量氨气污染环境的问题。(2)采用特殊的混料方法,使添加剂与锂源、铁源、磷源达到充分混合,而且无须干燥,直接进行煅烧。添加剂在后续的反应中即可以起到还原的作用,也能形成对磷酸铁锂颗粒的包覆作用,可以大大提高正极材料的导电性能。(3)本工艺采用干法混料,不用乙醇,不用干燥,减少工艺步骤、减少设备投资,降低成本,而且增加了生产过程中的安全性。(4)采用的工艺路线容易控制,工艺稳定性好,成本低廉,所用原材料和设备均来自国产,大大降低了产业化成本。容易实现大批量生产。(5)本项目采用全新工艺研制的磷酸铁锂材料克容量已达到或超过进口产品。按本项目技术要求在中国试生产线上生产的磷酸铁锂材料已经在国内多家电池厂家测试,产品性能已能满足要求,采用磷酸铁锂材料生产的锂离子电池已能被市场认可,因而该技术是成熟的。3、工艺与原材料该工艺特别考虑了原材料的适应性,可以使用的原料来源多样,尤其是实现了原料的国产化,所有原料均可在国内采购,且不是由单一供应商提供,保证了原料的供应及价格的合理。4、连续化、自动化情况工艺过程以半自动机械为主,主要的烧结工艺采用连续式生产,即考虑了机械的工作效率,也兼顾到人力资源的丰富,同时也降低了设备的维护费用。(五)环境保护本项目主要污染为排放少量弱酸碱,经过同期安装的专业环保设备中和后,将达到排放标准;本项目不外排废渣,生产废弃物将回收再利用,本项目所排放的废气为少量二氧化碳,基本不产生噪音和形成电磁污染。公司在厂区进行绿化,厂区车间周围及其他空地将种植花木及草皮,以提高绿化率,改善环境。(六)工厂组织及劳动定员公司组织机构各部门人员将设置总经理、副总经理、办公室、财务、生产、质检、工程技术、销售、警卫、司机、物流等岗位共计1388人。(七)项目建设进度项目投资确定后,二年内完成建设工作:2014年第四季度完成项目的前期工作,包括厂房设计、可行性研究报告编制工作、项目的立项、批复;2015年第一、二季度进行项目厂房建设和设备谈判工作;2015年第三、四季度完成项目厂房建设和设备购进工作,并开始进行设备制造安装;2016年第一季度设备安装完成,并开始进行人员培训工作;2016年第二季度人员培训工作完成,开始设备安装及验收工作;2016年7月项目开始投产运行;2016年12月底项目验收。(八)投资估算和资金筹措项目投资63.1亿元。(九)财务评价和国民经济评价本项目年产947万只,30亿安时动力型锂电池,经过财务测算和分析,经济收益如下:项目年平均值年营业收入456亿元,达产后年增值税及附加25亿元,企业所得税10.6亿元,年税后利润33.8亿元,项目具有良好的经济效益。税前财务内部收益率为88%,税后财务内部收益率为75%;税前投资回收期3.23年,税后投资回收期3.03年,包括建设期。本项目2016年7月开始试生产,2019年达产后还清全部贷款,本项目具有良好的经济效益。本项目达产后年产30亿安时动力锂离子电池,按每辆纯电动汽车使用2万安时容量电池计算,能生产15万辆纯电动汽车,本项目生产纯电动汽车的使用,将为国家节约每年节约35万吨汽油,每年减收169万吨二氧化碳的排放,相当于种植了146万亩(906.7平方公里)森林。项目建成将创造1388个工作岗位,为当地就业、创造和谐社会做出贡献。三、主要技术经济指标表主要技术经济指标表表1-1序号指标名称单位数据备注1生产规模万只9472产品品种安时30亿3总投资万元631000500固定资产投资万元480500流动资金万元1500004全部定员总计人13885主要原料、物料、燃料需用量1)磷酸铁锂吨/年60622)锂电解液吨/年42803)正负极材料吨/年77214)水万吨/年1105)电万KWh/年21806工程占地面积亩9807建筑面积m22741768年销售收入亿元3009项目净利润亿元27.310增值税及附加亿元40.0811年所得税亿元8.612全部投资回收期年3.03税后含建设期13贷款偿还期年42018年还清贷款财务内部收益率(全部投资)%75%所得税后综合评价,本项目经济效益较好,并具有较强的抗风险能力,应争取早日建成,发挥其社会经济效益。三、项目背景和发展概况一、新能源电动汽车产生的背景(一)传统内燃汽车的发展已难以为继1、能源危机与中国石油困局据资料显示,在技术与成本的限制下,预计世界石油蕴藏量只可再开采40年,天然气可开采62年,煤炭可开采270年,核能发电的燃料源自铀矿,预估尚可开采77年,惟考虑用过之核燃料回收再处理后重复运用,则其使用年数可增加五十倍,约可达3800多年。全世界依赖最深的主要能源-石油及天然气,在21世纪的前半世纪就将枯竭。从1993年开始,中国开始成为石油净进口国,并以每年递增1000-2000万吨的速度递增。2008年中国石油进口量达2.0067亿吨,当年中国油品消费量为3.86亿吨,2009年中国石油进口量2.19亿吨,当年石油消费量4.08亿吨。据专家估计,中国已探明的石油可采储量仅约为23亿吨,假如未来全部采用国产石油,即使国内产能能够保证,按2009年年消耗量计算,到2015年底,中国国内可采石油将全部告罄!目前我国石油对外依存度已超过50%,国内专家指出,当石油对外依存度超过70%,我国经济将受制于他人。用什么来驱动未来中国已成为一个严峻的课题。2、传统汽车工业与我国石油困局公安部数据显示,至2009年8月底,我国机动保有量为1.80亿辆。其中汽车为7.19亿辆,我国汽车销量每年以两位数比例增长,2009年我国汽车销售1364.5万辆,目前我国已成为世界第一\o""汽车生产和消费国,而每销售1000万辆汽车,将形成每年增加消耗2400万吨汽油,汽车交通石油消耗占我国成品油比例已超过三分之一,我国新增石油消费的60%用于汽车消耗,随着越来越多中国消费者购买汽车,到2030年,中国石油消耗量的80%需要依靠进口。石油资源的迅速枯竭、对外依存度的不断加大与我国汽车石油需求的日益加大形成了尖锐矛盾,我国未来的汽车石油保障面临严峻考验。3、传统汽车与全球气候变暖化石能源是指煤炭、石油与天然气燃烧所获得的能源,各类化石能源使用总量合计占全球现在使用能源总量的85%以上。大量化石能源燃烧所产生的二氧化碳等多种温室气体,由于温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,即“温室效应”,而导致全球气候变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁整个人类的食物供应和居住环境,人类的未来面临严峻考验。为统一行动,全球共同应对人类未来严峻考验,2009年12月7日—18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会,这是一次被喻为“拯救人类的最后一次机会”,192个国家的环境部长和其他官员们在哥本哈根召开联合国气候会议,就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议,这是继《京都议定书》后又一具有划时代意义的全球气候协议书,对地球今后的气候变化走向产生决定性的影响,全球将按统一部署来约束温室气体的排放。在联合国召开的气候变化峰会上,胡锦涛主席代表中国政府向国际社会表明了中方在气候变化问题上的原则立场,明确提出了我国应对气候变化将采取的重大举措。我国将高度重视气候变化问题,坚定不移地走可持续发展道路,从国情和实际出发,制定应对气候变化国家方案,积极推进经济和产业结构调整、优化能源结构、实施鼓励节能、提高能效等政策措施,不断增加应对气候变化科技研发投入,努力减缓温室气体排放,增加森林碳汇,建设资源节约型和环境友好型社会。2009年11月26日,中国正式对外宣布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。这是中国政府第一次对全世界公开承诺量化减排指标。这作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。由于以石油为能源的汽车的二氧化碳排放量占据总二氧化碳整体排放量17%以上,作为碳排放大户,降低汽车碳排放是国家降低碳排放战略的重点对象。4、传统汽车与大气污染汽车是主要的大气环境污染源。汽车尾气中含有上百种不同的化合物,其中污染物除温室气体二氧化碳外,有固体悬浮微粒、一氧化碳、、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量重3倍。英国空气洁净和环境保护协会曾发表研究报告称,与交通事故遇难者相比,英国每年死于空气污染的人要多出10倍。在我国南方许多城市,汽车尾气已经超越工业污染成为大气污染的首要污染源,汽车尾气被市民评为“最不可忍受的污染物”。在位列我国第一批环保模范城的深圳市,大气污染中机动车尾气污染己占70%,每年排放的各种有害物质达20多万吨,并且还在以每年超过20%的速度上升。控制汽车污染,成为每年该市“两会”的热点话题。五、新能源电动汽车代表汽车产业的发展未来1、新能源技术的发展新能源(newenergysources)是指传统能源之外的各种能源形式,一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等,此外,还有氢能、沼气、醇醚类等。随着传统能源的日渐枯竭,新能源技术发展的重要性已提到前所未有的高度,它关乎人类的未来生存。新能源技术时代的到来对汽车能源技术提出了全新的要求,它要求汽车的能量储备状态不再以柴油、汽油等化石能形式,在依赖化石能的汽车内燃发动机时代,中国内燃机能源技术落后于世界先进水平较大距离,而在新能源时代,全世界汽车能源技术站在了同一起跑线,在电动汽车领域,中国已经抢跑。2、电动汽车将引领新能源汽车发展潮流新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。在所有新能源汽车技术中,以纯电动汽车为代表的新能源汽车的发展受到全球广泛关注,由于纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高、能源传输方便(电网)的显著特点,新能源汽车主流产品将以储备电力做为动力源已逐渐成为共识,它已成为解决城市化中汽车问题的主要途径。为给电动汽车的发展铺路,国家电网已经在全国城市中开始大规模充电站建设和充电设备建设。到2010年年底,国家电网规划在27个省市建设75座充电站和6209个充电桩;2011-2016年,电动汽车充电站规模将达到4000座,初步形成电动汽车充电网络;2016-2020年,电动汽车充电站规模将达到一万座,同步全面开展充电桩配套建设,建成完整的电动汽车充电网络。3、电动汽车发展国家规划2010年10月18日《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》正式发布,为应对未来传统能源危机和全球气候变化调整,国家已将新能源和新能源汽车列入未来国家七大新兴战略产业,其它战略性新兴产业为节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新材料产业。由工业和信息化部牵头制订的《节能与新能源汽车发展规划(2011-2020年)》显示,中央财政将在未来10年中,投入巨资支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广,资金数额达到上千亿元,《规划》主要从研发生产、市场推广、售后服务和回收利用等各个环节入手,制定了相应的产业政策、财政政策、税收政策、投融资政策。以电动汽车为首的新能源汽车已成为“十二五”期间的重点扶持对象。2010年,中央财政、各地方财政纷纷明确拿出“重金补贴+政府扶持”的双重刺激措施。按照初步规划,未来中国将投资1000亿元支持新能源汽车产业的发展,未来10年是中国汽车产业由石化燃料驱动向电力驱动转变的关键时期。二、新能源电动汽车在国内外发展状况汽车诞生至今已有100多年的历史了,在以内燃机为动力源的前提下,就目前技术水平,无论是众多的代用清洁燃料,如乙醇,二甲醚,生物柴油等;还是非常有前景的新的燃烧模式,如均质压燃,分层压燃,低温燃烧等都在降低油耗和排放方面存在局限。电动汽车的动力源是电池,相对于以燃料为动力的车辆是清洁的,同时噪声污染也小得多。电动汽车还有一个独特的优点,就是它的制动能量能够被回收。传统车辆制动时,汽车的动能完全消耗在制动盘和轮毂的摩擦热中。而电动汽车制动时可以利用反拖电机为蓄电池充电,即大部分动能转化为电能。目前开发的电动汽车可分为三类:纯电动汽车燃料电池汽车和混合动力电动汽车。纯电动汽车是依靠蓄电池作为唯一驱动能源的汽车,为蓄电池充电的电能来源灵活多样,即可来源于传统的化石能,也可以来源于太阳能、风能、潮汐能等新能源,电动汽车目前的主要问题蓄电池储能的相对不足。燃料电池汽车是依赖将燃料中化学能直接转换为电能提供驱动的汽车,燃料电池汽车,一般燃料为氢或者甲醇,使用氢作为燃料,汽车在行驶一段里程后需象加汽油一样加氢,而氢为世界上最氢气体,高度易爆,难以储存,运输存在风险,广泛设置加氢站技术上实施难度大;而甲醇虽然为液体,运输危险与汽油相当,燃料电池产物中依然包括温室气体,除能量利用效率高外,未能解决传统汽车燃烧带来的环境问题,并且大规模的甲醇供应也存在困难。混合动力车则是为解决蓄电池能量不足,除蓄电池外依然保留有一个小型传统内燃发动机的汽车,混合动力汽车一定程度上可以视为纯电动汽车在动力电池技术在发展过程中蓄量不足的权益之计。从上述分析,随着蓄电池技术的发展,电动汽车的未来必定是由纯电动汽车主导,目前媒体中所指的电动汽车,即为纯电动汽车。1、国外电动车的发展历程从20世纪70年代起,世界发达国家均投入巨资进行电动汽车的商业化开发和应用。经历了基础研究、关键技术突破、产品开发和试验,车队和小区域的试用,现在正在转入小批量商业化生产和实际应用探索的阶段。美国政府以能源部为中心,在电动汽车的研制开发过程中连续的逐年递增投入资金1976年美国制订了电动车辆研究计划。1984-I985年美国能源部拨款1900万美元支持电动车的研制。据美国电动汽车协会(ElectricVehicleAssociationoftheAmerica)1995年发表的统计数据,美国有190家电动汽车研发、生产企业。通用的电动车第二代EV1与1996年开始小批量商业化生产。至2000年大约售出II10辆。福特公司2002年推出全新的THINK都市车。不过近些年由于纯电动车的价格太高且续驶里程未能满足使用者的需求,因此诸如EV-1,ChryslerEPIC等已相继停产。然而美国国家实验室还继续进行纯电动汽车的先进驱动系统、先进电池及其管理系统等的深入研究。另外小型、低速、特种用途的纯电动汽车也在不断的发展。欧洲各国成立了欧洲电动汽车协会,并得到欧洲经济委员会的支持和资助。法国的标致一雪铁龙与雷诺两大汽车公司一直在积极研制电动汽车,1990年JS和C25电动货车投人生产,1995年标致和雪铁龙电动汽车投入生产。法国在电池、电子控制和电机技术等电动汽车技术方面列世前茅。1992年德国政府拨款2200万马克,在吕根(Rugen)岛建立欧洲电动汽车试验基地。戴姆勒公司计划在2010年推出小型车Smart品牌和豪华车梅塞德斯一奔驰品牌的电动车。目前ElectricSmart在欧洲部分城市已有运行。日本政府一直很重视电动汽车的发展,很早就制定了电动汽车发展计划。1991年通产省制定了第三届电动汽车普及计划,用于推动电动汽车的普及与应用,日本各汽车制造商均开始了纯电动汽车的开发。1997年后日本汽车制造商推出了装载镍氢、铿离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末,丰田公司研制出RAV4型纯电动车。尼桑汽车公司1998年在日本和美国销售的Ahra-EV公司自己开发的铿离子动力电池,使用寿命约为10年。三菱公司在1999年底展出的FTO-V上,装备了新开发大容量、高输出的铿离子电池和大功率的永磁同步电动机。目前世界各国政府和著名的汽车制造商都在如火如茶的进行电动汽车产品的开发,其中以美国的蓝鸟客车公司、英国的FRAZER-NASH公司为代表的电动客车和电动轿车已经上市,在英国已有4万多辆电动汽车在使用。法国则是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一,成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会,在巴黎和拉罗谢尔已经建立了比较完善的纯电动汽车充电站网等纯电动车运行需要的基础设施,制定了优惠的支持和激励使用电动汽车的政策,且己经初步形成了纯电动汽车运行体系。在近年的国际性大型运动会上,电动汽车也成为各国展示其科技实力和环保意识的工具之一。亚特兰大奥运会使用了美国蓝鸟客车公司生产的纯电动客车作为公务和电视转播车,悉尼奥运会购买了英国FRAZER-NASH公司的近400辆电动客车作为接送运动员车辆。2、国内电动汽车的发展自“八五”以来,我国在电动轿车、电动公交客车、电动车辆系统设计与开发、子系统与零部件研制、能量存储装置、示范运行和标准制定及政策研究等多方面都取得了诸多成果。对今后电动汽车技术和产业的发展,奠定了良好的基础。十五期间,科技部设立电动汽车重大专项支持电动汽车的研究。作为国内汽车科技项目的一个探索,专项提出“三纵三横”研究开发布局。通过近五年的努力,实现了纯电动汽车的小批量生产,开发的产品通过了国家汽车产品型式认证,纯电动汽车在特定区域的商品化运作广泛展开。同时建设了电动汽车整车及关键零部件检测基地。在政府政策的支持下,国内高效联合企业进行了大量的技术攻关和样车的试制,在不同程度上有相当大的突破,清华大学早在1996年北京国际EV展览会上就展出了EV6580型电动小客车,在那以后又为多家汽车制造厂商开发和研制了多种EV,HEV,FCEV等功能样车。其中的EV6580型电动小客车采用6500系列小型车进行改装,最高车速80km/h,80%放电续驶里程达到116.7km。之后清华大学又承担了国家高技术研究发展计划项目“燃料电池城市客车整车技术”等有关电动汽车的研究课题,研制出的燃料电池轻型客车己投入运行。北京理工大学承担了国家高技术研究发展计划项目和2008年北京奥运会电动车项目,同时承担北京市电动汽车示范运行管理中心的筹建和运行管理工作。以北京理工大学、北京理工科凌电动车股份有限公司、北京公交车厂和北方华德客车股份有限公司为团队的北京纯电动客车己顺利通过北京市公共交通总公司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的4种车型近40辆公交车已经投入北京市一区一线电动示范车队的示范运行。同济大学和上海燃料电池汽车动力系统有限公司等共同承建国家高技术研究发展计划电动汽车重大专项燃料电池项目,也已试制出“春晖一号”、“春晖二号”和“超越”系列混合动力电动车。西安交通大学在电动汽车关键技术领域研究开发了15项国家发明专利,正式授权5项。在电动汽车驱动控制和能量回收技术的研究中,率先将H鲁棒控制应用到电动汽车能量回收技术上。与传统的控制方法相比,H二鲁棒控制可以方便地同时考虑输入电压变动、负载扰动和其他非线性的补偿,显著提高了车辆的一次性充电的续驶里程。西安交大对电动汽车超级电容一蓄电池复合电源系统的研究表明,在市内道路行驶时,可以提高电动汽车续驶里程30%-50%。一汽进行了解放牌混合动力城市客车和红旗牌混合动力轿车的研制开发工作。其中混合动力客车列为国家“863计划”项目。解放牌混合动力城市客车具有纯电机驱动、发动机单独驱动、联合驱动和电机启动发动机,以及滑行再生制动5种基本工作模式。经转鼓试验台的性能测试结果表明,红旗牌混合动力轿车最高车速不小于160km/h,至1OOkm/h的加速时间为14秒,NEDC工况百公里油耗为4.9升,排放可达到欧III标准。东风电动车辆股份有限公司承担了个国家高技术研究发展计划的整车项目,己研制出的电动客车作为武汉市公交汽车投入使用。长安汽车联合清华大学等单位共同承担的国家高技术研究发展计划项目ISG混合动力长安轿车整车匹配项目,目前己经通过国家级验收。天津清源电动车辆股份有限公司与天津一汽等单位联合研发的纯电动车。在国家“十五”、“十一五”863重大项目支持下,重点开展电动汽车动力系统关键技术研发,己开发纯电动微型汽车、纯电动高速轿车、plug-in混合动力轿车以及混合动力公交客车4个动力系统平台。形成了年产6万辆纯电动轿车总装线和年产8万套动力系统的生产线。纯电动轿车已批量出口欧美,截至2008年,清源公司已累计出口各类电动汽车3000余辆。2009年比亚迪正推出一款纯电动汽车,比亚迪E6,每次充电后在60KM时速下可行驶400公里,综合路况也可行驶300公里,它的自重为2吨左右,车内设备和燃油汽车一样,百公里的用电为20度电、约10元人民币,加速性能优良。2009年,奇瑞在S18整车平台上推出S18电动汽车,为一款高速纯电动轿车,整车搭载了336V40Kw大功率电驱动系统,配备了40Ah高性能磷酸铁锂电池。利用220V民用充电即可,充电时间一般在4-6小时;也还可以进行快速充电,半个小时即可充到电池电量的80%,最高车速可以达到120Km/h,一次充电续驶里程可以达到120Km-150Km,每百公里耗电只有8千瓦时。2010年奇瑞推出QQ3EV纯电动汽车,售价仅5万左右,续航里程100公里左右,百公里耗电量不超过15度。北京奥运会、残奥会期间,有500辆纯电动、混合动力和燃料电池汽车为奥运服务,其规模超过历届奥运会,成为展示“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”理念的移动名片。500辆新能源车辆,均是我国863计划的自主创新研发成果,包括55辆纯电动大客车、25辆混合动力客车、75辆混合动力轿车、20辆燃料电池轿车、3辆燃料电池城市客车以及320多辆各类纯电动场地车。运行样车车型包括:北京理工的BK6122EV、中通纯电动客车、北客京华纯电动客车等。在2010年上海世博会上大量采用了电动汽车。江苏新日公司为世博会提供了110多辆四轮电动车和300多辆两轮电动车,四轮电动车采用锂电池,一次充电6小时后,可行驶80―100公里,电池使用寿命约3年,售价约15万元。此外,上海世博会还使用了61辆超级电容汽车,世博会期间在园区运送了将近4000万游客,为园内公共交通的运输做出了重要贡献。配合纯电动车辆运行的地面配套基础设施建设也取得了一定的成就。奥运期间北京建成了一套较完善的配套设施,包括为车辆提供能量补充的充电站及充电监控网络;对车辆的远程实时监控、运行数据自动化采集、记录和分析的电动汽车智能化管理系统;车辆日常维护、保养的综合服务体系。这套设施是国际上规模最大、充电机数量最多的电动汽车充电站,并首次实现了电池更换自动化。整个充电站占地面积5000平方米,站内布置240台9千瓦充电机。在奥运期间通过自动更换、机械实施分箱组合式快速更换,为50辆京华电动客车提供24小时电池充电、更换服务,以及相应的整车、电池维护保养服务。完善广阔的充电辅助网络的配备是纯电动车的运行和发展的关键。目前国家电网公司已经下发“加快各地充电站建设”的通知。明确支持加快在上海、北京、天津等大城市加快电动汽车充电站建设。在几大城市的首批充电站建成后,将成为“示范运行”的纯电动汽车补充电力的基站。全国范围内大规模建设电动汽车充电站网络展露曙光。目前国内自主研发的纯电动轿车和纯电动客车很多均已进行了国家质检中心的型式认证试验,各项性能指标均满足有关国家标准和企业标准的规定。纯电动轿车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标巳超过法国雪铁龙公司等国外大型汽车生产企业研制的纯电动轿车和厢式货车,初步形成了关键技术的研发能力。三、电动汽车发展的关键技术现代电动车是一个复杂的系统工程,它的理论基础是将汽车技术、电机技术、驱动技术、电力电子技术、能源存储技术和现代控制理论有机的结合起来,实现系统的集成优化。总结起来纯电动车开发的关键技术主要有以下几个方面:1、车用动力蓄电池技术目前主要限制电动汽车发展的是车用动力蓄电池,其比能量、比功率、循环使用寿命低和成本高。因蓄电池的性能决定了电动汽车的性能指标,能量密度决定电动汽车一次充电续驶里程,功率密度决定电动汽车的加速性能和最高车速。当前世界各发达国家都制定了相应的发展电动汽车动力蓄电池的计划,可作为电动汽车蓄电池的有很多种,如铅酸、镍镉、镍氢、钠硫、锂离子及燃料电池等,其中最有前景的是锂离子电池,尤其是性能优异的磷酸铁锂正极材料的产生和发展使锂离子作为未来新能源汽车动力电池的前景日益明朗。目前适合作为电动、混合动力汽车动力源的电池主要有铅酸蓄电池、镍氢动力电池以及锂离子动力电池,但我们认为未来的发展锂电池将成为主流动力电池,主要原因如下:铅酸电池虽然是目前应用最广泛、技术最成熟、唯一大批量生产和应用的动力电池,但其能量密度低、使用寿命短、充电时间长、笨重等特点决定了它不可能大规模用作新能源汽车动力电池,其使用范围目前主要局限于叉车、电动自行车及少部分电动客车等。镍氢电池目前技术上已经比较成熟,也是当前普通混合动力车的普遍配置,但这类电池自放电率高、低温性能差、能量密度和使用寿命也不尽人意,而且因为镍氢电池生产技术已基本成熟,电池性能提高和成本降低的空间非常有限,对于插电式混合动力以及纯电动汽车而言,这类电池仍显得性能不足。锂离子电池是上世纪90年代发展起来的新型储能电池,有重量轻、比能量和比功率高、体积小、循环寿命长、无记忆性、自放电率低、温度适用范围广等诸多优点,更符合插电式混合动力汽车以及纯电动汽车的要求。而且锂电池拥有较大的技术提升和成本下降空间,因此从中长期来看,锂电池将逐步实现在动力电池市场对镍氢电池的取代。2、高功率密度驱动电机技术电动车辆的驱动电机属于特种电机,它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有宽的调速范围及高的转速,足够大的启动扭矩,体积小、质量轻、效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。目前电动汽车所采用的电动机中,直流电动机基本上己被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代电动汽车所用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。当今世界巳研制出功率密度超过1kw/kg,额定点的效率大于90%的小型电动机,电机满足低速恒扭矩、大扭矩和高速恒功率的牵引控制要求。3、系统匹配设计及整车轻量化技术电动汽车由于车身质量、空间和能源的矛盾,因此在设计时必须考虑采用一定的措施来提高电动车的系统运行效率和整车的质量,以增加其续驶里程。4、电力驱动系统综合控制技术实现电动车各种驱动方案的关键技术是各驱动轮电机的调速控制和行驶系统的控制。四、锂离子电池原理、技术及发展状况锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来。在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ionBatteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫摇椅式电池。1、锂离子电池原理锂离子电池作为一种化学电源,指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之。锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶。锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入(intercalation)是指可移动的客体粒子(分子、原子、离子)可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。电子只能在正极和负极材料中运动。已知的嵌入化合物种类繁多,客体粒子可以是分子、原子或离子.在嵌入离子的同时,要求由主体结构作电荷补偿,以维持电中性。电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现,电导率在嵌入前后会有变化。锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关。嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料。锂离子电池的组成2、锂离子生产主要原材料(1)正极材料钴酸锂目前应用最广泛的锂电池正极材料,具有开路电压高、比能量大、循环寿命长等特点;生产的锂电池主要用于通讯数码类电池领域。钴价格昂贵,钴酸锂的毒性较大。目前技术上,容量已几乎发挥到极限。受资源等制约,有被替代之势。镍钴锰酸锂(三元)电化学容量高、循环性能好、成本低、具有三元协同效应;主要用于通讯数码类成本相对较低的锂离子电池领域。目前生产工艺相对成熟。我国镍矿品位低,露采比例很小,可采储量仅占总储量的10%,开采和冶炼的技术相对较为落后;选矿一般采用弱酸或弱碱介质浮选工艺,与先进技术有差距,开采和冶炼的成本居高不下。2010年预计中国镍消费量将达到40万吨/年以后,中国将成为世界最大的镍消费国。现在中国镍金属基础储量只有230万吨左右,近年来中国镍矿勘探没有重大进展,如果就按照这样消费下去的话,10年后中国的镍矿资源将逐渐消耗殆尽。镍金属原料的难以长期稳定供应,使难以代表二次电池的发展未来。锰酸锂研究已相对成熟,成本低,无污染,制备容易,安全性能好,理论容量低、循环性能较差,受电池体积小型化趋势的制约,主要用于动力电池、低成本电池领域。磷酸铁锂磷酸铁锂是目前最理想的正极材料理论容量相对较高,钴酸锂尽管能量密度较大,但最大的问题是安全性差,循环寿命短、难以作为汽车动力电池。锰酸锂安全性比钴酸锂好很多,但高温环境的循环寿命更差(500次)。磷酸铁锂因为高放电功率、成本低、可快速充电且循环寿命长,在高温高热环境下的稳定性高(300度高温以上才有安全隐患),具有很好的安全性能,因此,磷酸铁锂是目前最理想的锂电正极材料。各种正极材料的性能比较
钴酸锂镍酸锂镍钴锰锰酸锂磷酸铁锂容量(mAh/g)140-160170-180150-160100-120130-1501000
10001000500大于2000原材料资源贫乏较多较贫乏丰富丰富原材料成本高较低中低低安全性较差、保护电路设计复杂差,保护电路设计复杂较好好优异蕴藏量稀少较多较贫乏丰富丰富环保性较差较差较差好好工作电压/V3.8
3.2环保型有毒有毒有毒无毒无毒适合领域小型电池小型电池小型电池,动力电池小型电池,动力电池动力电池,超大容量电源正极材料的主要原材料—碳酸锂碳酸锂的生产分为锂矿提锂(成本约3万元/吨)和盐湖提锂(成本约2万元/吨),目前80%以上的采用盐湖提锂。智利、中国、巴西、加拿大占全球90%以上的锂资源储量。当前70%的碳酸锂由SQM(智利)、FMC(美)、Chemetall(德)生产,控制着定价权。国内碳酸锂储量较多,但便于开采和提取的不多。主要分布点为青海盐湖、西藏扎布耶盐湖、江西云母矿(宜春钽铌矿)。中信国安和西部矿业在青海盐湖都有工厂,主要是提钾。该湖的氯化镁含量高,提取碳酸锂的成本高,提取钾后都倒回到湖内,形成了“镁害”,有提锂工艺,但成本高,一直不能正常生产磷酸铁锂的关键原材料则是碳酸锂,碳酸锂由矿产资源提炼而成,在自然界中储量有限,具有极强的地域性和稀缺性,属于稀缺资源.因此,在新能源汽车产业链中,碳酸锂资源的战略重要性就显得尤为突出。全球碳酸锂行业的现状是,资源门槛极高,产能高度集中。(2)负极材料负极材料以石墨、固体碳粒为主。也有一些新的负极材料,如钛酸锂是取代碳负极的一个新材料。其生产技术壁垒较低,上下游稳定的供应关系是行业竞争的关键,竞争格局相对稳定,我国已有不少企业从事锂电负极材料生产。主要生产厂家有深圳贝特瑞,上海杉杉科技,长沙海容,新乡远东电子,北京创亚恒业,余姚宏远碳素,辽宁弘光科技,佛山高明三高,湖南辉宇等。(3)锂离子电池电解液电解液的主要原材料为六氟磷酸锂,六氟磷酸锂要求纯度高、游离酸与水分低,但由于本身极易吸潮分解,因此生产难度大,对原料及设备要求苛刻,属典型的高科技、高危生产环境、高难生产的“三高”技术产品。目前市场基本上被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。江苏国泰、巨化股份、天津化工研究设计院生产项目已经在建即将投产。(4)隔膜隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率通常达到70%以上,占锂电池成本的20-30%。目前隔膜市场供应量严重不足,大部分依赖进口,市场主要被日本旭化成工业、东燃化学、美国Celgard把持。隔膜具有典型的“高技术、高资本”特点,项目周期很长,装备水平要很高,设备投资高达1-2亿元,技术一旦出问题,就亏损严重,投资风险较大。目前国内生产企业仅有星源科技、金辉高科两家技术相对成熟。(5)电池组管理由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V,而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V,因此必须由多个电池串联而提高电压,但由于电池难以做到完全均一的充放电,因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况,电池会出现充电不足和过放电现象,而这种状况会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作,甚至报废,从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。国内锂电池的电源管理系统是个短板,没有成熟的,如果一节单体电池烧毁,整个电池组都有烧毁的危险。解决这一问题是解决中国汽车锂动力电池产业化发展的重中之重。目前做得比较好的国外公司有美国易登等。5、锂离子电池作为汽车动力的运用随着锂离子电池应用领域的不断拓展,各国政府,特别是发达国家政府、集团企业都正投入巨额资金进行研发和市场应用。目前锂离子电池已从在手机、笔记本电脑、数码相机等便捷式小型电器上应用逐步走向汽车动力领域应用,目前,对锂离子电池作为汽车领域的动力电池的应用,其安全性在大电流、长寿命等综合性能上有巨大的进展。锂离子动力电池的优越性基本上可归纳为:工作电压高(是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能量大(可达165wH/kg,是氢镍电池的3倍);体积小;质量轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应:无污染等。目前锂离子动力电池已经完全能够在电动自行车和电动摩托车上应用。目前,发展以电池为动力的纯电动汽车已成为世界各国汽车工业的主要趋势,在我国发展新能源车已成为共识。我国在汽车传统技术方面虽然落后于其它国家,但在新能源车研发方面与发达国家相比较,几乎站在同一起跑线上2009年以来,各国政府纷纷加大对新能源汽车的支持力度,美国总统奥巴马签署的经济刺激方案提出,到2015年美国的新能源汽车的产能要达到每年1000万辆的规模。与此同时,日产、丰田、奔驰等汽车巨头也纷纷在新能源车的研发和生产上大手笔不断。2010年1月份,国家发改委、科技部出台了新能源汽车规划,根据规划要求,到2020年我国新能源汽车的比例占全部汽车的二分之一,约为6500万辆。从目前的技术成熟程度来说.锂离子动力电池完全适合电动轿车起动时需要短时间(几秒)的大电流放电,加速爬坡时的快速放电班及较长的续驶能力。电动汽车的全面产业化估计在5年内完成。电动汽车发展的关键在于电池,目前技术的发展使锂离子电池和锂聚台物电池已大规模用于纯电动汽车和混合电动汽车的动力源。我国的新能源汽车的发展显现出良好态势。目前中国动力电池已经达到了一定水平,是世界重要的汽车电池供应国,具有了产业化的基本条件,为纯电动车发展奠定了基础。比亚迪公司2009年推出其研发的一款电动汽车连续行驶里程超过400公里,最高车速可达160公里/小时以上,百公里能耗为18度电左右。从技术上看,2年内我国能生产出一次充电15分钟,能保证小车行驶300至400公里的动力锂电池,而且充电次数(循环寿命)达2000次,车速达120公里/小时以上。这无疑为新能源车的发展提供了技术保证。6、中国锂离子电池产业发展状况中国锂离子电池的生产是世界的重要一极。2002年开始,随着比亚迪、比克、邦凯、力神、环宇、光宇生产规模的扩充,中国的锂离子电池产业保持了年均30%以上的增长速度,2002年我国锂电池跨过亿只大关,全球市场份额达到12%。其中中国本土厂商的锂离子电池约在10亿只左右,比亚迪公司在锂离子电池产业领域已进入全世界5强。近几年来,中国厂商的锂离子电池的全球市场份额稳定在34%左右,与日本厂商的锂离子电池产量形成比肩之势。2007年,中国的锂离子电池产量(包含日本、韩国等厂商在中国的工厂产量)已经达到了14.1亿只,约占全球整体产量31亿只的45.5%,稳居世界第一。在中国生产的锂离子电池2007年的销售额也达到了35亿美元,约占全球90亿美元的38%。到“十一五”末期即2010年,我国小型二次电池中的锂离子电池的年产量要达到16亿只,“十一五”期间的年均增长18%。目前,中国已经成为全球最大的锂电池生产制造基地之一,我国锂离子电池的生产厂家集中在广东、天津、山东、江苏、浙江等地,目前,广东地区的锂电生产量已经占中国行业的75%,而深圳市总量就占全国的70%。车载动力型锂电池生产动力电池也是锂离子产业链中利润最丰厚的环节之一。目前传统电池厂家能够真正工业化生产汽车动力电池的几乎没有,所以国内部分汽车厂商开始自己发展电池生产配套企业。其中包括比亚迪、奇瑞、吉利、一汽等。比亚迪走在同行业的前列。在国家科技项目的重点支持下,我国动力锂电池关键技术、关键材料和产品研发已经取得重大进展,虽然小容量功率型动力锂电池技术和产品与国外相比仍有一定差距,但大容量动力锂电池产业发展已经处于国际领先水平,单体动力电池的特性,已经具备推广应用的条件,动力锂电池产业已经进入到产业化建设和推广应用的关键阶段。目前生产所需的大部分材料实现了国产化,国内已自建和引进多条配套材料生产线,已能大规模生产,一直依赖进口的锂电池关键材料隔膜最近也有多条线正式投产,生产动力锂电池产业化进程已经处于国际领先地位。五、拟建项目需要的主原材料锂矿资源作为锂电池生产正极的主要原料,国内锂矿主要分布点为青海盐湖、西藏扎布耶盐湖、江西宜春钽铌矿。在中部和东部地区,江西为唯一规模产地,产能扩大后可年产2万吨碳酸锂,相当2009年全国总产量,世界总产量的25%。从产业链和产业聚集靠近原料产地将显著促进产业发展的企业发展规律来看,江西是全国发展锂电及相关产业链最具优势地区,江西宜春有世界级的锂矿,具有落户世界级锂电产业的物质条件。宜春钽铌矿宜春钽铌矿床(又名414矿)位于江西省宜春市东南20km处,矿区面积7km2,是以钽为主的特大型稀有金属矿床。累计探明储量:钽(Ta2O5)1.85万吨、铌(Nb2O5)1.49万吨、矿石锂(Li2O)110万吨、铷(Rb2O)40.17万吨、铯(Cs2O)5.43万吨。宜春钽铌矿储藏着世界最大的锂云母矿山,氧化锂的可开采量占全国的31%、世界的12%。矿山于1970年开始筹建,1977年试生产,1982年7月到1984年末进行一期工程攻关、改造、调试,1986年竣工验收投产。1999年8月企业隶属于中国稀有稀土金属集团公司直管。2000年随在赣中央有色金属企事业单位下放地方管理,现隶属于江西钨业集团有限公司,为江西省属重点企业。六、机遇与挑战机遇在小容量锂电池产业,中国落后于世界先进水平相当距离,然而在大容量动力锂电池的产品性能和生产技术上,中国已经处于领先地位。如今以大容量蓄电锂电池作为绿色能源的汽车产业方兴未艾,大容量动力锂电池具有广阔的市场。本公司的属下企业宜春青山能源开发有限公司己落户宜春市,具有发展世界级锂电产业取得主要原材料的资源优势。挑战首先,动力锂电池技术发展一日千里,中国企业技术研发投资分散,而国外企业往往组成集团共同投资研发,如果国外大型企业集团进入该行业,技术优势地位可能被超越。其次,需迅速制定相关技术规范和产品标准以早日规范产品与市场,减少投资和生产的浪费。第三,需加快主要原材料和主要装备的国内产业化,完善国内锂电池产业链布局,避免受制于人。如何充分利用资源优势,做大做强锂电产业并在世界动力锂电池产业占有一席之地,是每个锂电人面临的课题。三、市场分析与建设规模一、市场分析与市场预测(一)动力锂电池未来国内市场预测1、国内汽车未来销量预测2001年国内汽车销售234万辆,2009年国内汽车销售1360万辆。在过去10年保持了平均约25%的年增长率,自2001年至2009年汽车销售增长见下表:国内历年汽车销量(单位:万辆)表3-1200120022003200420052006200720082009234.0325.0439.0500.0570.8721.6879.2938.11360.0虽然受到燃料成本上升、环保和交通的压力,未来3年国内汽车的销量将保持在10-13%增长速度,以后逐步降低增长速度,预测至2020年国内汽车销售将接接近4696万辆。国内未来汽车销量预测(单位:万辆)表3-220102011201220132014201520162017201820192020151216931897212423792665298433433744419346962、国内汽车未来保有量计算2001-2009年共销售汽车5967.6万辆,而当年底统计的全国汽车保有量为6200万辆,由此计算出2009年仍保有2001年前销售汽车共有232万辆汽车,由于汽车报废年限为15年(按小汽车计算),在汽车保有量计算中按每年39万辆速度在2010年开始报废,2014年报废完,2015年报废2001年销售的汽车。计算结果未来国内汽车保有量如下表:国内未来汽车保有量预测(单位:万辆)表3-320102011201220132014201520162017201820192020767393271118513270156111823620987240042730931002351273、新能源汽车市场预测2009年我国锂电池的产能约为25.5亿安时,而这个产能包括动力电池和非动力电池。截至2010年,中国动力锂电池行业产能20亿安时。在《新能源汽车产业发展规划》中,新能源汽车的技术路线已基本确定为以电动汽车为主,多种新能源汽车技术路线并存的发展模式,该规划预测到2015年将纯电动汽车销售规模为100万辆左右。按照科技部部长万钢的设想,希望到2012年,全国有10%新生产的车是新能源汽车,中国2009年的汽车产量为1379万辆,预计到2012年新能源汽车达到150万辆,2015年中国新能源汽车年产量达到266万辆。本报告取2015年新能源汽车产量为《规划》和科技部预测的二者平均值为180万辆。根据纯电动汽车、普通混合式和插电式混合动力车比例为3:4:3推算,纯电动汽车2015年产量为54万台,普通混合动力车产量为72万台,插电式混合动力车54万台。按普通混合动力车每辆约需电池1000安时,插电式混合动力车约需5000安时,纯电动车需求量则在10000安时以上计算,至2015年国内市场需求每年需求88.2亿安时。动力型锂电池较一般电池价格高,市场上动力型电池一般是按安时计算,价格一般在每安时8-10元。(二)动力锂电池未来国际市场预测从全球来看,根据日本专家预测,到2015年,全球HEV、PHEV和EV销量将占到整体的13%左右,到2020年这一数字将达到26%。全球1999年全世界产量为5465万辆,2009年的汽车产量到6099万辆,按这个增长速度,预计2010年世界汽车产量将达到6514万辆,按预计到2015年全球
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