2010-2015年中国电池产业运行态势及市场前景报告

北京蒂华森管理咨询有限公司Email:dihuas@163.co机密 第1页 DATE\@"yyyy-M-d"2019-9-22010-2015年中国电池产业运行态势及市场前景报告前言21世纪的电池具有大容量、高功率、长寿命、无污染、安全可靠、轻便的特点，是高科技、高产出、高利润、高创汇产品，被国外专家称为21世纪十大高科技之一。随着信息时代的到来，资讯产业蓬勃发展，在迈入电子、资讯、通讯的“3C”时代后，电子产品朝着“短、小、轻、薄”的趋势发展，对可携带的要求越来越高，作为可携带式电子产品不可或缺的能源——电池，其重要性也越来越显著。中国是电池生产大国，同时也是电池消费大国，近年来，由于相关行业的需求拉动，中国电池行业发展迅速。节能和环保是当今世界发展的两大主题，世界各国争相发展电动车等节能产品。与此同时，也带动了锂电池、燃料电池等新型环保电池的研究和发展。此外，随着电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的光伏制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。目前中国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降。这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用。今后中国电池行业发展的思路是：重点研究、开发、生产高技术高附加值的小型、轻量、高能、无污染的一、二次电池。在相关政策的有力扶持和积极推动下，中国电池行业将会更快地发展，并加快赶超日、美等目前在电池业领先的国家的步伐。为此，我们推出了《2010-2015年中国电池产业运行态势及市场前景报告》。本报告共十五章，首先介绍了电池的定义、分类、发展历史等，接着分析了国际国内电池行业的发展概况，并对中国电池制造业的工业统计数据进行了详实的分析，然后分别介绍了蓄电池、干电池、碱锰电池、镍氢电池、锂电池、燃料电池、太阳能电池的发展。随后，报告对电池行业做了区域发展分析、重点企业经营状况分析、应用领域分析、原材料市场分析和投资分析，最后分析了电池行业的未来前景。您若想对电池行业有个系统的了解或者想投资电池研发生产，本报告是您不可或缺的重要工具。〖报告目录〗2010-2015年中国电池产业运行态势及市场前景报告 1第一章电池的概述 151.1电池的介绍 151.1.1电池的定义 151.1.2电池的分类 151.1.3常用电池的介绍 151.1.4电池发展简史 171.2各种细分电池的概述 211.2.1锂电池 211.2.2锌锰及碱锰电池 221.2.3镍镉及镍氢电池 231.2.4蓄电池 241.2.5太阳能电池 251.2.6燃料电池 27第二章国际电池的发展 292.1国际电池市场动态 292.1.1全球大容量与先进电池市场发展简况 292.1.2世界薄膜电池行业发展概述 292.1.3世界燃料电池产业发展特点 312.1.4可携式电池欧洲市场看好且竞争加剧 332.1.5国际镍二次电池市场展望 342.1.6全球薄膜与印刷电池市场预测 352.2美国 352.2.1美国已成功研发出纳米光能电池 352.2.2美国为近太空飞艇研发新型太阳能电池技术 362.2.3美国纳米级燃料电池科研取得新进展 382.2.4美国将建成全球最大的薄膜电池工厂 392.2.5美国研发超薄电解片使燃料电池有望得到推广 402.3日本 422.3.1日本燃料电池发展回顾 422.3.22010年日本电池产销状况 432.3.3日将优先发展蓄电池基础研究 432.3.4日本电池市场发展形势 432.3.5日本全力扩大太阳能电池产量 442.4德国 452.4.1德国太阳能电池概述 452.4.2德国联邦环保署支持薄膜太阳能电池研发 452.4.3德国将推广使用燃料电池 462.4.4德国计划4年内推出可再生能源充电电池 472.5韩国 472.5.1韩国二次电池产业迅速增长 472.5.2韩国建成全球最大发电用燃料电池厂 482.5.3韩国新电池技术将有效提高手机待机时间 48第三章中国电池业的发展 503.1中国电池业发展概况 503.1.1各类电池发展现状 503.1.2国内电池业自主创新意识增强 513.1.3国内电池产业绿色革命赢得市场 523.1.4我国电池行业品牌价值增长简况 533.1.5外企争夺我国电池高端市场 533.22010年中国电池行业发展分析 543.2.12010年我国电池行业发展回顾 543.2.22010年我国电池产业发展成就突出 553.2.32010年中国电池行业运行状况 563.2.42010年中国电池行业运行简况 573.3我国电池进出口概况 583.3.12009--2010年中国电池出口分析 583.3.22010年我国电池进出口状况 613.3.3我国电池出口结构不合理 633.3.4利好因素使国内铅蓄电池出口加快 633.4中国废电池的回收 653.4.1废电池的回收利用和价值 653.4.2中国废电池回收不合理 663.4.3应该加紧废电池的回收工作 673.4.4废旧电池回收的建议 683.5中国电池发展面临的问题 693.5.1制约我国电池行业发展的主要因素 693.5.2电池行业发展面临的压力增加 693.5.3我国电池市场有待规范 703.6中国电池业发展对策 703.6.1积极推动绿色电池产业发展 703.6.2科技创新提高电池行业竞争力 713.6.3品牌文化竞争是电池行业同质化市场竞争的突破口 72第四章中国电池制造业经济数据分析 744.12009-2010年中国电池制造业总体数据分析 744.1.12009年中国电池制造业全部企业数据分析 744.1.22010年我国电池制造业全部企业数据分析 744.22009-2010年我国电池制造业不同所有制企业数据分析 754.2.12009年我国电池制造业不同所有制企业数据分析 754.2.22010年我国电池制造业不同规模企业数据分析 75第五章蓄电池 775.1中国蓄电池的发展 775.1.1中国蓄电池行业发展历史 775.1.2我国蓄电池行业发展解析 775.1.3蓄电池行业向规模和效益集中 785.1.42010年蓄电池行业原料价格分析 815.1.52010年中国蓄电池出口情况分析 825.1.6我国汽车蓄电池产业机遇与挑战并存 835.2蓄电池技术动态 845.2.1世界通信用蓄电池技术的研发进展 845.2.2蓄电池容量快速测试技术介绍 875.2.3绿色蓄电池技术突出产业潜能 905.2.4我国旧铅酸蓄电池修复循环利用技术将被推广 915.3蓄电池行业面临的问题及对策 915.3.1金融危机下铅酸蓄电池企业面临的问题 915.3.2蓄电池业发展面临的环境问题 955.3.3我国铅酸蓄电池的发展措施 965.4蓄电池的前景 965.4.1我国铅酸蓄电池市场展望 965.4.2蓄电池行业的发展趋势 975.4.3未来汽车蓄电池技术发展的三大趋势 97第六章其他传统品种 996.1原电池 996.1.1原电池的相关介绍 996.1.2全国及主要省份原电池及原电池组产量分析 996.2碱锰电池 1006.2.1国内无汞碱锰电池产业具备国际竞争优势 1006.2.2提高碱锰电池性能的研发进展 1016.2.3我国碱锰电池普及率较低 1016.2.4我国恢复无汞碱锰电池出口退税政策 1026.3镍氢电池 1026.3.1镍氢电池的介绍 1026.3.2镍氢电池市场发展分析 1026.3.3动力镍氢电池优势有利环保 103第七章锂电池 1057.1中国锂电池的概况 1057.1.1锂离子电池产业发展概况 1057.1.2中国锂电池市场发展状况分析 1067.1.3我国锂离子电池行业发展的有利条件 1077.1.4金融危机对锂电池行业的影响 1077.1.5我国动力锂电池产业标准的制定 1087.2锂离子蓄电池在汽车中的应用分析 1097.2.1国际汽车企业车用锂离子蓄电池开放情况 1097.2.2中国自主锂离子电池汽车崛起 1097.2.3车用锂离子蓄电池发展的关键技术 1107.2.4锂离子蓄电池在汽车应用的展望 1117.3锂电池产业面临的挑战与发展对策 1127.3.1中国锂电池研发存在的主要问题 1127.3.2锂离子电池行业发展的制约因素 1137.3.3我国应积极发展锂动力电池产业 1137.4锂电池的发展前景 1147.4.12010年我国锂电池产业发展展望 1147.4.2高分子锂电池的前景 1177.4.3锰酸锂电池的应用前景 1187.4.4可充电扣式锂电池前景看好 1187.4.5聚合物锂电池前景分析 119第八章燃料电池 1208.1燃料电池发展概况 1208.1.1我国燃料电池发展回顾 1208.1.2中国燃料电池开发进展 1218.1.3上海氢燃料电池产能规模迈上新台阶 1228.1.4燃料电池发电的经济性分析 1238.2燃料电池市场应用分析 1238.2.1国际燃料电池市场应用概况 1238.2.2DMFC燃料电池在便携式产品中的应用 1248.2.3国际燃料电池汽车技术发展动态 1248.2.4中国燃料电池汽车发展概况 1258.2.5我国自主燃料电池汽车取得较大成就 1278.2.6国产燃料电池自行车批量出口国外 1288.2.72009年国家出台补贴政策助燃料电池汽车推广 1298.2.8中国燃料电池汽车投资前景分析 1308.3燃料电池的技术分析 1318.3.1三种燃料电池技术的各自特点 1318.3.2我国燃料电池技术发展概况 1348.3.3中国燃料电池技术跨入国际先进行列 1368.3.4我国燃料电池发电技术取得重大突破 1368.3.5我国燃料电池发动机低温启动技术接近世界先进水平 1378.3.6我国氢燃料电池电极制备技术取得重大进展 1378.3.72009年初我国燃料电池用新型质子交换膜研发成功 1388.4燃料电池的发展前景及趋势 1388.4.1全球燃料电池市场发展预测 1388.4.2小型燃料电池的市场前景分析 1398.4.3燃料电池的发展方向 1408.4.4新型高温燃料电池是发展的趋势 141第九章太阳能电池 1439.1国际太阳能电池的发展 1439.1.1全球太阳能电池产业的发展概况 1439.1.22010年国际太阳能电池市场发展状况 1449.1.32010年全球太阳能电池产量分析 1449.1.42010年世界太阳能电池市场发展状况 1459.1.5全球太阳能电池的市场竞争情况 1459.2中国太阳能电池产业分析 1469.2.1中国太阳能电池产业发展概况 1469.2.2中国太阳能电池产业的集群发展 1489.2.3中国已成太阳能电池生产第一大国 1499.2.42010年我国太阳能电池发展状况 1499.3太阳能电池产业面临的问题及发展对策 1509.3.1我国太阳能电池产业发展的主要矛盾 1509.3.2推动太阳能电池行业发展的建议 1519.3.3太阳能电池产业发展策略 1529.4太阳能电池的发展前景 1549.4.1中国太阳能电池市场前景看好 1549.4.22010-2012年全球太阳能电池的产能预测 1559.4.32010-2012年全球各种太阳能电池市场预测 1579.4.4未来太阳能电池市场格局展望 1579.4.5未来太阳能电池价格波动分析 158第十章中国主要地区电池产业的发展 16010.1广东省 16010.1.1广东省电池行业发展现状 16010.1.2广东燃料电池的概况 16010.1.3广东电池出口发展之路 16110.1.4广东有望率先发展燃料电池产业化 16110.2广东郁南县 16210.2.1郁南县电池产业发展综述 16210.2.2郁南电池产业发展战略 16210.2.3郁南电池产业发展目标 16310.3深圳 16310.3.1深圳成我国最大充电电池产业基地 16310.3.2深圳锂电池产业居全国领先水平 16310.3.3深圳将重点扶持高端锂电池产业 16510.4天津 16510.4.1锂电池关键技术在天津率先启动 16510.4.2天津太阳能薄膜电池研发取得重大突破 16610.4.3天津已成为中国最大绿色电池能源基地 16610.4.42009年天津加快太阳能电池等项目建设 16610.5江苏 16710.5.1江苏光伏电池产能简述 16710.5.2江苏阳光热光伏电池中试赢得成功 16710.5.3江苏省太阳能光伏市场看好 168第十一章重点企业 17011.1德赛电池 17011.1.1公司简介 17011.1.22010年德赛电池经营状况分析 17111.1.32009-2010年德赛电池经营状况分析 17311.2重庆万里蓄电池股份有限公司 17511.2.1公司简介 17511.2.22010年万里电池经营状况分析 17611.2.32010年万里电池经营状况分析 17611.3湖南科力远新能源股份有限公司 17611.3.1公司简介 17611.3.22010年科力远经营状况分析 17711.3.32010年科力远经营状况分析 17811.4风帆股份公司 18111.4.1公司简介 18111.4.22010年风帆股份经营状况分析 18211.4.32010年风帆股份经营状况分析 182第十二章电池的应用领域 18412.1手机 18412.1.12010年中国手机行业发展概况 18412.1.22010年手机行业发展现状 18512.1.3电源和手机电池市场概况 18612.1.4手机电池技术发展情况 18812.1.5创新推进手机电池业洗牌 19112.2笔记本电脑 19312.2.12010年我国笔记本电脑发展变化解析 19312.2.22010年我国笔记本市场发展现状 19312.2.3笔记本电池发展面临环保挑战 19412.2.4未来笔记本发展需突破电池瓶颈 19512.2.5笔记本电池的发展方向 19512.3电动车 19712.3.12009年中国电动车行业发展综述 19712.3.2我国电动车产业的发展趋势 19812.3.3车载电池市场竞争激烈 20012.3.4磷酸铁锂电池将有效推动电动汽车发展 20212.3.5混合动力车用电池市场发展预测 20312.4其它 20412.4.1数码电池市场概述 20412.4.2数码相机电池市场解析 20512.4.3玩具带旺电池需求 20512.4.4电池性能有助蓝牙推广 206第十三章电池材料概述 20913.1电池材料市场发展回顾 20913.1.1全球电池材料市场 20913.1.2国内电池材料市场 20913.1.3电池纳米材料的应用 21013.2电池材料发展动态 21113.2.1新型太阳能电池材料研发进展 21113.2.2国内新型锂离子电池材料研发获新突破 21213.2.3锂电池材料比较及产能浅析 21313.3多晶硅产业发展分析 21413.3.1中国多晶硅产业发展迅速 21413.3.22009-2010年多晶硅市场价格状况 21613.3.3金融危机对多晶硅产业的影响 21813.3.4中国多晶硅产业欲打破海外技术封锁 21913.3.5未来10年多晶硅的发展前景稳定 21913.4电池材料发展的问题及对策 22013.4.1电池材料发展的影响因素 22013.4.2电池材料发展机会及建议 22213.4.3电池新材料产业链整合的市场策略 22313.5电池材料发展趋势 22413.5.1电池材料产品的发展趋向 22413.5.2电池材料价格发展趋势 22513.5.3锂离子电池正极材料的发展趋势 225第十四章电池投资分析 22814.1投资机会 22814.1.1电池市场变革中孕育巨大商机 22814.1.2二次电池将迎来快速发展时期 22814.1.3下游需求将拉动新型电池业快速成长 23114.1.4电动汽车发展带动我国动力电池投资 23114.2投资现状 23314.2.1全球掀起车载电池投资热潮 23314.2.22010-2015年中国电池行业投资现状 23414.2.3薄膜太阳能电池成投资热点 23514.2.4非晶硅薄膜太阳能电池投资力度加大 23614.3投资风险及建议 23914.3.1太阳能电池产业的投资风险 23914.3.2投资锂动力电池行业的风险 24014.3.3投资新能源电池须谨慎 24514.3.4我国应积极投资开发锌空动力电池 245第十五章电池的发展趋势分析 24815.1电池发展前景及趋势 24815.1.1未来电池产业发展趋向 24815.1.2国内电池行业长期发展趋势分析 24815.1.3电池发展之路及未来角色 27115.1.4电池的发展方向及前景展望 27215.2不同类型电池产品的发展前景 27215.2.1环保电池发展潜力巨大 27215.2.2镍电池市场前景看好 27315.2.3新型电池及其市场前景评析 27315.2.4纳米碳纤素电池发展前景展望 27715.2.5生物电池是将来无尽的电能 277〖图表目录〗TOC\h\z\c"图表"图表1：电池的分类 15图表2：各种燃料电池的发电效率与主要应用市场 32图表3：有关各种燃料电池应用产品的市场需求特性与导入时期推测 32图表4：世界燃料电池市场技术类型预测 33图表5：2008-2010年我国电池出口额月度走势图 61图表6：2009-2010年我国电池月度出口额及同比增长图 62图表7：2009-2010年电池出口额走势图 62图表8：2010年1-6月中国电池进出口量值表 62图表9：2010年1-10月中国原电池及原电池组产量分省市统计 99图表10：锂电池生产企业区域分布 106图表11：2005-2012全球太阳能电池按技术种类产能预测（单位:百万瓦） 155图表12：2013年全球太阳能电池产能占有率 156图表13：德赛电池分季度营业收入变化 172图表14：德赛电池整体毛利率变化 172图表15：德赛电池分季度营业利润和净利润变化（单位：万元） 172图表16：德赛电池主营业务毛利润和毛利率 173图表17：德赛电池国内外销量分布 174图表18：德赛电池主要产品利润增长(万元) 174图表19：德赛电池利润表 175图表20：科力远2003-2010年6月主营收入和增长率（单位：万元） 178图表21：科力远2003-2010年6月净利润和增长率（单位：元） 179图表22：科力远镍产品销售收入和增长率（单位：万元） 179图表23：科力远镍产品销售毛利率 179图表24：科力远收入构成（单位：万元） 180图表25：科力远2101年6月营业收入构成（单位：元） 180图表26：科力远盈利预测 181图表27：风帆股份盈利预测（单位：万元） 183图表28：2005-2009年国内生产总值 248图表29：2005-2009年工业增加值 249图表30：2009年主要工业产品产量及其增长速度 249图表31：2009年1-11月规模以上工业企业实现利润及其增长速度 250图表32：2005-2009年全社会固定资产投资 251图表33：2009年分行业城镇固定资产投资及其增长速度 251图表34：2009年固定资产投资新增主要生产能力 252图表35：2009年房地产开发和销售主要指标完成情况 252图表36：2005-2009年末国家外汇储备 253图表37：2005-2009年财政收入 254图表38：2009年全部金融机构本外币存贷款及其增长速度 254图表39：2005-2009年城乡居民人民币储蓄存款余额 255图表40：2005-2009年居民消费价格涨跌幅度 256图表41：2009年居民消费价格比上年涨跌幅度 256图表42：2005-2009年农村居民人均纯收入 257图表43：2005-2009年城镇居民人均可支配收入 257图表44：2004-2009年我国恩格尔系数 257图表45：2009年货物进出口总额及其增长速度 258图表46：2009年主要商品出口数量、金额及其增长速度 258图表47：2009年主要商品进口数量、金额及其增长速度 259图表48：2009年对主要国家和地区货物进出口额及其增长速度 259图表49：2005-2009年货物进出口总额 260图表50：2009年分行业外商直接投资及其增长速度 260图表51：全球贸易量的月度增长率（%） 262图表52：全球经常项目失衡占全球的GDP的比重（%） 262图表53：中国主要宏观数据季度概览 263图表54：2010年中国主要宏观数据月度概览 263图表55：我国GDP及累计同比增速 264图表56：2010年9月工业增加值同比增速放缓 265图表57：2010年1-9月份固定资产投资增长小幅回落 266图表58：中西部投资速度快于东部 266图表59：固定资产、房地产投资增速渐稳（%、亿） 267图表60：消费走势强劲 267图表61：中高档消费回升 268图表62：食品价格推高CPI同比/环比继续上升 269图表63：2010年9月份PPI与上月持平 269图表64：贸易顺差收窄（亿） 270图表65：广义货币供应量（M2）年内首次反弹（%） 271第一章电池的概述1.1电池的介绍1.1.1电池的定义电池（battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。1.1.2电池的分类电池根据发电原理及储存电能的不同方式可以分为物理电池和化学电池量大类。化学电池是将物质的化学能通过电化学氧化还原反应直接转换成电能的～种装置或系统。主要包括一次电池(干电池)、二次电池(蓄电池)、燃料电池和储备电池等。图表SEQ图表\*ARABIC1：电池的分类1.1.3常用电池的介绍1、干电池常用的一种是碳－锌干电池。负极是锌做的圆筒，内有氯化铵作为电解质，少量氯化锌、惰性填料及水调成的糊状电解质，正极是四周裹以掺有二氧化锰的糊状电解质的一根碳棒。电极反应是：负极处锌原子成为锌离子（Zn++），释出电子，正极处铵离子(NH4+)得到电子而成为氨气与氢气。用二氧化锰驱除氢气以消除极化。电动势约为1.5伏。2、蓄电池种类很多，共同的特点是可以经历多次充电、放电循环，反复使用。铅蓄电池最为常用，其极板是用铅合金制成的格栅，电解液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅。但充电后，正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫酸铅转变成金属铅。放电时，则发生反方向的化学反应。铅蓄电池的电动势约为2伏，常用串联方式组成6伏或12伏的蓄电池组。电池放电时硫酸浓度减小，可用测电解液比重的方法来判断蓄电池是否需要充电或者充电过程是否可以结束。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定，缺点是比能量（单位重量所蓄电能）小，对环境腐蚀性强。由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅（PbO2），负极板是灰色的绒状铅（Pb），当两极板放置在浓度为27％～37％的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅（PbO2）渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb（OH4〕）。氢氧化铅由4价的铅正离子（Pb4+）和4个氢氧根〔4（OH）-〕组成。4价的铅正离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H+）和硫酸根负离子（SO42-），在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子（Pb4+）化合成2价的铅正离子（Pb2+），并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。随着蓄电池的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸逐渐减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电池不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好（尤其适于干式荷电贮存）、造价较低，因而应用广泛。采用新型铅合金，可改进铅蓄电池的性能。如用铅钙合金作板栅，能保证铅蓄电池最小的浮充电流、减少添水量和延长其使用寿命；采用铅锂合金铸造正板栅，则可减少自放电和满足密封的需要。此外，开口式铅蓄电池要逐步改为密封式，并发展防酸、防爆式和消氢式铅蓄电池。1.1.4电池发展简史在古代，人类有可能已经不断地在研究和测试“电”这种东西了。一个被认为有数千年历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条－可能是用来储存静电用的，然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。不管制造这个粘土瓶的祖先是否知道有关静电的事情，但可以确定的是古希腊人绝对知道。他们晓得如果摩擦一块琥珀，就能吸引轻的物体。亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西，它是一种具有强大磁力能吸引铁和金属的矿石。在十八世纪的四、五十年代，发电装置的改善和大气电现象的研究，吸引了物理学家们的广泛兴趣，1745年，普鲁士的克莱斯特利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉的玻璃瓶。当他用手触及铁钉时，受到猛烈的一击。可能是在这个发现的启发下，莱顿大学的马森布罗克在1746年发明了收集电荷的“莱顿瓶”。因为他看到好不容易收集的电却很容易地在空气中逐渐消失，他想寻找一种保存电的方法。有一天，他用一支枪管悬在空中，用起电机与枪管连着，另用一根铜线从枪管中引出，浸入一个盛有水的玻璃瓶中，他让一个助手一只手握着玻璃瓶，马森布罗克在一旁使劲摇动起电机。这时他的助手不小心将中另一只手与枪管碰上，他猛然感到一次强烈的电击，喊了起来。马森布罗克于是与助手互换了一下，让助手摇起电机，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰枪管。在一封信里他描述了这次实验结果：“我想告诉你一个新奇但是可怕的实验事实，但我警告你无论如何也不要再重复这个实验。……把容器放在右手上，我试图用另一只手从充电的铁柱上引出火花。突然，我的手受到了一下力量很大的打击，使我的全身都震动了，……手臂和身体产生了一种无法形容的恐怖感觉。一句话，我以为我命休矣。”虽然马森布罗克不愿再做这个实验，但他由此得出结论：把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来。只是当时搞不清楚起保存电作用的究竟是瓶子还是瓶子里的水，后来人们就把这个蓄电的瓶子称作“莱顿瓶”，这个实验称为“莱顿瓶实验”。这种“电震”现象的发现，轰动一时，极大的增加了人们对莱顿瓶的关注。马森布罗克的警告起了相反的作用，人们在更大规模地重复进行着这种实验，有时这种实验简直成了一种娱乐游戏。人们用莱顿瓶作火花放电杀老鼠的表演，有人用它来点酒精和火药。其中规模最壮观的一次示范表演是法国人诺莱特在巴黎圣母院前作的。诺莱特邀请了法王路易十五的皇室成员临场观看表演。他调来了七百个修道士，让他们手拉手排成一行，全长达900英尺，约275米，队伍十分壮观。让排头的修道士用手拿住莱顿瓶，排尾的修道士手握莱顿瓶的引线，接着让莱顿瓶起电，结果七百个修道士因受电击几乎同时跳了起来，在场的人无不为之目瞪口呆。诺莱特以令人信服的语气向人们解释了电的巨大威力。后来人们很快又把电用于医学，将起电机产生的电通过病人身体，用于治疗半身不遂，神经痛等病症。这种治疗方法一直使用，直到人们弄明白电的作用后，才停止下来。1786年，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文，公布于学术界。伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣，他们竞相重复枷伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法，意大利物理学家伏特在多次实验后认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，这两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。为了证明自己大发现是对的，伏特决定更深入地了解电的来源。一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，霎时，他感到满嘴的酸味儿。接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。意大利物理学家伏特就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”。此后，又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。但是，这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是，当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。然而，无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，因此搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。也是在1860年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)还发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌－伏特原型电池的负极，经证明是作为负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛装着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的“干电池”取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。1890年ThomasEdison发明可充电的铁镍电池1896年在美国批量生产干电池1896年发明D型电池.1899年WaldmarJungner发明镍镉电池.1910年可充电的铁镍电池商业化生产1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池（上海交通部电池厂）1914年ThomasEdison发明碱性电池.1934年SchlechtandAkermann发明镍镉电池烧结极板.1947年Neumann开发出密封镍镉电池.1949年LewUrry(Energizer)开发出小型碱性电池1954年GeraldPearson，CalvinFullerandDarylChapin开发出太阳能电池.1956年Energizer.制造第一个9伏电池1956年我国建设第一个镍镉电池工厂（风云器材厂（755厂））1960前后UnionCarbide.商业化生产碱性电池，我国开始研究碱性电池（西安庆华厂等三家合作研发）1970前后出现免维护铅酸电池.1970前后一次锂电池实用化.1976年PhilipsResearch的科学家发明镍氢电池.1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金.1983年我国开始研究镍氢电池（南开大学）1987年我国改进镍镉电池工艺，采用发泡镍，电池容量提升40％1987前我国商业化生产一次锂电池1989年我国镍氢电池研究列入国家计划1990前出现角型（口香糖型）电池，1990前后镍氢电池商业化生产1991年Sony可充电锂离子电池商业化生产1992年KarlKordesch，JosefGsellmannandKlausTomantschger取得碱性充电电池专利1992年BatteryTechnologies，Inc.生产碱性充电电池1995年我国镍氢电池商业化生产初具规模1999年可充电锂聚合物电池商业化生产2000年我国锂离子电池商业化生产2000年后燃料电池，太阳能电池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点。1.2各种细分电池的概述1.2.1锂电池锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。锂离子电池主要优点：1、比能量比较高。具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；2、使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用1CDOD充放，有可以使用10，000次的记录；3、额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；4、具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；5、自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；6、重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6；7、高低温适应性强，可以在-20℃--60℃8、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。9、生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克(重量单位)，L是升(体积单位)。锂电池的缺点：1、锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。2、钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。3、锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。4、生产要求条件高，成本高。锂电池（锂原电池）和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。锂原电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。1.2.2锌锰及碱锰电池锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的原电池。俗称干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。锌锰电池是用面粉、淀粉等使电解液成为凝胶，不流动，形成隔离层，或用棉、纸等加以分隔。锌锰电池的开始电压随使用的MnO2的种类、电解液的组成和pH值等的不同而异，一般在1.55～1.75V，公称电压为1.5V。最适宜的使用温度为15～30℃。锌锰电池是普通干电池的升级换代的高性能电池产品，有LR6(五号)和LR03(七号)两种产品电池。产品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%)，现正在开展无汞型电池试制。碱锰电池，是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，故又称为无汞碱锰电池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时，又能充电使用几十次到几百次，比较经济实惠。碱锰电池是在1882年研制成功，1912年就已开发，到了1949年才投产问世。人们发现，当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，无论是电解质还是结构上都有较大变化，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。碱锰电池它的特点：1、开路电压为1.5V；2、工作温度范围宽在－20℃～60℃1.2.3镍镉及镍氢电池镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries，Ni-CdRechargeableBattery）是最早应用于手机、超科等设备的电池种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单。镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低，在电池充放电的过程中（放电较为明显），会在电池极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或过放电。镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异，每个单元电池(Cell)大约是1.2V，电池容量单位为Ah(安时)、mAh(毫安时)，放电终止电压的极限值称为“放电终止电压”，镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)。自放电率低，镍镉电池在长间放置的情况下，特性也不会劣化，充分充电后可完全恢复原来的特性，它可在－20℃＋60提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应，即镍镉电在几次低容量下的充放电工作之后。如果要进行一次较大容量的充放电，电池将无法正常工作，这种情况即为记忆效应(Memoryeffect)。记忆效应使得放电终止电压被设定的较高的录像机、摄像机上，随着工作电压的降低，电池容量表面上也随着降低，但放电电压的降低可能是一至二次完全放电而造成的暂时现象。记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥，也给拍摄带来极大的不便。因此，在使用中应注意使用带充放电性能的充电器，如Sony公司的BC－1WDCE，避免记忆效应的产生，使用一般充电器的如BC－1WA、BC－1WB时，可在10次左右的充电以后进行一次放电，也可以达到防止记忆效应的目的。1.2.4蓄电池所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28％的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存。1.2.5太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。光—热—电转换（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。光—电直接转换（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H，a-Si:H:F，a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs，InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌(Zn3p2)等。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。1、硅太阳能电池硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。2、多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。3、聚合物多层修饰电极型太阳能电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。4、纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。此类电池的研究和开发刚刚起步，不久的将来会逐步走上市场。5、有机太阳能电池有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它无机材料制成的。1.2.6燃料电池燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。总的来说，燃料电池具有以下特点：（1）能量转化效率高它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。（2）有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。（3）燃料适用范围广。（4）积木化强。规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。（5）负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段，燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。AFC已在宇航领域广泛应用，PEMFC已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用，PAFC作为中型电源应用进入了商业化阶段，MCFC也已完成工业试验阶段，起步较晚的作为发电最有应用前景的SOFC已有几十千瓦的装置完成了数千小时的工作考核，相信随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。美日等国已相继建立了一些磷酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂、质子交换膜燃料电池电厂作为示范。日本已开发了数种燃料电池发电装置供公共电力部门使用，其中磷酸燃料电池（PAFC）已达到"电站"阶段。已建成兆瓦级燃料电池示范电站进行试验，已就其效率、可运行性和寿命进行了评估，期望应用于城市能源中心或热电联供系统。日本同时建造的小型燃料电池发电装置，已广泛应用于医院、饭店、宾馆等。第二章国际电池的发展2.1国际电池市场动态2.1.1全球大容量与先进电池市场发展简况据美国BCC研究公司一份名为“大容量和先进电池技术及市场”的新技术市场研究报告显示，2007年全球大容量和先进电池市场规模为89亿美元，到2012年，该市场规模将超过114亿美元，年复合增长率达5.1%。推动市场增长的主要动力在于：动能、先进便携、先进固定式、混合电力车辆（HEV）和插入式，以及发展中的应用产品等。先进便携产品拥有最大的市场份额。2007年的市场容量为34亿美元，到2012年，将达到42亿美元，年复合增长率达4.1%。市场份额第二大的是先进固定燃料电池，2007年市场容量为30亿美元，2012年将达到37亿美元。该市场最大的增长将出现在不间断电源（UPS）和更小型的远程固定应用方面，以在电力损耗时的保护数据。例如，全球UPS电池市场规模将从2007年的25亿美元，增长到2012年的3亿美元。动能电池的当前市场容量为16亿美元，2012年将增长为17亿美元，年复合增长率为1.3%。动能电池的应用属于较为成熟的市场，如牵引、海运和航空用电池市场。当前市场容量仅为7.89亿美元的HEV和插入式电池，将在2012年达到15亿美元，年复合增长率为14.3%。在当前市场占主导地位的是镍氢电池技术。该技术在2012年仍将保持支配性的地位。如果能够降低成本并使安全性更高，锂离子技术2012年将在该市场出现重要的增长。2.1.2世界薄膜电池行业发展概述2010年在欧中太阳能促进会主办的第二届（北京）国际太阳能光伏会议暨展览会上，北京市新能源与可再生能源协会太阳能光电专委会主任王长贵研究员指出，用材少、能耗低、成本低的薄膜太阳能电池极具发展前景，我国应加快在相关领域的研究和产业化进程，特别是非晶硅薄膜太阳能电池的研发，未来10年力争使薄膜电池占太阳能光伏发电应用市场30%的份额。撼动晶硅电池龙头地位新型薄膜太阳能电池不仅用材少、能耗低、成本低，而且能量回收期短、环境友好，更容易与建筑物结合，是大有发展前景的新型太阳能电池。但目前薄膜太阳能电池的生产设备比晶硅太阳能电池的生产设备价格高4～5倍，电池转换效率和稳定性也比较低。王长贵认为，薄膜太阳能电池在减少设备投资、降低电池生产成本等方面潜力巨大。据了解，目前已经实现产业化的薄膜太阳能电池包括薄膜硅电池、铜铟镓硒（CIGS）电池和碲化镉（CdTe）电池。全球薄膜电池市场份额已经达20%左右，并且还在逐年增长，到2015年将超过30%。对于这三种电池能否撼动传统晶硅电池的霸主地位，王长贵认为，薄膜太阳能电池短期内还受限于低转换效率和低稳定性等，而且目前研究的薄膜太阳能电池种类繁多，未来究竟何种会成为大规模应用的电池，还需综合考虑、科学分析，从实际出发选准重点。目前各国正在抓紧研发多种薄膜电池的创新推广，这三种电池的研发将继续提速。到2020年工业生产的CIGS和CdTe电池效率分别可以达到16%和14%，非晶硅和微晶硅电池效率可以达到20%。目前我国薄膜太阳能电池的研发与产业化水平与美、德、日等光伏技术先进的发达国家相比差距较大。王长贵提出应高度重视生产工艺的改进、生产设备的创新研发，从电池、微型组件、大面积组件、生产工艺、试生产线、生产线、稳定产品到商业化组件等阶段循序渐进，尽快提高光电转换效率、稳定性和使用寿命，进一步提高性能、降低材耗能耗和生产成本，以改变我国薄膜太阳能电池生产设备主要依靠从国外高价进口的局面。硅基电池仍为主流薄膜太阳能硅材料用量少，能耗也比较低。在国际市场硅原材料紧缺的情况下，硅基薄膜电池的价格相对稳定。王长贵认为，在已经产业化的薄膜太阳能电池中，硅基薄膜电池成本降低空间最大，发展潜力也最大，是薄膜电池的主流产品，也是我国产业化最成熟的薄膜太阳能电池。通过引进生产线和技术、海外华人回国创业、引进技术的国产化和自主研发等多种形式，我国非晶硅电池技术水平提高较快，正在快速走向产业化生产。目前单室多片制造非晶硅薄膜电池技术已实现国产化，多室单片型、单室与多室组合型非晶硅电池生产线已引进建成并投入生产，连续卷绕镀膜非晶硅电池生产技术也在调研洽商中。谈到未来的发展方向，王长贵认为，微晶硅和非晶硅叠层电池将可能成为硅基电池的发展重点。这种电池将由非晶硅与微晶硅电池叠加，叠层电池中非晶硅电池的本征吸收层较薄，可以大大提高电池稳定性。而微晶硅为底的电池可以大大提高电池对太阳光的光谱收集范围，是目前高效稳定的硅基薄膜太阳能电池，而且有望降低设备成本，提高电池性能。非硅电池加紧材料替代CIGS和CdTe电池是效率较高的两种非硅化合物薄膜电池。目前CdTe电池光电转化率超过11%；CIGS电池效率达到20.3%。王长贵提醒说，这两种电池主要材料有铟、镉和碲三种稀缺元素，大规模推广或将受限于资源和环境。我国除了要在改善稳定性、提高转换效率、降低生产成本、延长使用寿命等方面积极开展研发外，还应重视保护战略资源，加强相关材料的替代工作。据介绍，铟仅以微量伴生在锌、锡等矿物中，是一种极为稀有的贵金属，广泛应用于电子、航天、航空、合金制造及光伏电池制造等领域。全球铟储量仅为1.6万吨，是黄金储量的1/6。目前粗铟的价格约为5000元/千克，精铟的价格高达10000元/千克。由于需求旺盛，铟的价格在几年内上涨了30倍。以目前光电转换效率10%、厚度3微米计，每MW的CIGS电池约需铟50千克，未来生产成本可能受铟价制约。碲也是一种很有开采价值的重要工业原材料，我国虽然已在四川发现了世界首例成矿的碲铋矿山资源，但开采权已被国外独资企业垄断。2.1.3世界燃料电池产业发展特点燃料电池应用范围涵盖分散式发电系统、运输工具、机器人、产业用搬运工具、便携式电子产品等，主要技术类型可分为：600℃以上高温操作的熔融碳酸盐燃料电池（MoltenCarbonFuelCell，MCFC）、固体氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，SOFC）及200图表SEQ图表\*ARABIC2：各种燃料电池的发电效率与主要应用市场自2003年美国布什政府推动氢燃料计划（HydrogenFuelInitiative）以来，氢燃料电池成本已下降50%以上。2006年，布什政府又宣示将在2025年前发展先进替代能源以取代75%自中东进口石油的国家目标，加速开发氢燃料电池与氢能动力车辆。在美国领衔持续致力技术研发与示范推广下，预期2010年后燃料电池商业化市场将会急剧成长。图表SEQ图表\*ARABIC3：有关各种燃料电池应用产品的市场需求特性与导入时期推测根据FreedoniaGroup公司分析，世界燃料电池的市场需求将由2004年3.75亿美元，成长为2009年约25.8亿美元，预计至2014年，世界燃料电池系统需求值可成长为135.5亿美元，复合平均年增率43%；其中以发电系统市占率51.7%最高，其次为便携式电子产品占25.9%，并以便携式电子产品的需求值平均年增率64.6%成长速度最快。至于燃料电池技术类型，目前以质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）占五成以上居多，但预期未来其市占率会逐年降代，将为快速成长的固体氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，SOFC）、DMFC等技术类型所取代。图表SEQ图表\*ARABIC4：世界燃料电池市场技术类型预测2.1.4可携式电池欧洲市场看好且竞争加剧据有关市场调查报告显示，欧洲可携式电池市场趋势看好，竞争将进一步加剧。据估计，在未来几年里，总营业额年增长率可达7.1%，年交货量的增长率也可达5.6%。价格方面，除部分电池因成本提高而提高售价，大部分电池的价格滑落在所难免。在产品方面，锂电池和可充电电池市场将被看好，而其他主要电池市场份额将缩小。该报告指出，锂电池的应用将得到增强，市场成长率将上升到10.1%。锂电池市场成长原因是，该电池有较高的能量密度，而消费性电子产品有向小型化发展的趋势，从而提高了锂电池的应用。另外，锂电池的市场价格逐渐下降，也提高了对锂电池的应用。其他电池市场发展缓慢，年成长率低于1%，今后发展的可能性不大。其他电池市场产品更新也很快，市场要求改善产品效率，降低产品容量。可充电电池市场将继续增长，市场预期增长率可达11.5%。可携式通讯设备将大幅提高效率，因此通讯技术的发展将增加对可充电式电池的需求。调查报告显示，欧洲电池市场的电池生产竞争厂家分为三个等级：一级生产厂家，包括联合式大型企业；二级竞争厂家，指在特殊应用市场中强调电池和电池相关产品的设计、发展和制造的公司；三级电池制造商，指专为特定消费团体服务的制造商，如制造飞弹用的储备电池等。制造商之间的竞争因素主要包括价格、原始设备制造商和终端使用者的合作关系，以及产品的质量、可依赖度、安全性和供应网络等。报告认为，市场开拓的风险主要有以下几点：电池价格急剧下跌。报告指出，我国相关产品进入该市场后价格将会继续下跌。在这个竞争激烈的市场中，所有产品供应商都应严格控制产品的生产和服务成本，以达到降低售价的目的。竞争激烈，利润空间缩小。由于各制造商生产出的电池差异不大，因此，生产厂商成本越低，价格越便宜，越有可能争得客户。竞争激烈的结果是导致厂商利润空间的缩小。新需求带来新客户。新的成长主要来自新的应用和新的客户群体，因此必须随时了解客户的新的需求并使之成为现实，时时把握住新的成长潜力。2.1.5国际镍二次电池市场展望中国同行竞争力的加强，迫使国外制造商不断开展新产品研发尽管可以肯定，人们对二次电池的需求没有止步，但镍二次电池的市场趋势却并不明朗。原材料价格的上涨迫使欧洲和北美的制造商提高产品价格，而中国产品由于生产成本低廉、价格便宜显示出强大的竞争力。此外，由于镍二次电池市场日趋成熟，很难看出不同厂家的产品竞争谁优谁劣，这显示出加强研发，改进性能，拿出更好的二次电池产品更为重要。技术的成熟与新的装置的发展支撑镍二次电池需求随着人们生活方式的变化，可移动式电子产品不断增长，由此促进了镍二次电池的发展。除了膝上产品和手机等个人消费品外，某些军事装置和医疗装置亦使用镍二次电池。工业应用领域要求二次电池的充放电循环次数多，易于保养，高功率，可在高温或低温下工作，镍镉电池与镍氢电池由于满足以上要求被优先采用。虽然锂离子电池与锂聚合物电池获得了应用，但镍二次电池由于经受了市场的考验，消费者对其优缺点也熟悉。但镍二次电池的某些市场正在被锂电池所瓜分。锂二次电池的市场能量密度高，尺寸小，重量轻，适用于多功能电子产品和其他一些新的应用领域。新应用领域的出现有望激活镍二次电池市场虽然镍二次电池的主导市场是工业应用，但膝上电脑与移动电话也是其正在增长的市场。此外，由于镍二次电池的可靠性强，电动汽车与混合动力车优先采用镍二次电池。由于来自锂电池的替代威胁，镍二次电池的性能改进（如减小尺寸，提高能量密度等）越来越迫切。此外，为了保证市场不但发展，积极开拓新的应用领域，抢占未发育的地域市场，将是镍二次电池制造商未来