纯电动汽车与动力电池的当下技术现状.docx

纯电动汽车及动力电池发展现实状况调研一、纯电动汽车发展现实状况所谓纯电动汽车，是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车(BatteryEIeCtriCVehide,BEV)与混合动力汽车(HybridElectricVehicle,HEV)和燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle,FEV)是目前重要的新能源汽车类型。1.1 发展纯电动汽车的必要性(I)增进节能减排。与老式汽车相比，纯电动汽车具有更高日勺能源运用效率，同步也具有二氧化碳减排B¾潜力。机动车污染排放是都市空气污染0重要来源之一，2023年春季北京出现多次大面积雾霾天气，机动车尾气是重要原因之-O在上海，中心城区的重要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有66%、90%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳0最佳方案，纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，虽然考虑到中国目前电力生产过程中B¾二氧化碳排放，纯电动汽车仍然具有13%68%的减排能力。伴随我国能源构造和电力生产方式B¾转变，纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。图Ll老式汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位：)(2)减少石油对外依存度。汽车保有量B迅速增长为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.2o最新数据显示，截止到2023年终，中国汽车保有量已达2.4亿辆，与此相对应的是2023年中国原油对外依存度到达56.4%,创下历史新高。假如不采用措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，怎样满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化,不仅愈加适合中国以煤炭为主的资源禀赋，并且可以与中国大力发展可再生能源的战略紧密衔接，对减少石油对外依存度、保障能源安全具有重要意义。汽车保有量石油对外依存度(块)肥口H6玄坦R图1.2中国汽车保有量与原油对外依存度上升状况(3)平衡电网峰谷负荷。近年来，伴随都市用电量的日益增长，全国合计发电装机容量逐年上升。与此同步，都市电网也面临着严重的峰谷差问题，尤其是北京、上海等大都市峰谷差率达40%以上。大都市日间用电高峰持续增长，迫使电力企业不停投资新建发电机组，以满足一年中很少出现时用电高峰0需求;夜间B¾用电低谷则会导致大量谷电B¾挥霍，电力企业的多种调峰填谷技术方案也往往面临着设备损耗大、能源效率低或投资高等问题。建设蓄能电站是实现调峰填谷0¾有效措施，但较为经济B抽水蓄能电站，其能源效率仅有70%左右，并且对地理位置规定较高；而蓄能效率较高的电池蓄能电站（锂离子电池、钠硫电池等）不仅技术尚未完全成熟，且投资规模巨大。电动汽车在规模化使用后，将也许在未来有效平衡电网峰谷负荷，间接减少社会的碳排放。不过目前该应用的推广还取决于车辆到电网（VehiCIetoGrid,V2G）技术的进步以及有关政策的支持。图1.3全国发电装机容量发展状况（4）带动经济发展。电动汽车技术将可以带动整个有关产业链发展。电动汽车产业链包括零部件供应、整车制造和基础设施建设三个方面。其中，汽车零部件制造业自身就是机械制造业0¾重要构成部分，并且中国也是纯电动汽车重要零部件一一动力电池和驱动电机的重要生产国。另一方面，整车制造业是我国国民经济的支柱产业，我国早在2023年即成为世界第一大汽车产销国。再次，为配合电动汽车推广运行，需要新建充电站等一系列配套设施，又可带动基建等有关产业0发展。总之，纯电动汽车产业对国民经济0带动效应是大力发展纯电动汽车B¾重要推力之一。1.2 国外纯电动汽车产业发展现实状况（1）第一代纯电动汽车阶段。该阶段电力电子技术尚不成熟，并且没有完善0科学理论作指导，可供选择的动力电池也只有铅酸电池一种。截止到1998年终，全世界9个大型汽车厂10款纯电动汽车产品进入小批量生产阶段。如通用汽车开发的纯蓄电池电动汽车EVl最高时速可达128kmh,从静止加速到96kmh只需9s,一次充电可行驶144km,其后通用IMPACT电动车一次充电续驶里程到达190km；尚有福特汽车企业和通用电气企业联合开发EXE-I>EXE-I【电动汽车；丰田企业生产BRAV4电动汽车由铅酸电池改为银氢电池，一次充电可行驶200km,零售价4.2万美元/辆（同型0¾汽油车零售价为2万美元/辆）,其中电池成本占整车成本日勺40%；日产汽车企业1998年在日本和美国销售0¾ALTRA电动车采用锂电池，循环寿命长，可反复使用1200次，续驶里程124km；1997年法国雷诺企业推出装备锂电池的标致106电动汽车；大众汽车企业在第18届国际电动汽车展会上推出0电动汽车能量来自30Okg的I充电电池，在12s内可从0加速到Iookmh,最高车速14Okm/h。表1.1第一代10款纯电动汽车基本状况年份生产厂商车型1994日本大发电动微面Hi-Jet1995法国标致雪铁龙P106.SAXO轿车及客货车1996美国通用EV-I轿车1996日本丰田RAV4EV轿车1996日本丰田Plus轿车1996法国雷诺Ctio轿车1997美国福特Ramger皮卡1997美国克莱斯勒Epic轿车1997美国通用S-IO皮卡三菱、富士重工、通用这样0汽车企业，也有属于电力系统0法国电力企业、东京电力企业，以及东芝、日立、东洋电机、三洋电机、旭化成、NEC等机电跨国企业。2023年，法国电力企业和博洛尔集团(GroupBOLLORE)成立了一种联合子企业BatScap,开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池(LMP)欧I电动蓝色轿车(BIuecar),最大行程200多公里,最高时速125公里/时,。达索飞机制造企业与生产汽车车体的Heuliez企业合作生产四座电动汽车，装备下一代的J锂聚合物蓄电池和一台扩大汽车自主性0辅助动力机，最高时速可达30公里，自主行驶里程可以到达300公里。2023年5月，日本三菱企业推出了属于世界首创B¾交流电动轮轿车一一Colt牌5人座日勺低中级电动轮轿车。其重要特性是采用了具有高能量密度，可急速充电，能在车辆使用的多种环境下使用，空车重量只有L15吨，装有两台最高转速为1500转/分，功率为20千瓦，最大扭矩为600Nm的永磁式三相交流同步伺服电动机。COIt动力电池为锂离子蓄电池组，由22个锂离子蓄电池模块并联构成。每次充电可行驶150公里，最高时速150公里每小时。2023年8月，富士重工将下一代乘用车目的定位为纯电动轿车。它将层状单体锦锂蓄电池组应用到Rle牌微型纯电动汽车上，最高车速为120公里每小时，一次充电时续行里程为120公里，未来拟到达的目的是200公里。美国通用企业2023年推出的VOIt插电式电动汽车，纯电动模式下可以行使64kmo表1.2第二代几款代表性纯电动汽车产品基本状况年份生产厂商车型2023法国BatScapBluecar2023日本三菱Colt2023日本富士Rle2023德国BMWMiniEV2023美国通用Volt2023日本三菱I-MiEV2023日本NissanLeaf为了应对纯电动汽车产业B¾飞速发展，保持各自领域日勺领先地位，美国、西欧以及日本整车厂和电池供应商都进行了大量B¾基础技术研发和量产准备。美国方面，1991年，美国通用汽车企业、福特汽车企业和克莱斯勒汽车企业共同协议，成立了“先进电池联合体"(USABC),共同研究开发新一代电动汽车所需要的J高能电池。1991年10月USABC与美国能源部签订协议，在1991一1995年4年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池日勺研究。1991年10月美国电力研究院(ERPI)也参与了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车B¾开发。以此同步，美国还制定了“PNGV”计划、“FreedomCAR”计划等一系列推进纯电动汽车发展的计划，以三大汽车企业为主导，运用大汽车企业雄厚的技术开发力量和先进制造条件，开发出不一样特点的电动汽车，还充足运用汽车、机电、电子、控制和材料等行业的优势，分工开发电动汽车於J多种总成和技术单元，也使电动汽车得以迅速发展和不停改善提高。欧洲方面，2023年5月，欧盟、以色列与约旦三方合作建立电力驱动车计划。意大利宾尼法瑞那汽车设计企业(Pininfarina)计划与法国电池生产商博洛尔(BolIoS)企业投资1500万欧元生产纯电动汽车，配装博洛尔企业研制的新型动力电池，采用锂金属聚合物技术，估计年产量1.5万辆。2023年2月，博洛尔又与法国长途客车制造商Gruau集团投资2023万欧元生产纯电动汽车，预期在2023年下六个月上市。丹麦董氏能源企业与美国PBP(ProjectBetterPlace)企业签订协议，联合研制电动汽车供应丹麦市场，并计划共同在丹麦修建电动汽车充电站及电池更换站。挪威ThinkGlobal企业计划在挪威和丹麦销售小型电动汽车，估计2023年实现年产量7000-10000辆。雷诺-日产汽车企业也估计从2023年中期开始，在丹麦市场销售全电动梅甘娜和甘果，使用日产和NEC联合开发的锂离子电池供电。日本方面，2023年4月日产和NEC合资组建“汽车能源供应企业”，生产环境保护型汽车专用0锂离子电池。2023年12月，GS汤浅(GSYuasaCorporation)>三菱商事和三菱汽车成立LithiUmEnergyJaParI,重要从事开发、制造和销售面向汽车(电动汽车和插入式混合动力车等)以及其他产业的大型锂电池，初资金额为5亿日元,于2023年4月增资到达40亿日元。三菱于2023年在日本推出i-MiEV小型电动汽车，之后投放欧洲市场。日本三洋电机企业从2023年初开始与德国大众集团携手开发新一代银氢电池系统的，2023年5月宣布加强对车用锂电池研发及生产领域0投资，并从2023年开始批量生产,计划到2023年使新型车用锂电池产能到达每月1000万块，满足170万至180万辆新能源汽车B¾需求。1.3 国内纯电动汽车发展现实状况中国政府非常重视新能源汽车的发展，推出诸多鼓励政策和补助文献。2023年6月1日，财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合公布了有关开展私人购置新能源汽车补助试点B告知，告知中指出：“补助资金拨付给汽车生产企业，按其扣除补助后0¾价格将新能源汽车销售给私人顾客或租赁企业。”补助原则根据动力电池组能量确定，对满足支持条件日勺新能源汽车，按3(MM)元kwh予以补助，纯电动乘用车最高补助6万元/辆。此外，我国诸多都市也出台了有关电动汽车地方发展政策和规划。目前，为了顺应动力电池技术B¾发展趋势，国家优先发展纯电动小型乘用车和大中型公共客车。2023年11月举行的第25界世界电动车大会暨展览会上，一汽、北汽、上汽、长安、奇瑞等国内汽车生产企业都展出了本企业研制的纯电动车。一汽展出飞跃B50EV,该车采用一汽技术中心自主研发的纯电动乘用车动力平台，由电机、电池、减速器、整车控制器、电动附件和专用显示仪表等构成。该车具有启动电爬行、纯电动、再生制动、电子驻车制动、家用充电和迅速充电等功能。飞跃B50EV采用永磁同步电机,装配60Ah的锂离子电池，最高车速可达147kmh,在60kmh等速工况下续驶里程为136km,百公里耗电量为16kwh.北汽集团新能源汽车有限企业展出了自主研发的301EV插电式纯电动车，采用一款47kw/、J交流感应电机，峰值扭矩82Nm,装配100AhaJ锂离子聚合物电池。0100kmhB<J加速时间为11.5秒，相称于一款AO级小排量车的加速水平。30IEVB最高车速可到达160kmh,续驶里程为200km以上，最大爬坡度为30度。上汽展出了上汽集团自主开发日勺A级荣威350纯电动轿车。该车驱动型式为前驱，电机峰值功率为75kw,峰值扭矩为190Nm,最高车速为150kmh,在60kmh的）匀速工况下续驶里程为20Okmo该车050kmh加速时间为6秒，0100kmZh加速时间为17秒。长安集团展出了奔奔MINI纯电动汽车，该车是在长安自主研发0奔奔MlNl小型车平台上开发的。该车采用永磁同步电机，峰值功率为50kwo采用60Ah日勺锂离子电池，最高车速为110kmh,60kmh匀速工况下续驶里程为105km,百公里耗电量为15kwh0奇瑞展出了瑞麒Ml纯电动汽车，该车搭载336V、40kw驱动电机，配置了40Ah的磷酸铁锂电池，运用220V民用充电即可，充电时间一般在6-8小时；还可以在专业充电站进行迅速充电，半个小时即可充到电池电量的80%。MIrJ最高车速为120kmh,最大续驶里程可达150km,百公里耗电量为14kwh三比亚迪展出e6纯电动出租车，它是全球首款纯电动出租车。该车装配0¾电机峰值功率为75kw,采用磷酸铁锂电池，最高车速为140kmh,60kmh匀速工况下续驶里程为300km,百公里耗电量为21.5kwh°长城汽车展出哈弗M3EV,该车装配永磁同步电机，电机峰值功率为56kw,最大扭矩为150Nm,采用60Ah、J锂离子动力电池。该车最高车速为130kmh,60kmh匀速工况下续驶里程为160km,百公里耗电量是10.8kwh0吉利汽车展出熊猫纯电动车，采用交流感应电机，峰值功率为60kwO装配磷酸铁锂电池，电池容量为57.5Ah°最高车速是150kmh,60kmh匀速工况下续驶里程为180km,01OOkmZh加速时间是15秒，百公里耗电量为12kwh0除了上述简介的纯电动乘用车，国内各大企业也开发出一系列纯电动客车产品。BK6122EV2型纯电动都市客车是北京公交集团所属北京京华客车有限责任企业和北京理工大学共同承接、被列入国家“863”计戈J、北京“科技奥运”规划的重大专题项目。该车选用新型锂离子电力电池，匹配三档电控机械变速箱,实现档位自动切换，提高了整车动力性能。使用CAN总线系统，具有控制、通讯、语音报警、数据记录、在线故障诊断等功能，同步加装了GPS通讯系统,可实现车辆电气系统运行信息远程通讯。装载了节能型整体式顶置电驱动冷暖一体化空调，安装简便，故障率低，节能环境保护。该车型主、辅动力系统、电驱动空调系统与无轨电车兼容四。2023年7月，江淮推出第一批宝斯通纯电动客车，在2023年世博会期间，江淮宝斯通纯电动客车穿梭在世博园区，专门用来接待省部级领导来世博园区参观。宝斯通纯电动豪华公务客车采用了安徽江淮“宝斯通”车身，选用北京安耐信企业生产0磷酸铁锂电池和上海南洋企业生产0电机，续驶里程为200km,最高车速为IOokm/h。该车还配装了ABS,前后盘式制动器等装置，具有良好的安全性能。安凯纯电动客车参与了2023年10月的比利时国际车展，这是中国第一台参与国际车展的纯电动客车，向全世界人们展示了中国新能源客车的形象和实力。同步，该车还搭载了诸多高科技装置，如胎压监测系统、视频化动力管理系统，此外，在人性化方面，安凯还设计了低地板，轮椅踏板等。江苏常隆客车有限企业是国内最早研发纯电动客车并进入国家公告B¾重点企业，其自主开发0纯电动客车获得多项专利成果。常隆纯电动客车百公里耗电120kwh,采用全承载车身技术，轻量化和多重绝缘设计，高下压电器隔离安全性好，尤其是“低入口”设计以便乘客上下车。在使用空调和全工况状况下，续驶里程到达200kmoCA6730URE1是由一汽客车厂在老式客车基础上自主研发B一款纯电动都市公交客车，该车采用永磁无刷直流电机，配置330Ah的锂离子动力电池,续驶里程可到达230km,最高车速为8Okmh,最大爬坡度为25%,百公里加速时间为50s,最大载客为47人。该车已经在2023年正式投入辽源市的公交运行。表1.3国内几款纯电动汽车产品基本状况年份生产厂商车型乘用车2023北汽301EV2023上汽荣威350EV2023比亚迪E62023奇瑞瑞麒MlEV2023长城哈弗M3EV商用车（纯电动客车）2023京华客车BK6122EV22023江淮宝斯通2023一汽CA6730URE12023安凯HFF6127G03EV2023比亚迪CK6120LGEV2023申沃SWB6121EV61.4国内纯电动汽车政策环境“十五”期间国家设置了电动汽车重大科技专题课题，确定了“三纵三横”的研公布局，其中“三纵”指燃料电池汽车、混合动力电动汽车和纯电动汽车三种车型；“三横”指多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统和动力蓄电池及其管理系统三种共性技术。其中，纯电动汽车所波及到0电机及其驱动技术、电池及其管理系统、整车控制方略等是纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等新型汽车发展的技术基础。国际上成功的经验表明：拥有最先进的混合动力汽车、燃料电池汽车技术的丰田、通用等企业，恰恰是拥有领先的纯电动汽车关键技术的汽车巨头。只有实现纯电动汽车关键技术的突破，混合动力汽车、燃料电池汽车才会有真正0发展基础。“十一五”规划提出“十一五”期间单位GDP能耗减少20%,重要污染物排放减少10%；2023年11月1日起实行的新能源汽车准入管理措施对新能源汽车的定义、分类、企业资质、生产准入条件和申报规定进行了详细规定；发改委颁布的产业构造调整指导目录（2023年本）初次提出鼓励发展新能源汽车。2023年2月1日，财政部发文确认了中央财政对购置节能与新能源汽车予以补助的对象和原则。“十二五”规划继续推进新能源汽车技术突破，进而推进新能源产业化进程。规划提出的发展目的是：到2023年，突破23个重点技术方向，在30个以上都市进行规模化示范推广，5个以上都市进行新型商业化模式试点应用，电动汽车保有量达100万辆，产值预期超过IooO亿元。同步，规划规定发展电动汽车充电设施。在重点发展技术方面,科技部将推进关键零部件技术、整车集成技术和公共平台技术H勺研究与攻关。节能与新能源汽车产业发展规划（2023-2023年）提出到2023年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车合计产销量力争到达50万辆，到2023年，合计产销量超过500万辆。为此要实行节能与新能源汽车技术创新工程，大力推进动力电池技术创新，同步要积极推进充电设施建设，以适应新能源汽车产业化发展的需要。为了保障2023年目0实现，需要配套一系列保障措施，如加大财税政策支持力度、强化金融服务支撑、营造有助于产业发展的良好环境等。节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行措施规定中央财政对试点都市有关公共服务领域示范推广单位购置和使用节能与新能源汽车予以一次性定额补助。地方财政要安排一定资金，对节能与新能源汽车购置、配套设施建设及维护保养等有关支出予以合适补助。示范推广补助资金专题用于购置节能与新能源汽车的有关支出。有关补助原则见表1.4和表1.5.表1.4公共服务用乘用车和轻型商用车示范推广补助原则（单位：万元/辆）节能与新能源汽车类型节油率最大电功率比BSG车型10%-20%20%-30%30%-100%混合动力汽车5%-10%0.410%-20%2.83.220%-30%3.23.64.230%-40%4.24.540%以上5.0纯电动汽车100%6.0燃料电池汽车100%25.0表1.5十米以上都市公交客车示范推广补助原则（单位：万元/辆）节能与新能源汽车类型节油率使用铅酸电池的1混合动力系统使用银氢电池、锂离子电池/超级电容器的J混合动力系统最大电功率比20%-50%最大电功率比50%以上混合动力汽车10%-20%52020%-30%7253030%-40%8303640%以上3542纯电动汽车100%50燃料电池汽车100%601.5国内重要都市纯电动客车运行状况表1.6国内都市纯电动客车市场保有量排名前18位排名都市运行数量（辆）重要品牌及型号补助原则（万元/辆）1青岛280申沃SWB6121EV6型纯电动都市客车（220辆）沂星SDL6120EVG型纯电动都市客车（30辆）一汽CA6120URBEV21型纯电动都市客车（30辆）地方补助40万元/辆2深圳253比亚迪CK6120LGEV2型纯电动都市客车（200辆）五洲龙（53辆）国家与地方各补助50万元/辆3合肥230安凯HFF6126G03EV型纯电动都市客车4上海197申沃SWB6121EV6型纯电动都市客车5成都140蜀都CDK6122CA2BEV型纯电动都市客车6襄樊110东风EQ6102BEVL1型纯电动都市客车7临沂110沂星SDL6120EVG型纯电动都市客车地方补助20万元/辆8厦门76大金龙XMQ6127AGBEV3型纯电动都市客车9唐山59东风EQ6102BEVL1型纯电动都市客车10襄阳53东风EQ6102BEVL1型纯电动都市客车11北京50福田BJ6123EV型纯电动都市客车12天津：40安凯HFF6126G03EV型纯电动都市客车（10辆）申沃SWB6121EV6型纯电动都市客车（10辆）宇通ZK6125BEVG1型纯电动都市客车（10辆）青年JNP6120GC型纯电动都市客车（10辆）13重庆31恒通CKZ6127HBEV型纯电动都市客车14郑州27宇通ZK6125BEVG1型纯电动都市客车15广州26福田BJ6123EV型纯电动都市客车16珠海15银通YT6110BEVB型纯电动都市客车地方补助50万元/辆17南通10安凯HFF6126G03EV型纯电动都市客车18武汉10扬子江WG6120BEVHM型纯电动都市客车19总计1757注1：时间截止到2023年11月10日注2：红字为“十城千辆”都市二、动力电池发展现实状况动力电池是纯电动汽车能源载体，其有关技术是纯电动汽车最为关键的技术之一，目前动力电池存在着成本高昂且使用寿命短、安全性差等一系列问题，亟待处理。然而由于电池自身的高度复杂非线性特性，其技术突破相比于整车控制技术和驱动电机技术愈加困难，使得动力电池问题成为制约纯电动汽车大范围推广应用的瓶颈。2.1车用动力电池发展现实状况目前可用作纯电动汽车动力电池B¾电池类型重要包括铅酸电池、锲氢电池、锂离子电池和燃料电池，其重要特性如表1.1所示。铅酸电池是目前技术最为成熟的电池类型，成本低、性能可靠，有一定耐过充能力，倍率放电性能很好，其最大的问题在重金属铅对环境污染严重，并且极低的质量比能量和体积比能量也限制了铅酸电池在纯电动汽车上的应用。银氢电池拥有杰出的耐过充和过放能力，安全可靠，且能量密度和功率密度较高，在混合动力汽车上应用较广，不过在温度较高时锲氢电池B充放电效率很低，不适合于以动力电池作为唯一能源0纯电动汽车，此外银氢电池成本较高，对加工、封装工艺规定也较高。燃料电池理论上也许是最合适的动力电池，由于其本质上更像一种产能装置，可以像一般燃油汽车同样不受续驶里程的限制，并且几乎零污染，不过成本高、系统效率低、原料储备困难等问题使得燃料电池全面推广尚有一段距离。相比之下，锂离子以其高能量密度、低自放电率、无记忆效应和对环境友好等特性，成为目前纯电动汽车上应用最广泛的动力电池类型。表2.1不一样动力电池类型特性对比铅酸电池银氢电池锂离子电池燃料电池液态聚合物比能量(whkg)35407580110120155"180500比功率(wkg)50160230300315100体积比能量(whL)80IO(T200200280>3201000标称电压(V)21.23.73.7(磷酸铁锂3.2)0.60.8工作温度()-20602060060206020105自放电率4%5%30%35%<10%<5%很低循环寿命500次左右IoOO次以上IooO次以上IOoO次以上2.2锂离子电池发展现实状况根据电解质形态不一样可将锂离子电池分为液态型和聚合物型两类，后者的正极、负极和电解质中至少有一种是聚合物材质。聚合物锂离子电池可以做0愈加小型化、超薄化，质量比能量和体积比能量较液态锂离子电池更有优势，再加上良好B¾循环寿命和安全性，使得聚合物锂离子电池成为各个类型纯电动汽车应用的首选。锂离子电池构成成分重要包括正极、负极、电解质(电解液)和隔阂四大类材料，其中正极材料直接决定了锂离子电池的安全特性和能否做到大容量，是最关键0材料。根据正极材料0不一样，锂离子电池重要可以分为钻酸锂、镒酸锂、磷酸铁锂和三元材料四种类型。钻酸锂电池是最早出现B¾锂离子电池类型，高下温充放电性能稳定，不过安全性较差，且由于用到稀土元素钻导致价格昂贵且污染环境，目前重要应用于便携式设备上。镒酸锂电池拥有较高的放电平台，安全性相对于钻酸锂电池有所提高并且成本低廉，不过比能量较低、循环性能尤其是高温性能较差，怎样提高锦酸锂电池0¾能量密度和高温特性是研究热点。磷酸铁锂电池在三者中商品化最晚，具有很好的热稳定性和循环特性，对环境友好，不过磷酸铁锂电池电压平台比其他锂离子电池要低0.5V左右，且体积比容量稍大,生产时严格的无氧环境导致成本升高且产品一致性较差，低温性能较差，低温特性和倍率特性是磷酸铁锂电池改善的方向。三元材料锂离子电池的正极材料包括银、镒、钻等元素，具有很强0耐过充能力，安全性好，可以做到较大容量，电压平台相比与钻酸锂电池低但比磷酸铁锂电池高，不过初次循环时会有较多的不可逆损失，原材料成本较高，适合应用于小型储能设备，作为动力电池仍存在问题。表2.2不一样正极材料锂离子电池特性对比正极材料钻酸锂镒酸锂三元材料磷酸铁锂工作电压3.6V3.8V3.7V3.2V材料电容量160mhg110mhg190mhg110mhg循环寿命>1000>1000次>1000次>1000次价格高低较高较低安全性差较差很好好应用领域小型电池动力电池小型电池动力电池2.3锂离子电池产业现实状况(1)全球产业规模1998年至2023年，全球锂离子电池需求量0¾年平均增长率高达63%以上,2023年以来，全球锂离子电池B需求量增长有所放缓，但仍保持年均两位数以上B¾增长率。从产业规模上看，2023年全球锂离子电池0产业规模到达71亿美元,2023年到达153亿美元。（2）全球产业格局从全球锂离子电池产业分布来看，中国、日本和韩国形成了三足鼎立的局面。2023年此前全球88%以上锂离子电池产自日本；2023年后，中国及韩国相继投入锂离子电池产业并陆续量产。目前，中国、日本及韩国生产的锂离子电池占全球产量099%左右，其中日本仍是全球占据领先地位的锂离子电池生产基地，中国和韩国B¾产量成长迅速且所占比重不停提高。按销售额计，日本产品所占比重由2023年061.4%逐渐下降到2023年的47.3%,2023年，由于受到大地震的影响，其锂离子电池在全球的市场份额继续下降，约为42.3%左右。而美国和欧洲等地锂离子电池产业以其技术领先为重要特点，在动力锂离子电池领域获得了实质性的突破。1、口本从全球范围看，日本是锂离子电池及有关原材料产业最集中的地区，且有关企业都制定了迅速扩张计划。作为全球锂离子电池产业生产基地，日本锂离子电池产量占据全球的40%左右。从锂离子电池产业链有关企业来看,除了三洋电机、索尼、松下等锂离子电池生产企业外，在锂离子电池材料环节上，日本也有大量生产企业，如宇部兴产、三菱化学、日亚工业、住友化学、旭化成、三菱树脂、日立化学工业、昭和电工等。日本生产锂电池材料生产企业的总部大都设在东京、大阪、名古屋等地。2、韩国最为全球三大锂离子电池生产基地之一0韩国在2023年宣布了低碳绿色增长计划，提出到2023年国产电动汽车的世界市场拥有率提高到10%的J目的。在此背景下，韩国锂离子电池企业迎来了发展的大好机会，并确定了走高端路线的战略。自2023年以来，以LG化学、三星、L&F、SK能源以及现代汽车等为代表的企业，在车用动力锂离子电池的研发方面已经投入160亿韩元，并继续在锂离子电池领域加大投入力度。目前，韩国电池产业分布平衡，集中了生产、研发、设备等整个产业链，包括锂二次电池、零件和原材料、电容、铅酸电池、银镉电池、主电池、研发基地和设备生产等行业。其中，锂电池生产重要集中在韩国B¾中心地带，如京畿道、忠清南道等地区。3、美国美国锂离子电池产业的优势在于其超强的研发能力、完善的汽车制造业以及政府强有力的扶持政策。目前，美国锂离子电池供应链已经遍及27个州119个地区，到2023年，美国将拥有全球汽车锂离子电池生产能力4O%0份额。在电池材料领域，美国的A123企业（已被万向集团收购）掌握了磷酸铁锂正极材料专利，具有较强B¾研发实力。2.4 国内锂电池展业发展现实状况如图2.1所示，2023年，中国锂离子电池产业规模占全球027.6%左右，为148.9亿元。2023年以来，伴随锂离子电池在动力电池领域应用的逐渐成熟，其对老式二次电池0¾替代作用也愈加明显，整个锂离子电池日勺产业规模保持了30%以上的增长。2023年，得益于新能源汽车、储能电站和以平板电脑为代表的消费类数码产品B强劲增长，锂离子电池0市场规模同比大幅增长43.9%,到达397.4亿元。从产量上来看，如图2.2所示，2023年中国锂离子电池产量为14.9亿颗，伴随中国锂离子电池的发展，2023年由于受到新能源汽车、储能电池概念的刺激，各大锂离子厂商加大了生产线的投入，其产量到达29.7亿颗。估计在未来几年增长率至少保持在25%遇上,若考虑到新能源汽车产业化后对锂离子电池时需求，则有也许出现成倍0增长。图2.12023-2023中国锂离子电池产业规模及增速图2.22023-2023中国锂离子电池产量规模及增速2.5 锂离子电池重要生产厂家(1)国外生产厂家1.美国A123企业美国A123企业重要开发和制造电动工具、交通、电力、航空和医疗领域用高级锂离子电池和电池系统。企业最初的资金来源只有美国能源部的科技项目经费10万美元。到2023年，A123企业的私人资本投资就已超过3.2亿美元，员工超过2200人，来自Fortune前500大企业aJ订单超过1亿美元。目前每年产出数百万颗电池和数百吨正极材料粉体。是全球最大0磷酸铁锂电池制造商。既有0客户包括AES企业，BAE系统企业，Black&Decker,Cessna,克莱斯勒企业，通用汽车等。2023年，万向集团在A123企业破产拍卖中以2.566亿美元的价格击败美国江森自控和日本NEC的联合竞标，成功拍下该企业除政府及军工业务外的所有资产。2 .美国ValenCe企业美国0valence企业2023年开始磷酸铁锂0产业化生产，并且和中国0¾部分锂离子电池厂家进行合作，并且以OEM方式生产310AHB¾聚合物电池，同步在苏州建设生产基地(威能和威泰)，自己生产聚合物电池。如今该企业可以提供经实际验证的技术及生产基础设施，从而生产出经ISO认证的产品，并提供受一系列广泛的全球专利组合保护0生产工艺。3 .加拿大Phostech企业PhostechLithium企业2023年在加拿大魁北克省St-Bruno成立，是全球排名第一B¾德国化学磷肥大厂南方化学(Siid-Chemie)B¾全资子企业。Phostech1.ithium企业专利的磷酸铁锂锂离子电池具有安全性能高，高倍率充放电，使用寿命长，合用温度宽，成本低，环境保护好等特点，正取代铅酸电池，钻酸,锦酸锂电池成为应用在电动自行车、电动工具、电动汽车等领域B¾新一代产品。(2)国内生产厂家国内重要锂离子电池生产厂家有深圳比亚迪，深圳比克，苏州星恒，深圳雷天，天津力神，北京盟固利等企业，其重要产品如下表所示表2.3国内锂电池生产企业企业容量(Ah)比能量(Whkg)比功率(Wkg)重量(kg)合作整车厂比亚迪5.4144980.046自用天津力神13117910.36天津清源电动车深圳比克1.81231000.054东莞ATL120150印度RCVa电动车威力克能源110海马、吉利中信盟固利1001201343.2奥运公交车深圳雷天100400一汽客车苏州星恒101002000.37上海汽车国轩高科50安凯电动车2.6车用锂离子电池应用现实状况最早的电动汽车以铅酸电池作为动力电池，近年来伴随锂离子电池生产工艺的提高和成本的减少，以锂离子电池作为动力电池的纯电动汽车开始大量出现。日本三菱企业于2023年正式推出i-MiEV纯电动汽车，该车采用22个模组共88节锦酸锂电池，由LithiUmBatteryJaPan提供，该电池每节容量50Ah,电池组总能量约16kwh,续驶里程160km。日本NiSSan企业于2023年在北美和日本推出Leaf纯电动汽车，其驱动电池总能量为24kwh,输出功率达90kw以上，电池组由48个模组构成,每个模组包括两两并联之后再串联的四节33.1Ah镒酸锂电池,该电池由AESC提供。VoIt是美国通用企业2023年推出的增程式电动汽车，其特有BrT”型电池组由288节LG化学提供的锌酸锂电池构成，总能量约16kwh,可驱动汽车以纯电动模式行驶60km。德国宝马企业于2023年推出了在老式车基础上改装0¾Mini-E纯电动汽车，该车电池组由48个模组共5088节电池构成，总能量约35kwh,续驶里程高达250km,电池类型选用的是台湾能元科技提供的磷酸铁锂电池。从国内来看，2023年北京奥运50辆电动大巴采用的是中信国安盟固利提供的360Ah锦酸锂电池，2023年上海世博会以申沃企业生产的SWB6121EV2作为园内指定公交车，该车采用了2890块由万向电动车企业