杨院士《锂离子电池与电动技术产业》 .ppt

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1、杨裕生军用化学电源研究与发展中心,锂离子电池与“电动技术产业”,2008动力锂离子电池国际论坛,内容,结束语,一、动力型蓄电池进步快,二、何种电动车优先发展？,三、电从何处来？,四、电可替代多少油？,五、“电动技术产业”的兴起,六、扶植“电动技术产业”的政策,2008年北京奥运会和残奥会,为我国政府承诺“科技奥运”，“绿色奥运”的圆满实现，作出了重要贡献。,我国自主研发的595辆多种新能源车辆在会上成功运行总里程超过200万公里,北京理工大学牵头研制55辆纯电动客车采用锂离子电池,50辆纯电动大客车（京华客车厂）,盟固利提供锰酸锂为正极的动力型锂离子电池,5辆纯电动高级指挥车（山东中通客车厂）

2、,北大先行等提供磷酸铁锂为正极的动力型电池,一、动力型蓄电池进步快,国内多家企业生产（或准备）动力型电池,一、动力型蓄电池进步快,杭州、上海等多个城市开行纯电动公交车,安全性 比能量 比功率 寿命 价格 能量转换效率 自放电率,衡量动力电池的指标,从手机电池到动力电池-从单节到串并联！从小容量到大容量！从小功率到大功率！,解决了一系列的技术问题,一、动力型蓄电池进步快,电池起火烧毁车辆的事已很少发生，电池爆炸事件更少；,安全第一,比能量、寿命、价格等等其它因素形成的综合性能不断提高。,一、动力型蓄电池进步快,作正极的电池安全性好,LiMn2O4 LiFePO4,例：咸阳威力克公司的动力型电池系

3、列 用北大先行的LiFePO4 单体容量55Ah、120Ah；可高倍率放电；不需鼓风冷却，通过了安全性测试；比能量 100Wh/kg，充放电500次后容量只衰减了1.53%，预计循环寿命可达2000次。,磷酸铁锂电池综合性能好,LiFePO4-磷酸亚铁锂,安全性高，不用昂贵的原料，不含有害元素。克服了电导率低的缺点。只是密度不够高。多家公司小批量生产，后来的公司不少。,一、动力型蓄电池进步快,55Ah电池组为84串，2并，重330公斤，15秒可使电动轿车加速到100公里/小时；充电一次蓄电30度可行驶210公里以上。,2006年装的纯电动轿车,整车重量不比燃油车重！,2007年装的纯电动客车,

4、120Ah电池组为84串，3并,充电一次可行驶180公里;,北京奥运会奥组委指挥调度用的高级指挥车，用此电池,一、动力型蓄电池进步快,电源管理和控制系统改进 安全性和循环寿命提高,磷酸铁锂材料纳米化，缩短离子扩散路程 5分钟充电可满80%容量 方便长途行驶，或少装电池,隔膜国产化，价格下降,电池生产向半自动化前进 可靠性、一致性提高,一、动力型蓄电池进步快,电池技术还在进步：,磷酸亚铁锂动力电池技术已不容再置疑,大力发展电动车好处多,减轻城市空气污染,大城市空气污染的50%来自汽车,石油与“国家能源安全”2006年进口石 油1.4亿吨，汽车用掉成品油9000万吨。2007年我国净进口油品超过1

5、.59亿吨 原油对外依存度达到 46%,一、动力型蓄电池进步快,减少二氧化碳排放，缓解温室效应 1亿吨油产生CO2约3亿吨,车增多，用油一年将比一年多,2007年我国汽车销售 总量达879万辆 乘用车630万辆 其中轿车为470万辆 我国人民生活水平快速上升汽车经济增长点，官员的政绩,一、动力型蓄电池进步快,共识发展电动车，刻不容缓,但是，选择何种动力优先发展？有着不同的认识和估计,二、何种电动源优先发展？,四种电动车，哪种优先发展？,二、何种电动车优先发展？,我国纯电动车将会大发展也应该优先支持,14度电 行驶百公里,理由一 不用油，适合我国缺油的国情,使用、维修方便、节材节能,理由二 结构

6、简单 无油路、水路、气路,二、何种电动车优先发展？,西方国家有强大的油机工业扔不得 日本的“Prius”用氢-镍电池，强项，但比能低,电-油混合电动车过渡车种电池比能量提高前，用于长途行驶,我国汽油车“包袱”不很重，技术要靠外国 锂离子电池技术已不落后！,理由三 混合电动车是过渡性车种 油-电混合车实际上还是用油，价格不低,混合动力公交车比同类型普通公交车贵 20万元左右,二、何种电动车优先发展？,美国“氢经济”论 造成错觉和误导 PEMFC车在近、中期不可能大发展,价格昂贵市场太小,寿命不够长,理由四 燃料电池电动车“曲高和寡”,铂的资源 不够用,氢的储运有难题,电-氢-电转换效率低,远期，

7、要看技术如何发展,系统复杂维护困难,二、何种电动车优先发展？,“黄金宝剑”贵重而鲜亮 中看不而中用,不必按燃油车的指标，全面要求纯电动轿车，如,第一步部分代替燃油车,一次充电行驶150-200公里满足大部分用户市内行驶要求,续驶里程600公里以上10秒加速到100公里/小时最高时速160公里/小时 等等,对纯电动轿车逐步提高要求,第二步性能赶超，扩大代替 电耗降低，电池比能提高，降价（快速充电）,二、何种电动车优先发展？,机构用车、环卫车：,公众用车，电动化很有利,经济、环保，效益双高,电池可集中管理、充电,发展快，节油、减排潜力大,出租车：100万辆，年增16%；40升油/天,公交车：40万

8、辆，年增10%；100升油/天,二、何种电动车优先发展？,电动自行车发展要规范,已有5000多万辆，年产1900万辆 国内几乎全用铅酸蓄电池 出口主要是用锂离子电池,应发展电力助动车 规范重量：40kg 速度：20km/h 开辟自行车专用道双安全,制止电动自行车“摩托化”,二、何种电动车优先发展？,数量多8700万辆污染重1辆相当10辆汽车油耗大能效低下,摩托车更应加速电动化！,电摩：0.6 1 kW/辆,有的城市“禁摩”，不必要,电动摩托车电池,36V 15Ah,已出口国内市场大,二、何种电动车优先发展？,电池价格，怎么样算帐？要算储能的经济效益（E）,T储能-放能循环的转换效率。C放出单位

9、能量的投资，元/瓦时（放出）L储能-放能循环寿命，次,锂离子动力电池（磷酸铁锂）有优势,E=T/（C/L）,锂离子电池电动车，昂贵吗？,二、何种电动车优先发展？,如果电池重200公斤，蓄电20kWh，续驶140公里，足够大部分用户用23天了循环寿命2000次，可驶28万公里,电池总价 8.0万元充电1kWh 0.3元，驶7公里，比用油省4元,电池目前价格：4000元/kWh,锂离子电池电动车，昂贵吗？,28万公里共可省16万元,远大于电池价,二、何种电动车优先发展？,不用油机电控系统比混合电动车大为简化可降低成本车体价3万元,连电池可不超过11万元油费可省16万元,二、何种电动车优先发展？,三

10、、电从何处来？,总装机很快达8亿千瓦电网夜间“积压”一半,“降价处理”电网花钱调峰,1、直接用“谷电”,“谷电”潜力大！,我国已建、在建抽水蓄能发电站24座 总装机容量1695万千瓦 核能、风能利用将增加调峰负担,转换效率 70%,抽水蓄能有局限性：,要有合适的场地,一次投入高6000-8000元/千瓦,抽水蓄能调峰,三、电从何处来？,纯电动车 充电 替电网“分散调峰”,以北京为例，300万辆轿车中如有100万辆是纯电动车，以平均每辆2kW的功率充电，即可消耗200万kW的“谷电”两个半十三陵抽水蓄能电站,用户利用“谷电”充电-省钱节油 减排电网的峰-谷差得以平抑,夜间,三、电从何处来？,一举

11、多得,充分利用电网已有设施,纯电动车“分散调峰”有优越性！,转换效率高90%,“谷电”足够电动车用,分批投入，代价小,如用 1 亿千瓦充电,则可供给5000万辆纯电动轿车 或者 700万辆纯电动客车,三、电从何处来？,2、风能发电利用,陆上离地面10米技术可开发量 3亿千瓦,陆上70米高度、海上的风能资源很大,风能发电，1千瓦每年减排CO2 2吨,但，发电能力无法恒定北方夜间风大,风电并网增加调峰负担,三、电从何处来？,2、风能发电利用,三、电从何处来？,2、风能发电利用,风能发电,直流,非并网风电-充电,三、电从何处来？,3、核能发电利用,我国正大力发展核电站核电站要求稳定功率运行,低“谷”

12、富裕电能将大增,给电动车充电,未来聚变能发电,所以，电动车“调峰”的实质是用掉夜间的核电、风电,三、电从何处来？,4、车用油以煤合成不合算,当然，煤合成油有其它用途,1 kg 煤,8-10倍,三、电从何处来？,四、电可替代多少油？,每辆轿车充电7小时(23时6时)得14度电能（可行驶一百多公里），可顶替10升汽油，,1000万辆轿车用电每天替下10万吨汽油！一年有多少！？,100万辆公交车用电每天替下10万吨汽油！一年有多少！？,出租车：40升油/天，100万辆 4万吨/天 年增16%，5年翻一番；,数量极大的电力助动车、电动摩托车，城市其它用车的电动化，更是锦上添花,以电动汽车的生产、运行为

13、核心的高技术产业群,五、“电动技术产业”的兴起,电动车,电动机,电控系统,动力电池,正极材料,电源管理,供电体系,电池回收,充电服务,电动技术产业,能量回收,充电设施,负极材料,电解液,资源再生,电池复用,膜,年产500万辆电动车（占一半），年产值万亿元！维持几千万辆电动车运行，年产值千亿元！,电池的方便充电电动车能否推广的关键行业,停车场充电用车-充电两不误租/换电池夜间充电，用谷电 专业充电，寿命长 规模经营，效益好,多种方式竞争、互补,用户换电池，省事,用户自己充电小车、小型电池,五、“电动技术产业”的兴起,畅想发展（一）,配套电解液、隔膜、电机、充电器,五、“电动技术产业”的兴起,锂资

14、源,383万吨锂，相当于碳酸锂2024万吨；轿车以6万吨/年计，则可供给337年；回收再用；海水含锂 0.15g/L；,郑绵平等，中国的锂资源，新材料产业，2007（8）13,五、“电动技术产业”的兴起,畅想发展（二）,电池是电动技术产业的核心产品发展目标：2000元/kWh寿命4000次,电池折旧：0.5元/kWh 次 电费：0.3元/kWh 0.8元轿车行驶13公里0.06元/公里,燃油轿车：0.6元/公里,五、“电动技术产业”的兴起,畅想发展（三）,五、“电动技术产业”的兴起,六、扶植“电动技术产业”的政策,要普及电费的分时计价并拉开峰-谷电价的差距,国家政策十分重要,发展多种方便用户的充电服务-电力部门,政府规划“电动技术产业”的发展，正确引导,建立对于电动技术(电池为主)企业的优惠政策,兴起以纯电动车为核心的“电动技术产业”,不断深化燃油的费税改革,大力“限油”,3、锂离子电池引发“电动技术产业”的兴起 要延长寿命，提高一致性，降低成本,1、节能（油）减排是国家长久利益所在 油价下跌不会改变我国缺油、污染状况,2、纯电动车最节能减排，汽车跨越式发展 要大力降低电耗，延长续驶里程,4、“电动技术产业”大发展，要有新电池 要有自主知识产权，安全、高比能量 政府支持，企业投入，科技人员创新,结束语,谢谢！,