能源化工管理新能源汽车电池研究

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1、新能源汽车动力电池新能源汽车动力电池 1.入门篇：电动车电池大浪潮来临1.入门篇：电动车电池大浪潮来临 1.1 比一般引擎更环保的电动车是近几年全球关注的焦点，也许 20 年内，各种电动车将汇集成庞大的一股潮流，创新的电 动车相关产业，也变成经济新势力。 1.2 工业革命的发迹源国家英国，正进行全球最大规模的绿能电动车试行活动，把我们原来只会在新闻报道或杂志报道中 看到的高科技电动车，在英国重要城市的街头上路。这象征的意义很大，英国让伦敦（London） 、新堡（Newcastle） 、考文垂 （Coventry） 、格拉斯哥（Glasgow） 、伯明翰（Birmingham）等八个城市地区，

2、提供 340 辆包括绿能电动车，这些车辆都有各国车厂、 当地的电力公司与研究机构共同组队来执行，并通过 GPS 与卫星监控追踪，测量电动车实际效益。目前，车辆每公里的 CO2 排放量都 在 180200 公斤或者更多，而欧洲已经有多国立法建立新标准，要求在 2012 年排放量减少到 140 千克以下。 几种电动车的比较如下图所示：几种电动车的比较如下图所示： 英文及 缩写 工作原理及市场情况优点缺点 油 电 混 合 车 HEV Hybrid Electr ic Vehicl e 1. 采用汽油或柴油等传统燃料为动力来源的引擎， 同时搭配马达来改 善低速动力和油耗。 2. 目前国际市场上， 汽油

3、油电混合车与柴油油电混合车都有很好的发 展 3. 以日本市场最为积极，丰田（Toyota）与本田（Honda）旗下的油 电混合车目前在全球电动车市场的占有率超过一半以上。 由于油电 混合车需要传统引擎搭配电动马达， 传统汽车大厂在引擎方面的技 术实力比新兴电动车厂还要纯熟，产能比较大 不需要特别的燃料，续 航力长，技术最为成熟， 解决单车成本问题后容 易普及 仍旧是汽油当主 要动力， 但已经比 传统汽车的油耗 少一半以上 插 电 式 油 电 混 合车 PHEV Plug-in Electri c Vehicle 1. 针对纯电动车续航里程严重不足的现状， 有汽车公司提出制造双模 电动车，即 P

4、HEV。不同于现阶段的 HEV 仅能透过汽油来提供动力 来源，另外也可以通过充电方式提供动力来源，可以大量减少汽油 的使用量。这种汽车是在油电混合车上增加了纯电动行驶模式，并 且加大了车用电池容量，使车辆在纯电动状况下可行驶 50 公里到 90 公里，超过这一里程则启动引擎工作。 2. 特别适合于日均行驶里程有限且基本固定的上班族使用 3.概念最早产生于美国，并早已有了一些改装车、试验车问世。 介于油电混合车与电动 车之间的一种过渡性产 品，采用“短途用电，长 途用油”的工作模式， 离不开传统马达 技术， 因此和传统 马达一样要面对 能源挑战 纯 电 动车 EV Electri c Vehic

5、le 主要采用电力来驱动马达，技术困难之处在于储存电的技术，也就是 电动车用电池，因为没有像油电混合车一样采用汽油动力，所以电池 的容量、效率要够，才能有足够的续航力。 人类的马达技术已经很 成熟，充电、电池的技 术也发展了很长时间， 只要有电力供应的地方 可充电电池的重 量、体积、容量、 充电时间、 稳定安 全性与昂贵的成 就能够充电本， 这些部分需要 继续改善。 氢 燃 料 电 池车 HV Hydroge n Vehicle 原理及市场： 目前氢燃料电池的使用主要有两种 途径，一种是直接导入氢动力引擎 燃烧，另一种透过燃料电池的化学 反应，把能量转化为电能来驱动马 达。 优点： 不会造成环

6、境污染，燃烧过后的 排放物是纯水，氢动力车行驶时 不产生任何污染物 缺点： 成本过高， 而且氢燃料的储存和运输需要很 好的技术，否则氢分子容易逸失。另外，氢 动力车最大问题就是氢气怎么来的呢？需 要电解水或利用天然气分解出来， 如此一来 同样需要消耗大量能源， 除非使用核能来分 解水分子取得氢气， 否则并不能降低二氧化 碳排放量 太 阳 SV Solor 原理及市场：优点：缺点： 1.4 车用电池与绿能环保车的绝妙搭配1.4 车用电池与绿能环保车的绝妙搭配 推动电动车相关技术最积极的公司，并不是大车厂，也不是新兴车厂，或者是电池零部件厂商、马达厂商这些电动车相关产业， 而是电力产业的核心电力公

7、司。 在未来，油电混合车与电动车大量被采用后，车辆平均消耗的石油将减少 40%，这对油价会造成一定的下滑影响，我们可以相信， 随着全球有越来越多的车辆，从目前的 8 亿台汽车，在 2020 年可能成长到 14 亿台车，包括中国、印度等开发中国家对汽车的需求大 增，而如果没有油电混合车、纯电动车，对全球石油的消耗将相当惊人，油价势必很可观。 能 动 力车 Vehicle 太阳能电动车也算是纯电动车，但 是取得电的方式增加为太阳能。 把太阳能光电板暴露在阳光下，就 能将太阳能转化为电能驱动马达， 让车辆行驶 有阳光的地方就能补充电能，行 驶时不产生任何污染物 必须打造出很创新的汽车外形， 一般车型

8、是 无法吸收足够太阳能的。 这种车辆受天气及 云的影响高。还有造价问题，比前述几种电 动车要高， 离真正能实用于市场上还需要很 长一段时间。 随着电动车的导入，石油的消耗可维持在一个平衡点，不至于爆增。 绿能电动车特点 绿能电动车特点 油电混合车油电混合车纯电动汽车纯电动汽车燃料电池汽车燃料电池汽车 驱动方式驱动方式引擎+马达驱动马达驱动马达驱动 能量系统能量系统引擎、蓄电池蓄电池燃料电池 能源和基础设备能源和基础设备加油站/电网充电设备电网充电设备加氢气设备 排放量排放量低排量零排量超低排量或零排量 主要特点主要特点续航里程长/仍部分依赖汽柴油续航里程短/初始成本高能源效率高/续航里程长/成

9、本 高 商业化过程商业化过程已规模化量产有销售，但未规模化仍处于研发阶段 主要问题主要问题蓄电池效率/电池管理系统电池安全性及效率/充电网点成本高昂/制氢技术有待突破 2.3 2.3 G8 已经决议在 2050 年时，发达国家温室气体排放总量将减降 80%以上。 依据新能源 CO2 排放系数，燃烧车用汽油 1 万公秉（1 公秉=1000 公升）油当量约排放 2.59 万公吨二氧化碳。 如果绿能汽车得到快速发展，到 2020 年，中国可以节省 3300 万吨油。 英国政府已经用车辆的二氧化碳排量决定“车辆执照费”，费率从 70 英镑到 155 英镑，汽油车费率比柴油车高，使用“替代燃料”的 车型

10、税率最低。德、法两国也确认 2012 年的新车二氧化碳排放标准为 120130g/km，而到了 2020 年，标准更将降至 95 至 110g/km。 各国奖励电动车产业政策一览 各国奖励电动车产业政策一览 国家国家 奖励政策 中国中国购买燃料电池公车，补助金额每辆达到 60 万元人民币 13 个大城市开始推广，油电混合车可以获得 4000 元到 42 万元人民币补助不等，纯电 动车还有燃料电池车可获补助 6 万到 60 万元人民币 补贴 110 亿元人民币，发展电动车以及关键零组件 向消费者提供补贴金额，4 年内预计提供 500 亿人民币 2010 到 2011 年间，只要消费者在上海购买、

11、注册省用率 15%以上的电动车，就可以 获得最高 20%的买车补助款。 美国美国对购买电动车车主实施税收减免，幅度 2500 到 7500 美元。 能源部拨款数十亿美元补助车厂生产电动车，各州政府也提供土地兴建车厂 能源部特别成立 20 亿美元的补助计划，以促进电动车电池以及相关零部件发展 奥巴马约 8000 亿美元的刺激经济方案，其中有 1500 亿美元用于新能源发展，在税额 抵扣优惠方面，可再生能源的优惠额度由 100 亿美元提升到 200 亿美元。 2012 年时，美国联邦政府的车辆中，有一半需为电动车。 日本日本实施绿色税制，让购买纯电动车、油电混合车、天然气车、柴油车的消费者可以少付

12、 税 设立低排放车认定制度，只要通过认定标准，可以享有不同的税负减免优惠，排放二 氧化碳超低的，赋税减免越多。 平均每台电动车可获 20 万日圆税负减免。 南韩南韩实施燃油税改革，调涨燃油税，下调液化石油税，拉大两者之间的价差，鼓励民众使 用环保能源。 补助每辆新购的 CNG 公车 22500 美元，CNG 垃圾运输卡车补贴 60000 美元，提供每座 加气站最高达 70 万美元的低息贷款，年利率 4.5%。购买每辆 CNG 公车减免 1 万美元 购买税，每座加气站则减少 1 万 5000 美元的企业税。 欧盟欧盟欧洲议会通过法案，要求政府机关以后采购车辆时，不仅需要考虑汽车价格，还必须 注重

13、环保节能，以排放低污染、低二氧化碳的车款为优先。 英国英国投入总额约 3 亿英镑，进行低碳排放计划。 投入 2.5 亿英镑， 加速低碳排放车辆普及。 购买电动车可获得 2000 到 5000 英镑奖励。 法国法国制定二氧化碳排放标准，排放介于 100 克到 130 克之间，可获得 200 到 1000 欧元的 奖金，如果排放量在 60 克以下，可得到最高奖金 5000 欧元，但是二氧化碳排放量超 过标准，将会被多课 200 到 2600 欧元的税。从 2008 年起，陆续投入 4 亿欧元，帮助 汽车厂研发、制造电动车 德国德国实施石油税收法，针对电动车实施税收优惠，目标是到 2010 年每年税

14、收优惠约 30 亿 欧元，2050 年时一年税收优惠 50 亿欧元，且对于油电混合车 2008 年起已经投入 5 亿 欧元补贴。 2.4 2.4 纯电动车就是完全采用电来担任动力，其车身安装了有马达的配置，以及提供马达电力的电池。这种纯电动车舍弃了传统燃 油引擎，也把存放燃油的油箱取消，省去的空间与重量，转由重量不轻的电池来取代和使用。纯电动车完全依赖电池动力，使用马达 与电机控制系统驱动驱动。它不使用液体燃料，没有轰鸣的引擎，也没有冒烟的排放管，具备最佳的环保诉求。 纯电动车与燃油引擎在某种程度上是类似的，那就是越轻越环保、燃油引擎车是越轻越省油、越能减少二氧化碳排放量并省钱。 纯电动车则是

15、越轻越省电、越环保（减少使用的电可以帮助电厂减排） ，提高续航力。但由于电池本身有一定的重量与体积，目前各家 厂商的努力方向是设法减轻纯电动车整体的车重。 当然，纯电动车车型的改变时很重要的部分，电池位置的适当配置，车重的拿捏，都考验纯电动车厂车的智慧。同时，电动车上 路，需要很多配套措施才跑的顺，特别是充电设备方面，不能只有住家充电设备，工作地点也要，而马路上需要设置充电站，或者是 加油站增加充电设备，这些都会是纯电动车普及的关键。 纯电动车之所以没能普及的原因除了基础设施需要强化外，根本的原因在于成本，纯电动车最大的成本支出在于昂贵的可充电电 池，约占纯电动车约 40%50%的成本，不论是

16、采用镍氢电池或锂铁电池，电池的价格要进一步下降，纯电动车的成本才能够降低，提 高普及率。 .tw 预估，2015 年全球纯电动车市场率达到 50 万辆，2020 年可达 200 万辆。 各品牌车厂投入纯电动车状况各品牌车厂投入纯电动车状况 在 2002 年，通用汽车（GM）曾经召回并销毁了该公司打造的全部 EV1 系列电动车，原因是过高的成本与极低的市场接受度， 使得纯电动车在美国市场几乎扼杀在襁褓之中。但是到了 2007 年底，日本车厂日产汽车（Nissan）于该年东京车展上宣示将于 2012 年大量生产电动车，将于日本、欧洲市场等地推出。 日产采取的方式是两路并进，他们除了设法从电池、车身结构、传动结构上改善纯电动车的生产成本与效能，也积极与各国政府 合作进行纯电动车需要的充电设备基础建设。比如说日本东京都政府，就与日产方面合作在大东京地区设置数百个充电站