电池基础知识培训教材

电池基础知识培训教材,MADDE 迈德实业,撰写：,2009年10月18日,目 录,电池基础知识 中国电池市场概况 电池相关产业新应用 MADDE关注的电池产业,电池基础知识,一 电池发展历程,自伏打发明的伏打电池开创了现代电池发展史;200多年来，在材料科学的进步、应用的需求、环保的限制等多重刺激下，电池业发生了天翻地覆般的变化 .,2. 电池的发明: 1780年，意大利的解剖学家和医学教授伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现生物电现象，并于1791发表了“关于电对肌肉运动的作用”的论文,伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发而发明了电池，即两种不同的金属中间以导电的物质隔开，再以导线连结，就会产生电流;1800年，他用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池。现在，凡是将两种不同金属放入同一种电解质溶液所形成的电池均称为伏打电池。 3.1859年普兰特发明铅酸电池至今，已有近150年的历史 ,最初开口式铅酸蓄电池需经常加硫酸和加水维护，腐蚀周围设备，并污染环境。1996年阀控铅酸蓄电池基本取代传统的开口式电池。它是产量最大和应用最广的二次化学电源，在将来很长时间内仍具有不可替代的作用。 4. 1868年由勒克郎谢研制锌锰电池成功，以氯化铵为电解质溶液。锌锰电池在经过了锌锰湿电池、普通干电池和碱性锌锰电池三个阶段后，逐步向着无汞电池和可充碱性电池方向发展。,1.术语说明: 电源分为化学电源和物理电源 1.1 化学电源是指将物质化学反应所产生的能量直接转变为电能的一种装置，通常称为电池，其中包括原电池、蓄电池、储备电池和燃料电池。1.2 物理电源则包括太阳电池和温差发电器等。,5. 镉镍电池最早是在1899年由瑞典科学家W.Jungner发明的，又称碱性镉镍电池或镍镉电池。镉镍电池循环寿命长，自放电较小，性能稳定，并可以大电流放电，但是存在记忆效应。镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，记忆效应小。镍氢电池具有较大的能量密度，这意味着使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。 6.镍氢电池包括高压镍氢电池和低压镍氢电池。美国的M.Klein和J.F.Stockel于20世纪70年代初，首先研制成功高压氢镍电池。高压氢镍电池充电后，氢气压力高，降低了电池的体积比能量和质量比能量。但气泄漏不仅减小电池的容量，而且会引起爆炸事故，安全隐患大。与镉镍电池和高压氢镍电池相比，金属氢化物镍电池能量密度高，可以快速充放电，耐过充放电性能好，无毒和无环境污染，无记忆效应。 7.锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的，日本索尼公司于20世纪80年代开始研究锂离子电池，90年代得到迅速发展和应用，广泛应用于医疗、电子、通信、航空和军事等领域。 8.聚合物锂离子电池以聚合物固体电解质代替液体电解质来制造的电池，是锂离子电池的一个重大进步，聚合物锂离子电池具有安全、易加工、比能量高等独特优点，而且可以做成全塑结构，从而使制造超薄及自由度大的电池的愿望得以实现。1999年，聚合物锂离子蓄电池实现了商业生产，它标志着锂离子蓄电池发展的一个新高潮的到来。 9.燃料电池的概念是由蒙德(Mond)和莱格(Langer)于1889年首先提出来的。就在这时内燃机问世了，内燃机的发明使人们对燃料电池的兴趣推迟了60年。1959年培根研制成功氢氧燃料电池，他对燃料电池的研究工作，奠定了燃料电池发展的基础。20世纪60年代，随着航天技术的发展，美国对培根氢氧燃料电池进行了改进，并分别于1965年和1966年成功的将其应用于双子星座和阿波罗飞船上，为其提供电力，从此使人们对燃料电池的兴趣达到了顶点。,二 电池分类,(一)、化学电源： 1原电池系列：锌锰电池、碱性锌锰电池、锌空气电池等； 2酸性蓄电池系列：铅酸蓄电池（其中包括阀控式密封铅酸蓄电池和胶体密封铅酸蓄电池）； 3碱性蓄电池系列：镉镍蓄电池、金属氢化物镍蓄电池、锌银蓄电池、铁镍蓄电池、锌镍蓄电池等； 4锂电池系列：锂蓄电池（锂离子蓄电池、聚合物锂离子蓄电池、金属锂蓄电池等）、锂原电池（锂亚硫酰氯电池、锂二氧化锰电池、锂二氧化硫电池、锂氟化碳电池等）、锂储备电池（锂亚硫酰氯储备电池、锂五氧化二钒储备电池等）； 5热电池系列：镁热电池系列、钙热电池系列、铝合金热电池系列等； 6一次激活电池系列：锌银一次激活电池、镁氯化银电池、镁氯化亚铜电池、铝氧化银电池等； 7燃料电池系列：碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC，其中包括氢氧、氢空气、甲醇直接氧化和再生式燃料电池）等,(二)、物理电源： 1太阳电池系列：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、砷化镓太阳电池和柔性薄膜太阳电池等 2温差发电器系列：同位素温差发电器、天然气温差发电器等。,三 电池的分类有不同的方法其分类方法大体上可分为三大类,第一类：按电解液种类划分包括：碱性电池，电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池，如：碱性锌锰电池（俗称碱锰电池或碱性电池）、镉镍电池、氢镍电池等；酸性电池，主要以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池；中性电池，以盐溶液为介质，如锌锰干电池（有的消费者也称之为酸性电池）、海水激活电池等；有机电解液电池，主要以有机溶液为介质的电池，如锂电池、锂离子电池待。 第二类：按工作性质和贮存方式划分包括： 一次电池，又称原电池，即不能再充电的电池，如锌锰干电池、锂原电池等； 二次电池，即可充电电池，包括镍镉电池（Ni-Cd）、镍氢电池（Ni-Mh）、锂离子电池（Li-lon） 、锂聚合物电池（Li-polymer）以及铅酸电池（Sealed）等 第三类：按电池所用正、负有为材料划分包括：锌系列电池，如锌锰电池、锌银电池等；镍系列电池，如镉镍电池、氢镍电池等；铅系列电池，如铅酸电池等；锂系列电池、锂镁电池；二氧化锰系列电池，如锌锰电池、碱锰电池等；空气（氧气）系列电池，如锌空电池等。,三 电池组成与工作原理,1.电池组成: 任何电池都由四个部分组成，即由电极、电解质、隔离物及外壳组成 2.电池的工作原理 : 电池使用过程电池放电过程，电池放电时在负极上进行氧化反应，向外提供电子，在正极上进行还原反应，从外电路接受电子，电流经外电路而从正极流向负极，电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间的定向移动而导电，阳离子流向正极，阴离子流向负极。电池放电的负极为阳极，放电的正极为阴极，在阳极两类导体界面上发生氧化反应，在阴极的两类导体界面上发生还原反应。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质液的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能供电。,中国电池市场概况,一：中国电池近三年概况,近三年以来,中国电池工业发展迅猛,中国已超越日本并成为了世界电池的最大生产与出口国. 1. 2005年全年中国全部电池制造企业实现累计工业总产值91069595千元，比2004年同期增长24；全年实现累计产品销售收入88612769千元，比2004年同期增长27.59，全年实现累计利润总额4,129,680千元，比2004年同期增长9.07；截止到2005年12月底，全行业规模以上企业数量为832家 2. 2006年全年中国全部电池制造企业实现累计工业总产值122,141,847千元，比2005年同期增长29.82；全年实现累计产品销售收入118,282,914千元，比2005年同期增长30.16，销售收入的增长率比工业总产值增长率高0.34个百分点；全年实现累计利润总额6,177,359千元，比2005年同期增长32.23；截止到2006年12月底，全行业规模以上企业数量为895家。 3. 2007年1-2月中国全部电池制造企业实现累计工业总产值20,736,007千元，比2006年同期增长30.65；实现累计产品销售收入18,400,980千元，比2006年同期增长31.25；实现累计利润总额554,825千元，比上年同期增长20.45；截止到2007年2月底，全行业规模以上企业数量为903家。,二 2007年中国电池产业呈现以下特点 :,1.国际市场准入门槛不断提高,促使无汞碱性锌锰电池出口较快增长;随着全球对环境问题的日益重视,国际市场绿色环保门槛不断提高,国内不少大型电池企业也逐步调整产品结构,纷纷开始转型生产环保节能电池.今年1-4月出口碱性锌锰原电池（含汞量小于0.0001%,为环保节能电池主流产品）18.8亿个,增长35,占原电池出口量的27%,所占比重较上年同期上升4.8个百分点,价值1.4亿美元,增长47.2%。同期,普通锌锰电池出口48.5亿个,增长4.7%,价值2.9亿美元,增长24.3%. 2.原材料价格上涨和出口退税政策取消,铅酸蓄电池出口量跌值升。2006年以来,铅酸蓄电池不可缺少的生产原材料金属铅、镍的价格大幅度上涨;加上由于铅酸蓄电池生产行业一直存在高水耗和高污染两大问题,2006年9月我国取消了铅酸蓄电池出口退税政策,铅酸蓄电池出口量跌值升。数据显示,今年1-4月我国铅酸蓄电池出口0.5亿个,下降12.2%,价值3.7亿美元,增长16.5%。,3.锂离子电池产业增势良好,出口值占我国电池出口总值的近5成。锂离子电池作为替代传统镍镉、铅酸电池的新型绿色环保产品,其具备不含汞、镉等污染物质,使用寿命长、能量充足等优势,由于附加值较高、利润丰厚,其产业规模发展势头迅猛,随着国外知名企业如松下、索尼、三洋、三星等纷纷在国内投资建厂,进一步拉升国内锂离子电池产量。今年1-4月我国出口锂离子电池3.3亿个,增长16.7,价值9.8亿元,增长17.4%。尽管出口数量仅占我国电池出口量的4.2%,其出口值占我国电池出口总值的46%。 4.我国电池冲破欧盟“绿色壁垒“,对欧盟出口实现增长。欧盟近年来频频设置“绿色壁垒“控制会给环境带来污染后患的电子产品进口。从欧盟“绿色双指令“到电子垃圾处理法,再到电池指令草案,我国对欧盟出口电池的难度也在增大。在国内不断提高电池的技术水平的同时,也实现了对欧盟市场的增长。今年1-4月我国电池对欧盟出口9.8亿个,价值3.8亿美元,分别增长23.8%和55.6%。其中,出口无汞碱性锌锰电池3.9亿个,增长64.1%；普通锌锰电池4.4亿个,增长4.7%。此外,今年1-4月我对香港、非洲分别出口电池20.2亿个和19.5亿个,分别增长6.3和4.6%。,三 2008年可充电池市场分析,近年来，中国电池市场应用领域发生了很大的变化从小型家电和通讯设备起初的应用，到动力设备和新能源的开发等领域，都成为我国一项高科技产业之一，可充电电池的应用和前景市场非常看好 随着市场变化，手机，数码相机，笔记本电脑和动力设备等产品需求速度的增长，为其配套的可充电电池的需求也在快速增长。电动自行车、电动汽车相继问世，成为可充电电池市场的一个非常好的发展机遇。居资料显示，1999年，中国小型可充电电池的产量只有5.5亿只。在市场需求推动下，在2007年之间可充电电池以每年40以上的速度增长就国内市场来说，我国的产值远远比不上其他发达国家，因此其发展的余地比较大。另外因为我国正日趋成为全球最大的电池生产国和最大的电池消耗国。所以我国可充电电池具有巨大的潜在市场。,可充电电池在工业中用途十分广阔，目前在市场上比较普遍被应用的可充电电池主要有镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。相比较，镍氢电池和锂电池具有不可替代的优点。 镍氢电池被用在许多可移动的动力领域。特别是在欧洲，由于环保的原因，镍镉电池面临将被禁止生产和使用。因此许多生产厂家都纷纷转型，因此镍氢电池的未来用途将十分广阔。 锂离子电池具有容量高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、绿色环保等优点，从而使其展示出了广阔的发展前景。在动力能源方面，21世纪将走入电动汽车的时代，而电池技术的突破，将执这场革命的大脑，锂离子电池产业将向动力型电源领域迅速发展，成为电动车的主导型产业。,1. 可充电池市场的分析,2. 可充电池市场调研,可充电池的市场需求很大，亚太地区市场需求地位尤其显著，发展中国家市场前景十分广阔 镍氢电池于1988年进入实用化阶段，1990年在日本开始规模生产，此后产量成倍增长。在需要高能量、大功率电力以及低成本的应用领域，镍氢电池仍然显示持续增长的趋势。因为镍氢电池受到锂电池销售配套化的影响，在高端市场如移动电话和手提电脑市场被挤占，呈现下降趋势，但镍氢电池在如摄像机、电动车，助动电源和电动工具等电器产品市场有重要的发展潜力。 锂电池在笔记本电脑和手机，以及摄像机的应用中已经上升为主要动力来源。国际市场上锂电池的产量以每年14左右的速度增长。随着移动电话和手提电脑市场的迅速增长，作为这些产品主要动力电源的锂离子电池市场前景不可限量。由于通信、便携电器、其他小型家用电器、电动工具、电动交通工具等的迅速普及，世界先进国家可充电电池的配套销售也迅速增长。 1999年，全世界生产的可充电电池只有5亿只，高容量、价格昂贵的锂电池所占的市场份额在逐年增加，虽然锂电池将占领越来越多的市场，由于镍氢电池的高强度适用性，镍氢电池仍然会保持持续增长的势头;从2006年到2020年，锂离子电池的应用比例将上升至40，镍氢电池仍将占60的市场份额。 可充电电池市场成长的原因，是因为它有较高的能量密度，而消费性电子产品有向小型化发展的趋势，从而提高了可充电电池的应用。另外锂电池的市场价格的下调，也提高了对锂电池的应用。在未来几年里，可充电电池市场将继续增长，市场预期增长率可达11.5。,3. 可充电池市场预测,随着中国国民生产总值以每年7左右的速度增长，可充电电池在电池市场的比例逐渐升高，销售收入年均增长可达21左右。 中国可充电电池未来的消费需求增长，首先源于可充电离子电池属于为电子产品提供动力能源的配套产品，其消费需求增长取决于需要其配套的电子产品的消费增长;目前可充电电池主要在手机、手提电脑、未来在台式电话子母机、摄像机、电动自行车、移动通讯工具和设备、以及电动车等领域将广泛运用，其潜在需求巨大 材料方面来说制造镍氢电池的主要原料是稀土，而中国的稀土储量为3600万吨，占世界储量的80.3。若能把先进技术引进中国，加上利用中国得天独厚的资源优势，将可能在未来的镍氢电池生产和锂电池生产上占据重要地位。 中国的电动工具生产量占世界总产量的30，而且每年对欧美均有大量的出口。从2003年，欧洲将不允许使用镍镉电池，这给锂电池及新材料可充电池(如铁电池,聚合物锂电池等)渗透镍氢电池的市场提供了一个良好的机会。 综合上述：中国的电池行业未来的前景优为广阔，是一个很好的发展机会。虽然电池行业目前竞争很大，利润越来越少，但是潜在的发展还是很可观，相信不久的将来，电池市场一定会有更好的发,四: 2008年锂电池市场分析,爱尔兰Research and Markets近日发布了锂电池的市场预测。该公司表示，目前包括中国大陆、香港、台湾地区在内中国锂电池产量为全球最大规模。在全球锂电池总产量中，中国大陆占16.9，中国台湾地区占6.9 中国化学与物理电源行业协会表示，2006年中国大陆的锂充电电池产量为9亿5000万个。2007年预计将达到10亿个，比上年增加11。该协会还预测，几乎所有厂商都将在今后两年内把产量最多提高50。 Research and Markets认为，今后更多的厂商将开始生产锂聚合物充电电池。锂聚合物充电电池与锂离子充电电池相比，形状能够简单地进行定制，而且具有容量大、安全性高等特点。因此，随着锂聚合物充电电池的价格逐渐降低到锂离子充电电池的价格水平，锂离子电池很可能被锂聚合物电池取代。 从用途来看，汽车用产品备受关注。随着对高效率且有害物质低排放的汽车的需求扩大，混合动力车用锂电池市场有望形成。另外，中国的厂商正在计划扩大便携式产品用小型锂电池的生产，此类电池的生产预计仍将是今后几年的主力。,1. 锂电池亚太地区市场分析,根据市场研究机构IIT于2007年3月发表的报告指出，除笔记本电脑及手机等传统主要应用外，电动工具、其它消费性电子产品、轻型电动车与电动汽车等新应用，已为锂电池注入高度成长的动力，并将成为2016年锂电池总产值挑战100亿美元的主要推手。前述新兴应用的兴起，除了加速锂电池需求扩张之外，更有助于锂电池产业跳脱笔记本电脑、手机等消费性电子产品的单一产业循环影响 据IIT等研究机构推估 2008年锂电池市场需求量约28.7亿颗，年增率将超过20%。2016年锂电池总需求量更可望突破50亿颗。 此外台湾能元公司指出，根据市场研究机构对主要电池现有产能及产能扩充计划的调查发现，主要电池品牌及电池组厂皆已积极扩展生产规模；但以目前所知的电池厂产能扩张的速度与未来需求成长的幅度相较，可更进一步预测近年锂电池市场将持续出现供货吃紧现象。,2. 锂电需求后劲十足，耐高温、高密度是未来发展方向,Frost & Sullivan预计，锂电池的全球市场今后将大幅增长，2013年供货量将达到近39亿9000万块。该公司的调查数据显示，目前锂电池的全球供货量约为17亿6000万块。销售额为58亿9000万美元。 Frost & Sullivan分析指出，锂电池能源密度的提高以及轻量化是今后需求扩大的关键。尤其近年来可进行多重任务处理的普通消费者用“小配件（Gadget）”的市场扩大，使得对能源密度高且重量小的锂电池的需求增大。 另外，配备高能效电池的产业用便携设备的需求增加也将推动锂电池市场的增长。由于认识到在消费类产品中使用锂电池的好处，因此预计在产业用设备中的使用量将增加。预计消费类产品用锂电池市场已经成熟，而面向产业及车载的市场今后57年内还持续增长。 不过，该公司表示锂电池目前所面临的安全性问题可能会影响到锂电池的增长。锂电池在130以上的高温下有爆炸的危险。但是，Frost & Sullivan预测，该问题在今后23年内将得到解决，可以耐高温的锂电池将面世。,五 2008年铁锂电池市场分析,1. 铁锂电池概述: 锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料，而其他正极材料由于多种原因，目前在市场上还没有大量生产 ;从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。磷酸铁锂电池的优点在于，安全、价格便宜、环保。 首先，磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。它和其他磷酸盐的安全性能也基本一样，用磷酸铁锂做电池，不用担心爆炸问题。 其次，稳定性高，高温充电的容量稳定性好，储存性能好。这点是最大的优点，在所有知道的材料中也是最好的。 此外，整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。并且磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料，这些材料都十分便宜。 目前比亚迪股份有限公司，浙江万向动力电池开发有限公司、北大先行技术有限公司、恒正科技(苏州)有限公司、天津斯特兰能源科技有限公司都拥有比较成熟“铁电池”技术，并且这些公司在今年都进入了批量生产的阶段，未来有望成为笔记本电脑、电动玩具、电动工具的能源替代品,2. 铁锂电池2008年期待技术变产品,磷酸铁锂目前只能在动力电池领域发展。由于现在磷酸铁锂最主要的问题是容量偏低，从容量上看磷酸铁锂没有前途，在特定的电池领域使用较有优势，但在手机、电子产品上的小容量的电池将很难发展起来。中国一家手机制造商目前正在尝试使用磷酸铁锂电池，但就目前的效果看还不是很好，待机时间过短是最大问题，该技术在小型容量电池的应用还处于实验阶段。 虽然发展范围有所限制，但比亚迪将“铁电池”推出，大胆地尝试了将技术转化为产品;将自己的电池放入自产的汽车中，显然这种商业运作模式比起专门生产电池的制造企业“铁电池”将更有用武之地。 2008年磷酸铁锂材料的作为新能源动力电池能否随着多家生产企业的商业运作乘风破浪，实现真正推向市场，让人更加期待,六：1993-2008 年全球各类二次电池的市场份额统计和预测,电池 相关产业新应用,一 与电池相关的消费电子产品2007年市场分析,1. 手机：容量巨大 洗牌加速 巨大的市场容量一直是中国手机市场繁荣兴盛的基础;在宏观经济持续快速发展的带动下，2007年国内手机市场依然体现出强劲的消费需求。 信息产业部11月底公布的数据显示，2007年110月新增电话用户数为7038.9万户，移动电话普及率达到每百人39.9部;庞大的新增用户数目意味着庞大的新购机用户，而日渐增高的手机普及率又酝酿了大量的换机用户，因此造就了2007年庞大的手机消耗量;综合各方数据，估计2007年被中国市场消化掉的手机数量将直逼2亿部。 到2007年底，中国手机取消手机牌照申请，在市场上出现的品牌有80多个，如此庞大的队伍引发的激烈竞争局面可想而知;2007中国手机市场品牌竞争格局可以分为四个梯队，第一梯队品牌是诺基亚、三星和摩托罗拉，这三家国际品牌占去了中国市场60%以上的份额；第二梯队的索尼爱立信、LG、联想、夏新、波导等品牌的市场占有份额都有不同程度的下滑，同时，天宇朗通、金立等2006年获得手机生产核准的企业蹿升较快，获得了一席之地；长虹、CECT、康佳、海尔等品牌在第三梯队，他们占有的市场份额在1%2%之间；天时达、TCL、飞利浦、大显、万利达、步步高、创维、海信等大量本土品牌的市场占有率在1%以下，属于第四梯队。 2007年手机市场已经显示出洗牌征兆：市场集中度越来越高，小品牌的市场空间越来越小，这一切都说明，手机市场的洗牌将进一步加速。,2.数码：DV下滑和MP3的没落 DSC上升 数码摄像机：来自中怡康110月份的数据显示，数码摄像机本年累计零售量30.05万台，与去年同期相比下滑了3.77%；零售额本年累计13.91亿元，与去年同期相比上涨了0.88%;从品牌的角度来看，日韩系厂商在中国市场上占据优势，其中，位居排行榜前四位的索尼、JVC、三星与松下，累计占据九成市场份额，市场集中度进一步提升。相比之下，索尼、JVC优势突出，继续保持上涨的势头，三星、松下两大巨头则市场表现不佳，零售量分别下滑了33.95%和49.49%. 数码相机：来自中怡康110月份的数据显示，数码相机市场本年累计零售量301.69万台，与去年同期相比上涨了63.71%；零售额本年累计为65.98亿元，与去年同期相比上涨了49.91%;与此同时，在产品方面我们看到，与2006年相比， 数码相机市场的像素结构有了很大变化，700万像素以上的产品市场份额逐步提升，已成为市场的主流产品;此外，随着索尼、奥林巴斯、三星、松下、适马、宾得等厂商的多款数码单反相机产品投入市场，今年数码单反相机的价格不断走低，销售量激增，成为市场的亮点。 MP3：来自中怡康110月份的数据显示，MP3本年累计零售量120.19万台，与去年同期相比下滑了16.63%；零售额本年累计4.60亿元，与去年同期相比降幅达到了22.68%，销量和销售额的双双下滑引起了产业界,的高度到了22.68%，销量和销售额的双双下滑引起了产业界的高度关注;与此同时，市场上可见的品牌已经由辉煌时期的100多个，减少为目前的40多个,业内人士认为，这一现象的出现是由于市场上闪存式MP4产品的层出不穷，以及音乐手机突破容量、音质瓶颈后的快速发展，均促使MP3的生存状况日益艰难，MP3市场走向了生命衰退期，走到了需要转型的“十字路口”。,3.笔记本电脑：技术、价格驱动市场 2007年的笔记本电脑市场呈现新的特征。在品牌关注度方面，2007年消费者对笔记本电脑品牌的关注度趋向集中，国际一线品牌越来越受到广大消费者的追捧。今年笔记本电脑的关注度排名前10位的品牌，占据了88.7%的关注度份额，同比增长了1.1%。 在技术平台领域，随着英特尔发布新一代迅驰四平台 SantaRosa，三星、惠普等各大笔记本电脑厂商纷纷推出全线迅驰四平台笔记本电脑，从而掀起了整个笔记本电脑市场对于迅驰四平台的热烈追捧。在销售渠道方面，相对于在一、二级城市等渠道云集的笔记本电脑主战场来说，地域辽阔的三至五级市场仍旧是厂商争夺的焦点。而在低价笔记本电脑领域，各大厂商的争夺也日益激烈，低价笔记本电脑不再是国产厂商的阵地，众多国际厂商也纷纷参与进来，掀起了新一轮的竞争。,4.电动自行车升级换代 锂电车成行业发展趋势 据有关部门统计，近年来，整个电动自行车行业产品销量由2004年的万辆猛增到万辆，每年以以上的速度飞速增长 目前国内锂电车型已经突破百余款，旺盛的市场需求表明锂电池电动车，市场已经成熟并深受消费者欢迎 ;鉴于锂电池在未来电动车业中将发挥重要作用，苏州星恒应国家自行车检测中心的邀请，举办了面向众多电动自行车厂家的锂电池知识培训讲座及面向普通用户的现场售卖活动。苏州星恒作为中科院物理所与联想投资建立的企业，目前已经占据国内电动自行车锂电池的市场份额，今年北京销售量已超过万辆。,5.国内首艘锂电池游船首航成功 浙江在线01月07日讯 由德航游艇制造有限公司联合万向集团共同研制的锂电池游船，日前在德清首航成功。据悉，这是国内第一艘以锂电池作为动力的游船。 锂电池游船航速可达10公里/小时。与普通铅蓄电池不同的是，锂电池不仅具备了零排放、低能耗的优点，而且体积小，充电速度快，重量只有铅蓄电池的三分之一。每组锂电池使用寿命为6年，可免维护3年。据介绍，一艘锂电池游船售价仅10万元左右，可用于湿地、公园等观光景区。,6.汽车应用,前景光明,技术转商品,6.1. “08年在中国上市” 比亚迪展出插电式混合动力车 比亚迪在底特律车展（2008 North American International Auto Show，公众开放日：2008年1月1927日）上，展出了可使用家庭电源充电的插电式混合动力车“F6DM”。虽然只是少量生产，不过将于08年内开始在中国销售。价格为18万元。该公司表示争取数年内在美国市场上市，价位将比原型车“F6”高6000美元左右。 F6DM配备了最大功率为50kW、排量1.0L的直列4缸发动机，功率为75kW的马达和容量为20kWh的锂离子充电电池。可以仅靠电池和马达驱动，也就是可以实现EV行驶，每充电一次可行驶100km，之后可以作为混合动力车行驶330km。行驶时的CO2排量非常少，仅70g/km。利用240V的家庭电源，9小时可充满。快速充电时10分就可以充50。 锂电池正极材料采用了热稳定性出色的磷酸铁;电流容量为60Ah，可以保证充电2000次;该公司公布的数据显示，电池容量为20kWh的电池重200kg，单位重量的能源密度为100Wh/kg;锂电池配置在中央烟道（Center tunnel）和车架内，行李箱中只需配备有插电用充电器以及充电电池的电源管理系统即可;车身的外形尺寸为485818211465mm，车体重量为1800kg。最大速度为160km/h。,6.2.丰田发表小型皮卡混合动力概念车“A-BAT” 丰田汽车在2008年底特律车展（2008 North American International Auto Show，2008年1月1927日面向公众开放）上，发布了小型皮卡混合动力概念车“A-BAT（Advanced-Breakthrough Aerodynamic Truck）”,提出了与“Tacoma”相比尺寸更小、燃效更高、乘坐舒适性也更为出色的皮卡车设计方案，其目的是了解消费者对这种新车型的反应; 车身尺寸为长4605宽1890高1625mm。轴距为2850mm。动力传动系统方面，排量未予公布，不过设想采用的是直列4缸混合动力系统，因此估计与“Camry”及“Estima”等一样、为2.4L左右。 为了消除人们对混合动力系统及皮卡车的老印象，丰田强调该车是一款面向新时代的车型，在仪表板表面配备了太阳能电池。可用太阳能电池的电力为便携导航仪及其电池等充电。,6.3本田环保战略：力争新一代混合动力车销售20万辆 （2007年12月10日) 本田美国法人本田汽车美国公司副总裁Dan Bonawitz在07年12月3日举行的“INDUSTRY LEADERS IN SUSTAINABLE TRANSPORTATION”会议上，就本田的环保战略车发表了演讲. Bonawitz表示本田很早就开始利用CVCC发动机及VTEC发动机等致力于尾气减排，并阐述了该公司今后将首先于09年在美国市场投放达到美国环保局（EPA）Tier 2 Bin 5标准和加利福尼亚LEV II标准的清洁柴油车。 Bonawitz还宣布，将于上述柴油车上市的同一年（即09年），投放价格低于现有“CIVIC Hybrid”的混合动力车。作为在全球销售的车型，提出了销售20万辆的目标。其中10万辆设想在美国市场销售。 此外Bonawitz还提到了在07年11月“洛杉矶车展（Los Angeles Auto Show）”上宣布向普通消费者开始3年期租售的燃料电池车“FCX Clarity”。该车将从08年夏季开始交车。,6.4.福特将向Southern California Edison供应20辆插入式混合动力车 美国福特汽车将在“EVS23”展会上，首次向美国电力公司Southern California Edison（SCE）供应插入式混合动力车“Escape Plug-In Hybrid”。此次，SCE将接收20辆插入式混合动力车，并开始进行公路试验。福特与SCE正以构筑电动车新商务模式为目的进行合作。 Escape Plug-In Hybrid作为电动车可行驶30英里（约48km）, 配备10kWh的锂离子充电电池，在120V的家用电源上约68小时即可充满电。充电用接口设置在驾驶席一侧的挡泥板上。实用燃效可达120英里/加仑（即50.7km/L）以上。 锂离子充电电池的详情没有公布，但表示“正对数种锂离子充电电池进行比较”（福特可持续移动技术及混和动力车项目主管Nancy L. Gioia）。发动机方面，配备了排气量为2.3L的阿特金森（Atokinson）循环发动机。此次混合动力车由于采用了插入式，因此，与一般混合动力车“2008 Ford Escape Hybrid”相比，行李舱的大小没有变化,6.5.凯迪拉客Provog燃料电池新概念车登场 M集团旗下的豪华品牌Cadillac，便在近期发表一款全新概念车款Provog：採用GM集团的E-Flex技术，以第五代燃料电池系统和锂离子电池模组供应动力，并融合时下流行的Crossover车型概念，Provog的现身展示出GM集团寻求汽油动力替代方桉的决心与成果。 Provog概念车採用GM集团的E-Flex技术，以氢燃料电池动力搭配锂离子电池模组提供动力来源；此外车顶也具备太阳能蓄电池，以供应内装配备所需之电力,6.6.奔驰09年将推出全球首款锂离子电池混动车 梅塞德斯-奔驰汽车公司在此次法兰克福国际车展上以全线19款展车以及一系列先进环保节能技术亮相，并以“第一个吃螃蟹者”的勇气宣布，该公司将在2009年量产搭载锂离子电池的混合动力S级轿车。,奔驰S300,6.7.通用展出FF方式双模混合动力车“2009 Saturn Vue Green Line 美国通用汽车在底特律车展2008年1月1927日面向公众展出了2009年款“Saturn Vue Green Line”。这是首款在前轮驱动车中采用“双模混合动力”系统，能够在低速模式与高速模式之间切换的双马达混合动力系统汽车;将于2008年第四季度开始量产;驱动马达的电源方面，配备了电能容量为1.8kWh、电压为300V的镍氢充电电池.关于是哪家厂商提供的充电电池，通用表示还不能公布;另外，现有的Saturn Vue Green Line是配备有起动器兼交流发电机的弱混合动力车，配备了美国Cobasys公司的充电电池。而“Chevrolet Tahoe”和“GMC Yukon”等后轮驱动双模混合动力车，则采用了松下电动车能源（Panasonic EV Energy）制造的镍氢充电电池。,MADDE 关注的电池产品,一：锂电池基础知识,1 . 锂是一种金属元素，其化学符号为Li(其英文名为lithium)，是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属，在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。 2 . 锂电池分为不可充电的及可充电的两类 2.1 不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。 2.2 可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池),它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的 3 . 锂电池的优点: 锂电池尺寸小重量轻、比能量高、工作寿命长、放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。 4 . 锂电池的缺点是价格较贵 5 . 主要市场应用: 5.1 移动消费类电子产品 : MP3 / MP4 / 学习机 / 电子词典 / P-DVD / 数码像机 / 数码录像机等 5.2 通信类产品: 手机 / 小灵通 / 对讲机 / GPS / GPRS等 5.3 军工类产品: 卫星/导弹/鱼雷/仪器等 5.4 电动设备: 电动自行车 / 汽车 / 电动工具等,4.1. 电池应用技术的发展很大程度上由电芯技术的发展决定;随着电芯技术的不断发展， NiCd和NiMH电池的产量逐步下降，与此同时，Li离子电池的产量却稳步上升并已主导应用市场;Li离子聚合物电池也开始在市场中占有了一定的份额 . 4.2. 一般来说，电芯具有阳极和阴极两个电极。阳极产生释放电子，并产生很多空穴，极性为正；阴极积聚电子，极性为负。充电时，电流在内部由阳极流到阴极；放电时相反，电流从外部从阳极流到阴极，给负载供电。 4.3 . 电池性能的常见参数定义如下：如果一个充满电的电池经过一小时放电后电量全空，则此电流速率称为1C；把电池或电芯充电到满幅电压（如4.2V），然后经放电到电量为空（如3.0V），称为一个充放电循环；当电池的充电容量能保持有效的值（如最大充电量的80%）时，电池所能承受的充放电循环的次数称为电池的生命周期。,4:锂电池电芯技术和发展,三 . Li离子电池电芯 4.1 Li离子电池电芯使用碳或石墨作为阳极以及金属氧化物或Co/Ni/Mn作为阴极，有机物或溶液作为电解液，以聚丙烯作为绝缘体。由于材料的性质，Li离子电芯需要放在一定形状的坚固的金属罐里，因此其耐压比较好，并且外型是固定的。 4.2 Li离子电池电芯提供的工作电压一般在3.6V以上，性能比较稳定。它的电量密度也非常高，自放电的漏电流很小，容量大且外部尺寸小。此外，Li离子电池电芯的生命周期长，一般在400个充放电循环以上，且生命周期内的工作性能稳定。图1显示了不同生命周期下的Li离子电池的1C放电的电压与时间的曲线图。 4.3 当Li离子电池电芯进入了由传统化学电池控制的领域，在提高能量密度的同时，电池设计和化学物质的变化也使得电池的关键参数得以提高。Li离子电池已应用在很多系统设计中，它能够很好的满足系统的能量要求。 当然，Li离子电池电芯是由不稳定和可燃的材料构成的，因此在电池设计时，安全性是一项重要的要求。,5 . Li离子聚合物电池电芯 5.1 Li离子聚合物电池电芯跟Li离子电池电芯相似，使用碳作为阳极，金属氧化物作为阴极，凝胶体作为电解液，采用凝胶体隔膜作为绝缘体。 5.2 Li离子聚合物电池具有更大的容量和更高的能量密度,与Li离子电池相似，它的自放电的漏电流也很小;但是，Li离子聚合物电池的稳定性不好，因此对它的操作要求比较严格。 5.3 Li离子聚合物电池技术的发展很大程度上提高了电池的能量密度、使用寿命、工作温度和存储时间，这种电池的能量使用效率非常高;外形上，Li离子聚合物电池使用塑料容器，比Li离子电池的金属外壳具有一定优势，但是Li离子聚合物电池也容易受力膨胀，因此生产中对于材料伸缩性的误差控制得很严格。从安全的角度来看，Li离子聚合物电池的电解液漏液和电池发热一直是个很头痛的问题。因为Li离子聚合物电池很容易膨胀，它的可靠性还有待于进一步提高。,6. 保护电路 保护电路是专为Li离子和Li离子聚合物这样可再充电的电池设计的，主要 提供过充电、过放电和过电流的保护功能，此外还提供从保护状态下恢复的 功能，有些还可以提供电池0V充电的功能。保护电路中的保护IC集成了高精 确电压检测电路和延迟电路，可以精准的采集回路电压的细微变化并根据这 一变化的延时长短来控制MOSFET的通断，从而起到保护电池的作用。 在保护电路中，安全保护IC主要控制回路中充电和放电MOSFET的通 断。在充电过程中，当电芯电压超过安全保护IC的过充电检测电压，并且这 种状态持续且超过安全保护IC的过充电检测延迟时间，安全保护IC将断开充 电MOSFET以停止充电。在过充电保护状态下，当电芯的电压恢复到安全保 护IC的过充电恢复检测电压以下，并延时一段以后，安全保护IC将闭合充电 MOSFET，使回路恢复到正常状态；或者，电池外加一个负载放电，安全保 护IC也将闭合充电MOSFET使回路恢复到正常状态。 在放电过程中，当电芯电压低于安全保护IC的过放电检测电压，并且这 种状态持续且超过安全保护IC的过放电检测延迟时间，安全保护IC将断开放 电MOSFET以停止电池放电功能。在过放电保护状态下，当电芯的电压恢复 到安全保护IC的过放电恢复检测电压以上，并且电池正负两端有一充电电压 触发，安全保护IC将闭合放电MOSFET，使回路恢复到正常状态。 有些保护电路具备0V充电功能，当电池电芯的电压通过自放电或其他方 式降为0V时，电池能够通过充电器充电。,6.1 单保护和双保护电路 目前，Li离子电池的保护电路主要采用两种形式，即单保护模式和双保护模式。在单保护电路中，采用了一个安全保护IC和一个MOSFET器件，安全保护IC只提供一级保护的功能。安全保护IC会提供过充电、过放电、过电流保护以及其他正常操作的功能，通过控制MOSFET的通断来进行充放电的操作。 在双保护电路中，采用两个安全保护IC以及两个MOSFET器件。主安全保护IC提供过充电、过放电、过电流保护以及其他正常操作的功能，次安全保护IC提供辅助过充电保护功能。采用两级保护是由电池的要求决定的，同样也因为过充电保护是安全性要求中的一个重要项目。 6.2 热敏电阻 电池的使用过程中会产生热量，导致电池温度升高，从而引发电池安全性的问题。因此，在电路设计时采纳热敏电阻来检测电芯的表面温度，手机通过读取热敏电阻的阻值就可以确定当前电池的温度情况。如果电池温度超出安全使用的范围，则停止电池的使用。 负温度系数电流保护器 因为充放电电流和电芯的温度在电池设计中有很严格的安全性要求，所以即使有保护电路提供保护功能的情况下，也有必要采取多级电流保护电路。,6.3 负温度系数电流保护器 是专为电池设计的一款电流保护器件，当过流或者温度过高时它的阻值变为无穷大，从而断开回路起到保护的作用。 在正常工作模式下，当回路电流低于负温度系数电流保护器的保持电流值时，电流保护器将不动作且维持在很低的阻抗状态，从而保持回路的正常工作状态。当回路电流高于电流保护器的动作电流值，并且持续时间超过它的工作电流延时时间，电流保护器将开始工作，从低的阻抗状态变为高阻抗状态，从而阻止回路电流的通过。在过流保护状态下，当负温度系数电流保护器的两端电压为0V，并持续到它的复位时间，它将从高阻抗状态恢复到低阻抗状态。 6 .4 COB 传统的电池保护电路多是采用分离元器件组成的，为了减少成本和便于控制，要求一家IC供应商将这些分离元器件封装在一块电路板上形成一个类似的单独器件。COB也是专门为Li离子电池设计的保护电路，它是传统保护电路上的各种分离元器件的简单集成，具有传统保护电路一样的保护功能。它的外形尺寸更小，安全性能更高，更便于控制。但是目前该技术是起步阶段，其成本比传统方法的成本稍贵。,7 . 电池的充电和放电 有许多因素都会影响电池的充电，例如电芯的阻抗、充电电流与电压、环境温度以及电芯的种类。图2为Li离子电池的1C充电曲线图，充电器电压稳定在4.2V，采用1C的电流进行充电，红线为电流变化曲线，蓝线为电压变化曲线。对电池充电的各种试验结果表明，1C充电是对电池比较理想的充电方式。 在充电时，镍氢电池的电量充电到饱幅时，其电压不再上升，进而自动停止充电，所以不需要充电保护电路。但是Li离子电池充电到饱幅时，它的电压会继续上升，进而引起电池过热，减少电池生命周期并损坏电池，所以Li离子电池一定要有过充电保护电路。一般情况下，充电器充电时也会提供限流和限压的功能，以使电池的使用寿命达到最大。 与充电相似，不同类型电芯的放电曲线也稍微不一样，但是电池容量的大小是放电特性的决定因素。图3为在室温下Li离子电池的0.2C放电特性曲线（放电过程是从右到左），对一个充饱电的电池来说，0.2C放电曲线上升很快直到电池的电压放至3.6V左右，然后放电的速度将逐步减慢 当然环境温度对于电池的充电和放电特性都有很大的影响，一般情况下，合理充电的操作温度范围是从045，而放电的操作温度范围是从-1060。,图1：不同生命周期下的LI离子电池的IC放电曲线,图2 Li离子电池的充电曲线图,图3 Li离子电池的0.2C放电特性曲线,二:锂离子电池保护板主要元器件,1.MOSFET Vishay:SI6968 SIF912 SI7900EDN Great wall:GWS7301D Sanyo:ECH8601 FW232A NEC: uPA1873 uPA24502 uPA2451B FairChild:FDW2511 FDW9926A Toshiba):TPCS821 AOS:AON580 AO8822 AO8821 BYD : BF9028 BF9027 BF9026 BF9025 BF9038 其它: GE9926 GE8205 SN5NF20V WS4007,（二）：BATTERY IC SEIKO : S-8241 S-8261 S-8232 S-8254 S-8244 RICOH : R5400N R5401 R5402N R5421N R5426N R5429 Hitachi : MD170 MD1501 Mitsumi : MM3099DXD 富晶 : DW01+ DW01P FS312F FS326 新德 : CS213,（三）:SMD-FUSE 1. 品牌: LITTELFUSE BUSSMANN SART KAYAMA AEM 2