新能源行业现状与发展趋势

新能源行业现状与发展趋势,2011.6,报告人：陈志中南大学冶金科学与工程学院,能源划分,绿色、可再生能源,美国、德国等发达国家的光伏发电、风力发电已经从原来的补充能源上升为重要的战略替代能源,风能、太阳能、生物质能氢能海洋能地热能,中国能源消耗结构,我国当前石化产品需求,全球各国CO2排放量比较排行,当今世界，石化资源日渐紧张，环境污染日趋严重，发展新能源是当前一个重大课题。,发展电动汽车已成为时代热潮,能源危机与全球变暖使低碳技术及新能源技术备受瞩目，成为世界科技前沿，各国不惜投入重金，争抢战略制高点发展电动汽车产业成为各国竞相追求的目标,各国政府对电动汽车及其电源系统的发展都给予了大力支持，并制定了相应的规划针对锂离子动力电池，美国、日本、韩国、中国等投入大量人力、物力和财力进行研发,美国,德国,中国,法国,日本,2009年8月，Obama政府宣布投资24亿美元资助电动车项目,美国,2009年11月，美国电动车联盟成立，包括美国宇航环境公司、NRG能源公司、太平洋燃气和电力公司、雷诺、江森自控、A123电池系统公司、联邦快递、明亮汽车公司等，涵盖能源、汽车、运输、化工等行业。目标：1）2020年，全美电动汽车达1400万辆，近1/4为纯电动汽车或插电式电动汽车2）2040年，美国的电动车将达2亿辆，占各种轻型车的四分之三,2009年8月，通过的“电动汽车国家发展计划”，（1）到2011年底提供5亿欧元资助1个电池研究中心和8个电动车城市试点项目（2）2013年开始实现电动汽车批量生产2010年5月，宣布成立“电动汽车国家平台”打算在2020年前生产至少100万辆电动汽车，在技术研发和市场开发两个方面占据世界领先地位。,大众汽车的高尔夫电动概念车,德国,日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）将投入210亿日元，开发能量密度为现有技术水平3倍以上的可充电电池，以用于推动电动汽车行业的快速发展。,日本,采用锂离子动力电池组的奥运电动客车亮相奥运会;关于开展节能与新能源汽车示范推广工作试点工作的通知，决定于2009年在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作;2010年，厦门、天津、海口、郑州、苏州、唐山、广州等七个城市被国家财政部、科技部、工业和信息化部及发展改革委授予第二批“十城千辆”节能与新能源汽车应用示范城市;2010年6月，国家又出台关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知;,中国,纯电动车MINI-E配备的高性能锂离子电池一次充满电只需4h，续航里程140-190Km。宝马的纯电动5系是由宝马和中国合作开发。,Mercedes-BenzSLSAMGE-Cell采用锂离子电池，续航124英里,0100KM/h加速仅需4秒钟，将在2013年上市。,瑞典沃尔沃在2011年展出的EV“C30Electric”，从发动到车速达到100km/h需要10.5秒，续航里程为120150km。,2010年，日产汽车公布了年产5万辆EV（Leaf）的计划。,丰田在北美发布了普锐斯（Prius）系列衍生车型，PriusV和PriusC。并宣布将在未来推出11款混合动力车。,比亚迪纯电动汽车E6：0-100公里的加速时间少于10秒，最高车速达140公里，续驶里程超过300公里，百公里电耗25度。,电动汽车用动力电池,车用电池的要求,高能量密度，与汽油发动机相当，1001000Wh/kg；高功率密度，与汽油发动机相当，3001500W/kg；长寿命，与车同寿命，15年，7000次循环；宽工作温度，范围：-3080；储存与搁置性能好，长期使用无显著衰减或自放电；安全性与可靠性好；低成本$50100/KWh；环境友好,锂离子动力电池,结构：由正极、负极、隔膜、电解液、外壳和引出端等构成,用溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。,将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正、负极极片。,按正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，再经过注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。,用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。,锂离子电池制作流程,产业化锂离子电池生产设备举例,真空搅拌机,涂布机,裁片机,卷绕机,电池测试设备,不同结构类型电池外观,典型动力电池的性能比较,高能量密度高工作电压较高循环寿命无记忆效应安全无公害较快的充、放电高达99以上的充放电转化率,锂离子电池工作原理图,锂离子电池的优点,锂离子电池,锂离子电池的发展趋势,不同类型电池的年份统计数据,“节能+环保”热潮以及人类生活方式的改进，带给锂离子电池尤其是动力电池巨大的发展机遇。,钴酸锂(LiCoO2)镍酸锂(LiNiO2)锰酸锂(LiMn2O4)三元材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)磷酸铁锂(LiFePO4),锂离子电池正极材料,正极材料是对锂离子电池性能具有决定性作用的关键材料,钴酸锂(LiCoO2)最早商业化的正极材料，但资源匮乏，环境不友好镍酸锂(LiNiO2)合成困难，稳定性差锰酸锂(LiMn2O4)环境友好，但循环性能差三元材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)比容量高，但价格昂贵,橄榄石型LiFePO4,橄榄石型的磷酸铁锂价格低廉，安全性好，循环寿命长，对环境无污染，是一种极具潜力的锂离子动力电池材料。,几种正极材料应用比较,目前，用于动力电池的正极材料有下列三大“流派”：第一“流派”：进行锂镍钴锰氧三元系的研发，成本较高，安全问题难以有效解决。（典型代表：湖南杉杉、湖南瑞翔等）第二“流派”：锰酸锂的研发。价格低廉，安全性能好，但需改进其高温电性能。（典型代表：日本电工公司、湖南杉杉等）第三“流派”：开发磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料。价格低廉，安全性好，循环寿命长，对环境无污染，成为当前世界范围内首推的动力电池正极材料。（典型代表：加拿大Phostech，美国valence和A123、台湾长圆、长沙运筹、北大先行等）,磷酸铁锂主要生产商,美国A123美国valence加拿大phostech韩国韩华台湾立凯台湾长圆台湾尚志,天津斯特兰北大先行深圳比亚迪德方纳米深圳贝特瑞杭州博骏长沙运筹,美国A123公司已实现了磷酸铁锂电极材料与器件的产业化。,美国A123,美国valences,ValenceTechnology公司是开发磷酸锂能量存储解决方案的全球领先企业。,加拿大phostech,拥有goodenough关于磷酸铁锂正极材料原始专利的授权，开发的纳米化LiFePO4材料已实现规模化生产。,39,韩国韩华LFP(LiFePO4)通过“超临界水热合成”法生产。,500nm,SEM,Mossbauer,HighCapacity,HighVoltage,HighPower,HighSafety,LongCycle,LowCost,Uniformity,Nano-Sized,HighPurity,Crystallinity,ControllingofCrystalstructure&components,韩国韩华,北大先行,北大先行与北汽福田签署联合开发框架协议，共同开发、生产和推广新能源汽车产品。,国内最早实现磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料产业化的生产厂家。,深圳德方纳米,采用液相法合成纳米磷酸铁锂正极材料，通过中试并实现了规模生产。,国内磷酸铁锂产业化现状,磷酸铁锂技术取得明显进步，但离国际最先进水平仍有差距。国内磷酸铁锂生产企业繁多，但能够批量稳定供货的企业很少，且生产规模较小。国内磷酸铁锂电池制备技术取得较大进步，但仍需大幅的改进电池性能。国内磷酸铁锂市场需求仍然刚刚升起，市场开拓较慢，当前市场容量较小。国内磷酸铁锂生产企业除少数企业拥有自主知识产权外，大多数企业没有相关知识产权。,面临的主要问题,磷酸铁锂优点众多，为何仍无法大范围的应用呢？生产工艺存在一定的技术壁垒，需要不断的改进来解决充电站等基础设施的建设产业链的脱节从材料电池电动车的产业链尚未紧密结合专利问题阻碍磷酸铁锂大规模生产和使用,锂电池之父goodenough,John.B.Goodenough美国徳州大学奥斯汀分校首席工程教授、美国工程院院士、日本奖（JapanPrize）获得者、2009年美国总统奖（费米奖）获得者，磷酸铁锂的发明人。,磷酸铁锂专利问题,1997年，Goodenough教授和其合作者们申请的关于磷酸铁锂的专利，是关于橄榄石结构磷酸铁锂正极材料的第一个明确的核心专利。,磷酸铁锂专利情况,磷酸铁锂专利纠纷成为全球关注的焦点,加拿大Hydro-Quebec公司是从德州大学获得独家授权的磷酸铁锂生产企业。2006年，加拿大phostech公司状告美国A123公司、Valence公司、日本NTT等公司侵权，索赔金额高达数亿美金，引爆了国际专利大战。,2008年，欧洲专利局撤销了授予德州大学对磷酸铁锂原始的欧洲专利拥有权。,磷酸铁锂的推广应用,昌平科技园区新能源太阳能路灯示范路(48V/55Ah)中华世纪坛照明工程改造项目(2