杨裕生院士我国电动技术产业与动力电池技术发展路线

一、发展电动车必要、可行减轻城市空气污染——

大城市空气污染的50%来自汽车石油与“国家能源安全”——

减少二氧化碳排放，缓解温室效应

1亿吨油产生CO2约3亿吨原油对外依存度达到50%第1页/共49页第一页，共50页。汽车增多，石油更紧我国人民生活水平快速上升我国汽车年销售超1000万辆汽车——经济增长点，官员的政绩汽车——应对国际金融危机要振兴的 产业之一发展电动车，刻不容缓一、发展电动车必要、可行第2页/共49页第二页，共50页。

比能量、寿命、价格等因素形成的综合性能不断提高。作正极的锂离子电池安全性好LiMn2O4LiFePO4电源管理和控制系统改进——

安全性和循环寿命提高电极材料纳米化，比功率提高隔膜开始国产化，价格降低电池生产向半自动化、自动化前进

可靠性、一致性提高动力型蓄电池进步快一、发展电动车必要、可行第3页/共49页第三页，共50页。北京、杭州等市开行纯电动公交车2008年北京奥运会和残奥会我国自主研发的595辆多种新能源车辆在会上成功运行总里程超过200万公里北理工、京华、中通的55辆纯电动大客车用正极锰酸锂(盟固利)、磷酸铁锂(威力克)锂离子电池上海开行纯电动(电-电)公交车，规模较大天津清源纯电动轿车出口美国2000多辆比亚迪、长城、万向等纯电动车待机而发（戴姆勒、宝马纯电动车小批生产,Th!nk从欧洲扩销美国三菱、日产、富士重工等，将广泛推销微型纯电动轿车）一、发展电动车必要、可行第4页/共49页第四页，共50页。锂离子电池技术还要进步价格还将降低锂离子电池已不是电动车发展的瓶颈铅酸电池技术有新进展超级电容器已批量生产锂离子电池——凸显纯电动车的优势动力锂离子电池厂如雨后春笋一、发展电动车必要、可行第5页/共49页第五页，共50页。以电动车的生产、运行为主体以动力电池生产为核心的高技术产业群“电动技术产业”正在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！一、发展电动车必要、可行第6页/共49页第六页，共50页。汽车的特点：

量大，用油多，排放集中公交车、出租车行驶距离长自家车行驶距离短城市里启停频繁，中速行驶二、何种电动车优先发展？电动汽车必须真能节油、减排买得起用得好第7页/共49页第七页，共50页。温总理11月3日说：新能源汽车已成为全球汽车工业发展方向。世界主要国家为保障能源安全，都在加快新能源汽车研发和市场开拓的步伐。中国经过近10年的自主研发和示范运行，在这个领域与世界先进水平的差距大大缩小。当前紧迫的任务是，通过技术经济、市场需求和经济效益三个方面的充分论证，尽快确定技术路线和市场推进措施，推动新能源汽车工业的跨越发展。

见<科技日报>2009,11,24第8页/共49页第八页，共50页。

日本有强大的燃油车工业——舍不得扔混合动力公交车也比同型普通公交车贵很多二、何种电动车优先发展？1、油-电混合动力车

——全用油，省油不多，价格不低丰田混合动力汽车发展历程

普锐斯普锐斯普锐斯累计销出百余万辆第9页/共49页第九页，共50页。二、何种电动车优先发展？2、外充电式混合动力车电-油混合电动车（美国：plug-in）电-油两动力系统，复杂，价贵60公里内不用油Plug-InCharger220V电机电池组（电容器）油箱内燃机变速箱用内燃机时，油耗仍很高第10页/共49页第十页，共50页。美国“氢经济”论造成错觉和误导价格昂贵市场太小

寿命不够长3、燃料电池电动车铂的资源不够用氢的储运

有难题电-氢-电转换效率低5月初美政府宣布，停止支持FC-电动车PEMFC车10-15年难以产业化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我国也走了（还在走）弯路第11页/共49页第十一页，共50页。全球燃料电池车示范中国规模大到2008年全球投入商业化示范运行的FCV超过800辆欧盟CUITE10座城市示范氢能经济路线图HYCHAIN-MINITRANS计划在四个欧盟地区开展158辆氢燃料的微型车的示范加拿大氢能高速公路计划:温哥华和维斯勒之间建设由加氢站连接的高速公路VFCVP计划:4辆燃料电池大客车在温哥华示范运营P．E．I（爱德华王子岛）氢燃料计划美国PNGV和FreedumCAR计划氢能经济路线图CaFCP加州高速公路计划车行道计划:2007年通用汽车100辆“雪佛莱Equinox”燃料电池车示范日本JHFC计划:11辆氢燃料电池汽车示范运行东京50辆燃料电池车队运营FCHV-BUS在日本爱知世博会上和从爱知县到日本国际机场线路上示范运行新加坡引进六辆奔驰燃料电池汽车示范中国在北京市、上海市进行燃料电池汽车示范运营活动2008北京奥运燃料电池汽车示范2010上海世博会170辆第12页/共49页第十二页，共50页。如能驶80公里，可满足我国城市大多数用户要求4、纯电动车二、何种电动车优先发展？平均距离9.9公里我国轿车每日出行距离

北京上海天津哈尔滨插电充电器220V电机变速箱电池组（电容器）用低谷电不用油第13页/共49页第十三页，共50页。微型车——8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

结构简单

无油路、水路、气路二、何种电动车优先发展？优先发展纯电动车小型车——13度电行驶百公里第14页/共49页第十四页，共50页。插电充电器220V电机∣变速箱电池组（电容器）发电机油箱内燃机5、增程式电动车行驶前先充电车上发电机按需充电

——“双充式”；

长途仍用油但可省一半油

纯电动车的过渡车种GMVOLT二、何种电动车优先发展？第15页/共49页第十五页，共50页。纯电动车可替代多少油？

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3600万吨！100万辆公交车用电每天替下10万吨汽油！一年3600万吨！出租车：40升油/天，100万辆4万吨/天一年1500万吨！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，更是锦上添花未来，每年电替代油上亿吨二、何种电动车优先发展？第16页/共49页第十六页，共50页。国外电动车与电池

发展路线第17页/共49页第十七页，共50页。200020102020203020402050Batterycapacity(vs.currentlevel)1time3timesBatterycost1/21/10●Electricvehicle(EV)Travelingdistanceonafullcharge200km500km-ImprovementofbatteryperformanceLeapincruisingdistanceDrasticcostreduction1.5times1time7times1/71/40130km-Developmentofpost-Liionbatteries●Plug-inhybridvehicle(PHEV)-ImprovementofLiionbatteryperformance200020102020203020402050200020102020203020402050Batterycapacity(vs.currentlevel)1time3timesBatterycost1/21/10●Electricvehicles(EV)Travelingdistanceonafullcharge200km500km-

ImprovementofbatteryperformanceLeapindrivingdistanceDrasticcostreduction1.5times1time7times1/71/40130km-

Developmentofpost-Liionbatteries●Plug-

inhybridvehicles(PHEV)-ImprovementofLiionbatteryperformance日本经产省创新能源技术计划——电动车与电池技术；2009.6

由HEV转向PHEV，再发展EV第18页/共49页第十八页，共50页。“先进车辆电气化”的特点---2009,81、纯电动车最多

续航里程为100英里的尼桑电动车5000辆续航里程为100英里的先进电池电动卡车400辆 (车重12100磅)

100辆电动运输车，包括“Ampere型”(福特运输型概念车),“Faraday型”(福特F150电动车),厢式货车,以及“Newton”中型卡车.2、增程式电动车(EREVs)受重视制造数百辆雪弗兰Volt增程式电动车美国“下一代”电池和电动车计划第19页/共49页第十九页，共50页。3、“插入式”混合动力车品种多

220辆先进的乘用车和小货车由378辆卡车和穿梭巴士组成的车队（车重8501～19500磅）

150辆“插入式”混合动力车，包括130辆福特Escape混合动力车和20辆福特E450厢式货车

125辆Volt“插入式”混合动力车提供给电子器件公司，500辆“插入式”

Volt混合动力车提供给消费者（续）“先进车辆电气化”的特点4、没有燃料电池电动车和油电混合电动车第20页/共49页第二十页，共50页。德国国家电动汽车计划第21页/共49页第二十一页，共50页。法国雷诺公司动力技术路线图第22页/共49页第二十二页，共50页。我国应该“一步走”——

新能源汽车工业的跨越发展“先发展混合动力车？”不能迁就大汽车企业——舍不得现有设备混合动力车——耗油大，省油不多油-电动力组合，复杂，我国无优势费工费料，价格昂贵日本要转，美国做Plug-In也非重点我国路线：“一步走”与“两步走”“发展纯电动车？”第23页/共49页第二十三页，共50页。铅酸电池折旧：1.6元/kWh

·次电费：0.5元/kWh（转换效率低）

微型轿车行驶13公里≈0.16元/公里微型轿车燃油：0.3元/公里山东、江苏：3座、4座微型车，3万元以铅酸电池为能源适合中国国情和消费理念，发展普及车铅酸电池：800元/kWh，寿命500次1、市内电动轿车的能源模式三、电动车的能源模式第24页/共49页第二十四页，共50页。1、市内电动轿车的能源模式以锂离子电池为能源既可按美、欧坐车理念，发展较高档车更要按中国国情和新理念，发展普及车2006威力克轿车，330kg电池，续驶210kM2008比亚迪轿车，300kg电池，续驶200kM锂离子电池：3000元/kWh，寿命1000次电池折旧：3.0元/kWh

·次电费：0.3元/kWh

小轿车行驶8公里≈0.4元/公里轿车燃油：0.6元/公里三、电动车的能源模式第25页/共49页第二十五页，共50页。2、电动公交车的能源模式2-1以锂离子电池为能源（北京奥运）锂离子电池目标：2000元/kWh，寿命2000次电池单价：3000元/kWh；总价：60万元电池循环寿命如达不到1000次,难以维持！循环寿命1000次，可驶20万公里，每公里电池成本3.0元公交车电池2吨，蓄200kWh，续驶200公里内燃机公交车油费：

～2.5元/公里循环寿命是指电池组,不是单节电池三、电动车的能源模式第26页/共49页第二十六页，共50页。2、电动公交车的能源模式2-2以锂离子电池+电容器为电源（瑞华）电动车电费：～0.7元/km电源使用寿命目标50万km电池

2.5吨，电容器0.5吨蓄250kWh，续驶200公里燃油车油费：～2.5元/km50万km

×1.8元/km=90万，不足以补车价整车190万元,高于燃油车110万！节费1.8元/km三、电动车的能源模式第27页/共49页第二十七页，共50页。最高时速：≥80Km/h最大爬坡度：≥20%加速时间：0～30Km/h：9.69S充电时间：≤3小时续驶里程：≥180km环境温度：-40℃～65℃锂离子电池-电容纯电动公交车上海雷博新能源汽车技术有限公司电力公司与瑞华（集团）合资共已生产100余辆行驶里程累计达300多万公里载客人数达400多万人次上海市政府班车正测评使用寿命,目标50万km最早的车已运行近4年上海公交825路第28页/共49页第二十八页，共50页。3-1以铅酸电池+电容器为能源（科凌）城市公交平均速度极少超过50km/h11m客车的功率仅需30kw左右如果配一个有动态控制功能的30-40kw发电机组，补给电能，城市电动公交车就能连续运行可降低电池的用量延长电池寿命用定型的发电机组-可降低一次性投资节油，约50%3、“双充式”电动公交车三、电动车的能源模式第29页/共49页第二十九页，共50页。同规格燃油公交车，在上述工况下平均百公里油耗则是：50L，45L，40L左右双充式车维护费用也可以大幅度降低3、“双充式”电动公交车制造成本仅80万元人民币；5万元铅酸电池，配10万元超级电容器使用寿命可达5年以上百公里油耗：平均时速15km/h时，不足10L；平均时速30km/h时，不足15L；平均时速50km/h时，不足19L。（北京科凌公司杜炬提供）三、电动车的能源模式第30页/共49页第三十页，共50页。（高功率）辅助电源主电池（大容量）制动再生匀速行驶－较低功率控制器加速、爬坡电动机发挥辅助电源的作用提高电源系统比功率，满足加速爬坡需要吸纳制动再生的能量；延长主电池的寿命第31页/共49页第三十一页，共50页。双充式电动中巴车铅酸电池

双充式电动客车北京科凌公司专利技术第32页/共49页第三十二页，共50页。3-2以锂离子电池为能源（赛恩斯）12m的客车，燃油车的耗油量为48升/100公里配一个1.9升排量的发动机，连一个发电机组，补给电能，城市电动公交车就能连续运行电池的容量：100Ah×512V长途耗油量：20-22升/100公里节油，大于50%3、“双充式”电动公交车三、电动车的能源模式第33页/共49页第三十三页，共50页。四、当前发展电动车

观念要更新第34页/共49页第三十四页，共50页。观念一、“以燃油车的指标

要求纯电动车”续驶里程加速时间最高速度——数落纯电动车的不足

——不想(慢)改变现有秩序

——实际起了‘卡’、‘压’作用“与国际接轨！”？此观念代表燃油车公司的利益要创造宽松环境：力促纯电动车渐进而迅速发展第35页/共49页第三十五页，共50页。观念二、“纯电动车要做

就做中档以上的”迎合中产以上阶层的坐车观念

——车的档次代表身份受前些年对待小排量车的影响将追求高利润放在第一位第36页/共49页第三十六页，共50页。观念更新——从中国国情出发要提倡坐车新理念，以节能为荣大力发展普及车，满足广大用户需求——遮风挡雨的代步工具微型、小型纯电动车优先发展

理由一轻、小，耗电少，充电易解决行百公里——微型车耗电6-8度电，小型车10-13度使用、维修方便、节材节能理由二

结构简单

无油路、水路、气路理由三电池少，价格低廉，容易推销理由四电池厂风险较小——自我发展第37页/共49页第三十七页，共50页。

2008比亚迪轿车，300kg电池，续驶200kM苏、鲁3、4座微型车，铅酸电池，3万元开始配用锂离子电池，估计5-6万元也可生产较高档车——出口兼内销，例如不要采取对待小排量车、电动自行车的态度——而要引导鼓励帮助第38页/共49页第三十八页，共50页。观念三、“铅酸电池太古老

不能列入863”1、切实解决其缺点：

比能量低，比功率不高

深放电时循环寿命较短

铅有污染，主要在冶炼燃料电池170岁！——1839年英国格罗夫

863计划却大力支持了！2、发扬其突出优点，发展新技术1859年法国普兰特发明铅酸电池150岁应该认真懂得铅酸电池，不存偏见第39页/共49页第三十九页，共50页。铅酸蓄电池优点：成熟、廉价、安全、寿命延长*（日）Shin-KobeTechnicalReportNo.15(2005-3)有新技术，没有过时：全密封式管式水平式新组份铅合金电极循环寿命达4500次，70%DOD*

炭复合电极——超级电池大型纯电动车可用铅酸电池

电动自行车上优势大第40页/共49页第四十页，共50页。五、思考和建议的

几个问题第41页/共49页第四十一页，共50页。思考1、大力推动纯电动车发展

将纯电动车新厂的生产审批权下放给省、自治区、直辖市

给各汽车厂下达纯电动车产量比例并逐年增加此比例

省、区、市批的纯电动车达到规定要求者由中央与省、区、市共同给予优惠

停止补助汽车以旧换新第42页/共49页第四十二页，共50页。政府用车机构用车…：思考2、集团用车，电动化很有利电池可集中管理、充电发展快，节油、减排潜力大出租车：100万辆，年增16%；40升油/天四、“电动技术产业”的路径

政府带头使用，正确引导

优惠政策要真起推动作用第43页/共49页第四十三页，共50页。思考3、做大、做强几家动力电池厂我国5-10年内可新建5-10个年产50亿Ah的电池厂投