电动技术产业与锂离子电池

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1、电动技术产业与锂离子电池(2009-05-30 20:46:54)杨裕生中国工程院院士各位先生，女士，我是一个军人，对于投资是一窃不通。所以说今天是来学习。对于能源我也是拐了一个弯，我本来是在新疆核实验基地从事核试验工作。快到60岁了就招我回来北京工作，到北京做储能电池的工作。今天来和大家讨论一下关于电动汽车产业和锂离子电池。主要是我这几年在储能方面的一些看法，一些想法。今天这个论坛讲到节能与新能源。节能是一个通俗的说法，按照学术术语，提高能源的利用效率。新能源的概念比较宽，也可以说很多过去没有大规模利用的能源物资用上了，这叫做新能源，这个概念是不断变化的。从蓄电这个角度来讲，怎么能够把能量转

2、换过程当中的效率提高？把它用到我们应该充分发挥作用的地方？我今天讲的这个问题有五个方面。一、发展电动车必要、可行1、减轻城市空气污染现在城市空气污染的50来自于汽车。2、石油与国家能源安全问题现在我们国家的石油对外依存度达到50，现在每年要从国外运进来的石油和原油加起来有1亿7千万吨，运进来的油基本上都是用在交通运输上。3、减少二氧化碳排放，缓解温室效应1亿吨油产生二氧化碳3亿吨。现在我们国家年销售的汽车将近1000万辆。刚才报告当中讲到是930多万辆，我们还进口几十万辆。所以现在发展电动车是刻不容缓的，电动车来减少汽车排放。电动车靠电池，这张图上可以看到各种不同的电池的能量比。横坐标是每单位

3、重量能够放出的能量，纵坐标是每升能放出的瓦时数。下面这个超级电容器是比能量最小，铅酸电池提高了，沥青电池更高，锂离子电池是处于目前的最高阶段。现在还在技术进步的是做锂硫电池和锂氧电池。锂离子电池的电压比它们高，能量比他们高，寿命可以5002000次，铅酸电池大概是300500。电池充满了之后放在那里放一个月之后损失的能量，锂离子电池是68，铅酸电池比较高。充放电的倍率，如果是2小时放完就是0.5C，如果是6分钟放完就是10C。锂离子电池可以快速的充电，放电。由于锂离子电池的发展，现在电动汽车就有很大的优势。去年北京奥运会和残奥会，我们国家有595辆新能源汽车在会场运行，行驶200多万公里。锰酸

4、锂的、磷酸铁锂为正极的动力锂离子电池开动的55辆大客车。电池的技术现在还在不断的进步，材料纳米化，提高比功率，国产隔膜，价格低。电池生产向半自动化前进，可靠性，一致性提高。电源管理和控制系统改进，提高了电池的安全性和循环寿命。现在动力锂离子电池大发展的条件基本具备。国外很多过去做手机小电池的，单机电池使用的一些公司现在都纷纷的向动力电池发展。也就是从一个安时到上百安时的电池扩大。现在国内外纷纷投资于动力电池。国外的情况发展很快。日产和NEC合资，日本丰田和松下也生产动力性的锂离子电池。三菱汽车也在去年定存了计划。I123公司是美国一个生产磷酸铁锂的一家公司。日立、新神户也在强化锂离子电池。日本

5、三洋和德国大众合作。二、何种电动车优先发展？客车、轿车、自行车、摩托车都应该电动化。纯电动车自行车在压制下自发蓬勃发展。因为很多城市不允许电动自行车上路。就是在这种情况下，电动自行车年产1900万辆。全国拥有的电动自行车已经接近1亿辆。因为它符合大众的需要。摩托车的电动化现在已经启动，正在有序的推进，潜力很大。但是选择样的车子优先发展就有着不同的认识和估计。现在有四种电动车，哪种优先发展？1、油电混合车实际上是用油，它省油不多，价格不低。这种车是以烧油的发动机为主，配了一个很小的电池作为启动上坡的辅助工具，和下坡能量回收的作用。所以它能够节能，但是节能不多。首先是从日本推出来的，这个车在美国，

6、日本曾经的销路很好。他们为什么要发展这样的车？因为它里面有传统的烧油的发动机，这在他们国家是非常强的工艺体系，不能把它扔掉。要扔掉的话就有很多人要失业，损失非常大。混合电动车比普通的公交车要贵得多，现在还很少，主要是车。2、外充电式混合电动车这个车里面有一组比较大的电池，可以拉出线出来可以充电，充电之后可以走四、五十公里，电用完以后烧油的发动机就可以发动。电主要是开动车辆。这个车子是美国开始提出来的概念。它有电和油的两套系统。这两套系统要互相配合，所以它的控制系统也比较复杂，价格也比较贵。但是在电池的比能量没有提高之前，对于长途行驶，这种车还是有它的作用，所以它是过渡性的车种。3、燃料电池电动

7、车这是受美国清洁节能的影响造成的一些错觉和误导，认为这是解决能源的最终的办法。现在看起来在近期或者中期不可能大发展。这和刚才的报告观点很一致。原因是它的价格太贵，市场很小，系统复杂，维护困难，寿命不够长，氢的储运有难题，电氢电转换效率低、铂的资源部够用。一吨白金100万克，只够5万辆小轿车。全国现在白金产量一年是4个。即使了所有的首饰不做，化工厂里的白金催化剂都不用，也只能够做200万辆车左右。解决不了电动车的电动化问题。远期怎么样就要看技术发展如何，比如说白金能不能不用？或者是其他的技术问题，除氢的方法能不能很好的解决。4、纯电动车应该优先发展理由一：是它不用油，适合我国缺油的国情。每13度

8、电可以行驶300公里。现在每100公里烧10升油的汽车大概需要13度电。理由二：结构简单 主要是因为锂离子电池突出纯电动车的优势，既可以按照美国和欧洲的理念来发展高档车，更要按照中国的国情和现在的理念来发展普及车。我要讲讲能源消费和生活消费的理念问题。我们国家65的能源用在工业上，35的能源用在人民的生活上。我们是13亿人口，按照每一个人的能源消耗，生活消耗是在全世界属于最低的那一类里面。随着人民生活水平的提高，生活的耗能是会提高的。如果我们消费能源的概念都按照美国那样浪费能源，再多的煤，再多的油都满足不了中国13亿，将来15亿人口的需要。所以节能不是一个短期的问题，是一个长远的国策。首先必须

9、从理念上改变，不能模仿美国，包括欧洲的生活方式。比如说刚才主持人讲到的会场空调的温度。我们国家规定夏天不要低于25度。拼命降温降到25度以下。冬天不要高于18度。这样一个标准符合中国的国情。而美国人冬天在房间里面也要穿单衣服，夏天要穿背心，要保温，因为它空调调得很低。这种做法是严重的浪费能源，是把子孙后代的能源现在都用了。中国不能这样做。汽车上面也有理念问题。现在要比谁的汽车豪华显示他的身份高。实际上是没有感到浪费了能源是不好的事情。所以我觉得理念很重要的，以节约能源为荣，以浪费能源为耻。这是把胡*提出来的节约和浪费具体化了。所以车子不要做大，不要比大。现在还有一种新的结构我觉得是相当有推广价

10、值。刚才美国做的车子是外插式的。现在有一种车既可以外插，在车身又装了一台发电机。这个发电机发出来的电可以给电池充电，也可以直接送到电动机上。车上没有烧油，直接把油发出动力传到车轴上。这是一个纯电动车，它是靠电动机来驱动的。所以它是既可以在停车的时候在电网上面充电，也可以用车上的发电机来充电，所以我把它叫做“双充”式电动车。它没有现在的内燃机车那么复杂的动力系统。纯电动车可替代多少油？出租车一天要烧10升油，全国有100万辆出租车，一天可以省4万吨。而且出租车的发展很快。加上电动自行车，电动摩托车以及其他的车辆。如果是100万辆公共汽车可以省10万吨油。用煤合成车用油不合算节能是把能源的效率提高

11、，能源使用效率提高可以算算煤。如果一公斤的煤用它来发电的话可以发3度电。它可以让电动车行驶20公里左右。如果造油的话是4吨半煤造1吨油，1公斤煤可以造250毫升油，车子可以走22.5公里。这个能效差810倍。也就是说，中国的油不够，煤比较多，那用煤来做油，发展烧油的车，这条路是浪费能源的，而是应该发展电动车。能源使用效率达到10倍之差。我不是不赞成煤合成油，在飞机上，在可见未来几十年里面，飞机要用电还是挺难的。所以要把油省下来做飞机，不要用在汽车上。三、“电动技术产业”的兴起什么是电动技术产业？这个名字是我取的。合适不合适大家可以讨论。就是以电动车的生产、运行为主体的高技术产业群。这是一个高技

12、术产业群。它包括下面几个方面：第一：电动车，电动机、电控系统。这是一个小的产业群。第二：动力电池、电源管理、能量回收第三：正极材料、负极材料、电解液、膜第四：电池回收、电池复用、资源再生第五：供电体系、充电设施、充电服务 如果年产500万辆电动车，占现在国家的一半，年产值大概有3万亿元。电动技术产业这么大的发展规模和这么宽的范围，很值得我们认真的加以考虑，具体化。可以设想一下发展的路线图。从2010年到2030年有不同时期的产量。我估计明年大概可以有1万辆车。这还是很小的，但是它的发展速度可能是很快的。相应的要有配套的电池，配套的电解材料。电解材料要做的话，前面还要有原料，比如说碳酸锂。配套的

13、电解液都要有相应的发展规模。大家可能问一个问题，锂的资源够不够？现在我们国家金属锂383万吨，主要分配在青海、西藏和江西。383万吨的做成碳酸锂的话可以做2000万吨，相当于轿车以刚才的发展速度到2030年需要6万吨碳酸锂，可以供330年用，所以锂的资源不成问题。而且现在锂的资源还在不断的发现。比如说江西过去讲他的锂储量是23.6万吨，去年江西说是120万吨。另外，锂还可以回收，因为做成锂离子动力电池个头比较大。海水中有大量的锂，海水锂的浓度不高，一升只有0.15克，但是海水的量很大。现在锂电池价格发展贵，如果每一度电的锂电池降到2000块钱，它的寿命提高到2000次循环充放电。这个电池的折旧

14、，每次充电大概只有1块钱。一个微型小轿车1公里只要花1毛钱的电池费用，而微型小轿车的油费至少要3毛钱。所以微型电动车，小型电动车的发展在节能方面是非常有潜力的。四、“电动技术产业”的路径中国发展电动车到底怎么走？刚才说这几种电动车，到底哪种为先？生物里面燃料电池为重点，40投到燃料电池。十一五以混合电动车为主，刚才的报告里面也讲到了混合电动车是排在第一位的。1、中国到底应该怎么走？2、动力电池市场如何培育？动力电池是动力电动产业的核心，怎么做大做好做强？现在的动力电池是不挣钱的，如果要想投动力电池，要准备在培育期间贴钱。3、如何解决用户的顾虑？如果不解决用户的顾虑，纯电动车推广不了。电池组的运

15、行模式，这是用户最关心的。几点思考：1、我国纯电动车应先做微四轮车、小四轮车、电动摩托车，要先小后大，先易后难，先低后高。我这里提的要从耗电少、电池少的做起，这样价格就比较低。与消费水平相当，买得起，用户多，电池厂的风险比较小，电池厂就可以自我发展。最多做到50AH的。要吸取电动自行车的教训，引导、鼓励和帮助。我很担心微型车会很难上路，很难给牌照。最后像电动自行车那样的结果。集团拥车，电动化很有利。包括出租车、机构用车发展比较快，节油减排的潜力比较大，电池可以集中管理，充电，所以用电动车还是很有利的。摩托车要加速电动化，因为摩托车的数量很大，它的污染很重，耗油很多，节油减排的潜力大。2、电从何

16、处来？1）直接用电网的“谷电”。夜间的时候电网的用电是低谷状态，白天是高峰。谷电消费不掉积压了一半。也就是有一半电是电网公司降低处理，而且要花很多的钱建抽水循环电站，把晚上的电用来抽水，抽到高山上建一个水车，白天用高山上的水再做水力发电，水再放下来。这样做就很有局限性，要是找不到高山建水车，这个抽水电站就建不成。现在如果用纯电动车夜里充电就替电网分散了调峰，用户省钱了，又能节能减排。如果用1亿千瓦电来充电，就可以给2500万辆电动车，以及170万辆纯电动客车充电。如果用1亿千瓦充电，不要增加电网的设备就可以解决问题，而且只用了其中的1/4。2）风能发电利用我们国家陆上离地面10米技术可开发量3

17、亿千瓦，陆上70米高度，海上的风能资源很大。如果把风能发出来的电直接充电就比散网好处理，而且我们拜访几个电厂都是夜里风大，白天风小。3）核能发电利用现在全国有将近1千万千瓦的恒能电装机。现在国家批准了7000万千瓦。所以发展也是很快。核能发电要求1天24小时稳态运行，电网销不出去，也要照样努力发电。所以晚上的电将来就富裕得更多。电动车的调峰，给电动车充电不是用煤，实际上是用了风电和核电，不增加排放。3、电池组的“延寿”与降价延长电池组的寿命是最大的降价。如果一套电池充电放电300500次，延长到2000次。一套电池等于45套的价格。如果一辆公交车电池2吨，可以蓄200度电，可以行驶200公里。

18、现在的电池单价是3000元一度买这个电池的容量，这组电池需要60万元。如果能够充放电1000次，行驶20万公里，每1公里是3块钱。电池的成本加上充电维持的费用大概可能1块钱。这样就可以和现在烧油的相当。如果电池寿命小于1000次就难以维持。我这里讲电池的寿命是电池组，而不是单节电池。电池组是由多节电池串联或者是并联起来。所以要求电池要有很好的一致性，很好的管理系统，这是电池厂的事情。再有是正确的充电，合理使用。这是车主的问题。只有这几个方面很好的协调了，电池的寿命才能长。电池长要保证电池的使用寿命，电池的历程，在使用期间要负责保修，包换，这样可以使用户放心。但是这个充电的责任谁来负？用户和电池

19、厂就会扯皮。要有一个创新的机制把各方面的利益协调起来。4、组成充电的运营公司比如说买汽车的人不买电池，只买车，租电池。电池厂、电网、车厂合营组成一个运营的公司，这个电池厂保证电池的运行质量，保换，保修，专业维护，这个电池的寿命就可以长。专业充电和维护，寿命长。电网公司调峰也高兴，再定出一个合理的租用电池的制度和标准。当然政府还要给一定的政策。也可以用户自己充电，在自己家里，在停车场，多种方式互相补充竞争。前面说的组成一个公司，现在在江苏无锡市已经有一个电动自行车的公司。据说运行得还是不错。这个公司叫做国佳，这个模式可以将来推广到电动汽车上面。五、扶植“电动技术产业”的政策政府规划“电动技术产业

20、”的发展，正确引导加大优惠力度鼓励动力电池企业出产优秀电池普及电费分时计价，拉开峰谷电极的差距发展多种方式的用户充电服务，电力部门参与不断深化燃油税费改革，大力“限油”我们国家的燃油税比欧洲低得太多了，油价不合理。但是要照顾农民，农民用油将来可以在粮食补贴里给他补。政府想振兴汽车产业，应主要考虑内资电动汽车，尤其是民营企业的汽车。因为现在很多国营汽车企业都和外资合资了，给他补助相当于给外国补了一半。结束语：1、节能减排是国家长久利益所在要改变坐车的观念，以节能减排为荣。2、纯电动车最节能减排，汽车跨越式发展，要抓住机遇，大力投入，培育市场3、锂离子电池是“电动技术产业的的核心。要提高产量。降低成本4、“电动技术产业”的长远发展要有新电池，要有自主知识产权。谢谢大家！