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1、中国动力锂离子电池重点应用市场分析1.1 燃油汽车、摩托车领域中国是一个经济正在高速发展的发展中国家，汽车已成为城市的主要污染源，也是每年要花费大量外汇进口石油的原因。油电混合式电动车(HEV)和电油混合式电动车(PHEV)是目前国际上发展最快的两类电动车。HEV完全靠加油站添加燃料，不需要外部充电，这种车辆排放的污染气体不到通常汽车的30%,油耗通常可降低25%50%,丰田年销售几十万辆的PriUS等已在市场上获得了成功。PHEV的电池的容量较大，可以完全依靠电力行驶一定的里程，也有人称之为插电式混合电动汽车，一般PHEV一次充满电可行驶2080公里，短途行驶可完全依靠电力运行；当需要长距离
2、行驶时，油箱中有油，切换到HEV模式运行即可。这种车辆可以更大幅度地减少汽油的用量，对于家用小轿车，美国有人预测其节油可达90%。PHEV的另一个好处是可充分利用夜间的低谷电以实现电网电力的充分利用，受到电网公司的欢迎。发展电动汽车是我国企业工业发展的重大机遇，高功率电池是混合动力汽车的核心部件之一，理想的混合电动汽车电源对比功率和比能量这两项核心指标都要求达到很高的水平，且能在宽广的工作温度范围内工作，其寿命更要求与汽车的使用寿命相当。与其他蓄电池比较，锂离子蓄电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点，已成为手机、笔记本
3、电脑等移动电子设备的基本配备电源，并已开始批量应用于电动车辆。汽车工业要求锂离子动力电池的寿命比小型电池长两倍以上，成本降50%,单体容量增加10倍以上,生产规模增加几十甚至上千倍。目前锂离子电池行业正在和即将发生结构上的重大调整，动力电池的产业化正伴随着材料、工艺和装备的重大革新开始起飞。传统的钻基氧化物正极材料正在为成本更低和安全性好的镒基氧化物和磷酸盐材料取代，用于小型电池的电极制备工艺也将会逐渐地被高效、低能耗和污染小的新工艺所取代，相应的材料制备技术、电池制造技术、工艺和装备不断地创新和深入发展。动力锂电池要求的材料和制造技术与小电池均有区别，其产业化注定是一个漫长的过程，需要技术、
4、资本、管理、应用的全面结合才能解决问题。在这个领域，日本政府已投入超过10亿美金，已经做了20年的产业布局，推出了成熟的产品。中科院物理研究所的锂充电电池研究开发项目，连续20年一直获得“863”计划等国家项目的支持，在锂离子电池研究、开发、产业化上摔打了20多年，在本领域享有较高的国际声誉，已发表相关论文200多篇，申请国内外专利30多项，在某些技术、某些关键点上形成了独特的技术优势。11年前，物理所的科研人员就开始了锂离子的产业化历程。从小型电池产业化，突破动力电池关键材料技术，到动力电池产业化一路走过来，锂离子动力电池的关键材料除隔膜目前仍依赖国外进口，正负极材料、电解液等通过自主开发都
5、达到相当的水平，己部分满足了小型动力电池的需要。“十五”期间，锂离子电池在“863”电动汽车重大专项的支持下解决了高功率输出的问题，安全性也得到了极大的提高。依托于中科院物理所技术的苏州星恒电源有限公司（下简称“星恒”）创造性地实现了平板电池的机械化生产。2004年,星恒研发的10安时高能量型和7.5安时高功率型镒酸锂离子动力电池已通过美国UL安全测试，成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池，目前产品已批量供应国内外市场。开发的15安时高功率电池通过“863”电动汽车重大专项组织的统一测试，“十五”期间已成功应用于燃料电池混合电动轿车概念车“超越二号”和“超越三号”。8安时高功率电池已
6、成为“上海”牌燃料电池混合轿车的标配。也赶上了电动自行车产业的大发展时期，现在星恒已将产品提供给多家国内电动自行车行业领先的客户进行锂电池电动车的合作开发与生产。星恒以我们自己的技术、设备和原材料为主，带动一个国内相关产业链的发展。发展电动汽车，需要高可靠性和低成本的电池，以前的一个怪圈是，动力电池生产没形成规模、成本高、可靠性差,电动车厂家不愿意用，电池厂家的产品卖不出去，就不可能扩大生产规模和通过大量生产提升产品的稳定性和可靠性，电池价格就会居高不下，也谈不上产品的可靠性和稳定性。与日本有了成熟的电动汽车市场相比，中国的动力电池产业发展面临一个很大的困难，星恒首先进入电动自行车市场将有助于
7、打破这个怪圈。越来越多的老百姓骑电动自行车，支持了动力电池这一行业，增加了产品的需求，生产和技术水平越来越高，产业规模越来越大，产品的稳定性和可靠性就会大幅度提高，成本也会降下来。随着电动自行车电池批量化生产，星恒的混合电动汽车用高功率锂离子电池的稳定性也在逐步提高，2006年搭载星恒15安时锂离子动力电池的燃料电池混合电动轿车“超越3号”，在法国巴黎举办的必比登挑战赛中，在所有7个项目的评测中取得了“4A2B”的骄人成绩，至去年年底示范运行已超过两万公里。应该说，在国家“863”项目的支持下，在包括物理所、山东齐兴、上海图尔、无锡晶石在内的广大兄弟单位的帮助支持下，苏州星恒经过多年的努力，在
8、使用镒酸锂作为正极材料的高功率电芯的安全性方面取得了不错的成绩。目前的高功率锂离子电池已具有80Whkg的比能量和高于2000Wkg的比功率。但汽车工业要求电池具有15年的周期寿命目前对我们仍然是一个很大的挑战，能满足混合电动汽车15年使用寿命要求的材料需要大力发展，需要研究单位和企业的通力合作。动力电池的产业化刚刚开始，随着动力型锂离子电池材料的产业化进程的深入，必将大大促进动力电池产业的技术进步，无论从安全性、高温循环性、使用寿命，还是从制造成本上讲，都将把动力电池的产品推广和市场开发推向新的高度。而另一方面，新的、动力型锂离子电池正极材料的发展又对上游原材料生产企业提出了更高的要求，将促
9、进上游产业在产品质量以及降低成本等方面快速发展。相信未来几年里，锂离子动力蓄电池会逐渐占领电动车市场。1.2 电动汽车领域1.2.1锂离子电池在我国电动汽车领域的应用日本GS汤浅株式会社日前宣布该公司成功开发出在高温条件下也能够使用的可靠性显著提高的新型锂离子电池TOUGHIONTMPEND。随着混合动力电动汽车等双线(bi-wire)电子控制产品的发展，该产品可望广泛用于需要高可靠性的备用电源(估计市场规模在数百亿日元)等领域,期待对环保安全的汽车的普及等作出贡献。众所周知，目前混合动力电动汽车在要求使用高可靠性的双路用备用电源上连接数十个电化学电容器。而且随着汽车电子控制线路的增多，这种备
10、用电源要求具有越来越大的容量，与现在的电化学电容器相比，具有相同的高可靠性，而且能够大幅降低占用空间等特点。为了满足上述要求，必须使用高温、长期使用的情况下也具有高可靠性以及兼有高能量密度的蓄电设备。但是现有的锂离子电池、银氢电池、银镉电池等二次电池产品，高温性能不好，故一直没有在这个领域得到使用。此外电容器不具有二次电池一样的高能量密度特性，故需要较大的使用空间。这次该公司开发的新型锂离子电池，负极采用钛的氧化物，且为了抑制负极活性物质和电解液间的副反应导入了许多新技术，从而使该款电池在现有二次电池和电容器不宜使用的80C高温条件也能够使用，且具有高度的可靠性，兼有锂离子电池特有的高能量密度
11、。1.2.2其他电池在电动汽车领域的应用1)、燃料电池在电动汽车领域的应用燃料电池以其特有的燃料效率高、质量能量大、功率大、供电时间长、使用寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物NCh等优点正在引起世界各国的注意。与内燃机汽车相比，氢燃料电池电动汽车有害气体的排放量减少99%,CO2的生成量减少75%,电池能量转换效率约为内燃机效率的2.5倍。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。近年来一些厂家，如戴姆勒克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)o汽车界人士认为FCEV是汽车工业的一大革命，是21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际
12、意义的环保车种。1 .燃料电池电动汽车的发展慨况20世纪60年代和70年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。此后，美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下，推出了以质子交换膜燃料电池(PEMFC,也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池)和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新
13、型燃料电池，其燃料效率比内燃机提高1倍，而产生的污染则只有内燃机的5%。估计在5年内可研制出使用该种动力系统的电动汽车，并有望于2005年投入商业化生产。加拿大巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司，自1983年以来，Banard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下,为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统，以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车，装备105kW级PEMFC燃料电池组，能载客20人，对于一般城市公共汽车,采用碳吸附系统储备气态H2即可连续运行4
14、80kmo目前，Ballard燃料电池的体积功率已达到IkW/L的目标。在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池，且能和现用的汽(柴)油汽车一样方便地添加燃料。日本还在1981年开发了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),随后又研制了磷酸燃料电池(PAFC),1992年又开发了比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的PEMFC。在欧洲燃料电池的开发中德国的西门子和意大利的DeNo公司处于领先水平。德国奔驰公司和西门子公司合作于1996年推出了装有PEMFC的NECAR1I小客车。法国也开发出使用“运程”燃料电池的电动汽车“Fever
15、”，它以低温储存的氢和空气作燃料，发电功率达20kW,电压为90V,且采用先进的电子控制系统对电力系统进行控制,并把制动时产生的能量储存在蓄电池里，以备汽车起动或加速时使用。英国能源部也于1992年成立了国家燃料电池开发中心。英国燃料电池技术的开发重点在燃料供应、重整炉、气体净化和空气压缩等方面。PEMFC的研究重点是改善催化材料的性能并探索柏(Pt)催化剂的涂覆方法，降低铝(Pt)含量，提高伯(Pt)利用率和耐受CO的允许值。我国在燃料电池电动车领域的研究水平与发达国家相差无几，由清华大学和北京富源新技术开发总公司联合研制的我国第一辆质子交换膜燃料电池电动旅游观光车，展示了国内研制电动车的最
16、新技术。有关专家指出，我国完全有能力在这一领域赶超世界先进水平。目前，所有领先的汽车制造厂都在积极开发燃料电池发动机技术，并且许多国家在燃料电池的研究方面取得了可喜的成绩。如今，燃料电池的功率密度已超过LIkW/L。同时,燃料电池还可用于固定式、便携式和船用动力等非运输车应用环境。这些开发项目所生成的协同作用将加快燃料电池在所有应用领域中的开发进程，并将大幅度降低燃料电池的生产成本。燃料电池技术虽已取得快速发展，但要使其装载使用达到规模，仍有一些难题需要解决，例如氢的制取、储存及携带成本高、基础设施建设投资大等。当前研究和开发工作的重点是降低成本和开发大规模制造工艺。随着燃料电池的体积功率和质
17、量功率的逐步提高，生产成本的不断降低，制造材料和工艺的进一步改进和完善，以燃料电池作动力的汽车将会得到广泛使用。2 .燃料电池电动汽车结构布置燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。直接供氢的FCEV推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的FCEV用氢的需要，
18、必须建造氢站,这就增大了直接供氢的FCEV商品化和推广普及的难度，因此，世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术，可使用多种碳氢燃料，包括醇类燃料、天然气等。目前，通过重整反应利用甲醇制取氢气的技术已十分成熟，甲醇为液体燃料，携带方便，提高了燃料电池电动汽车的续驶里程，且燃料能量的利用率可达70%90%,大大高于热力发动机的效率。福特汽车公司的21世纪绿色汽车的开发计划中，FCEV作为开发研究重点，其推出的P2000HFC试验车即为直接供氢的FCEV,福特公司也有利用甲醇进行改质产生氢气的技术。目前，福特公司与石油公司摩比尔一起开发更具实际意义的车载汽油改质氢燃料电池车(FC
19、EV)o从基础设施建设和社会使用环境上看，汽油改质型比甲醇改质型更为有利。新开发的汽油改质器与以往的相比，质量和体积都缩减了30%左右，从而提供了车载性，实现了与汽油相媲美的包装效率,对汽油改质氢FCEV的早日实用化及FCEV的普及推广具有重要意义。3 .燃料电池的类型燃料电池按燃料状态分为液体型和气体型2种；按工作温度分为低温型(低于200oC)中温型(200-75(TC)和高温型(高于750C)；按电解质类型不同分，常有这几种：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)等。这些燃料电池的性
20、能和特点见表U表1几种常见燃料电池的性能与特点电池类型操作温度，比功率，W/kg燃料氧化剂电解质启动时间AFC50-20035-105纯氢纯氧氢氧化钾，有几分气腐蚀，液体钟PAF180-210120-180甲醇、天然氧气、磷酸，有腐2-4hC气、氢气空气蚀，液体碳MCF630-70030-40甲醇、天然氧气、碳酸锂/碳酸10hC气、氢气、空气钾，有腐蚀，煤气液体SOF750-10015-20甲醇、天然氧气、掺铝氧化错，10hC0气、氢气、空气有腐蚀，液体煤气PEM25-100340-150氢气氧气、磺酸盐聚合几分FC空气体，无腐蚀、钟固体由于汽车是移动式交通工具，因此要求车用燃料电池具有较高的
21、能量密度以及作为车辆所必需的快速起动和动力响应的能力，同时，具有成本低、安全性好、寿命长等特点。从能量密度、操作温度、耐C02能力以及耐振动冲击能力等来看，质子交换膜燃料电池（PEMFC）最适合用作电动汽车的动力电源，它与电动机结合后，成为一种新概念的动力机，是内燃机最强有力的竞争者。2）、银氢电池促进混合动力汽车的发展到2020年欧洲对混合动力汽车的需求将增加到销售量的15%你可能更多地是在广告上而不是在路上看到混合动力汽车。尽管丰田普锐斯（PriUS）已经被一些人认可，而且许多其他混合动力汽车也正处于开发和商业品化的各类阶段，但是总体感觉混合动力汽车不仅不能与传统的汽车真正一争高下，而且价
22、格上也更昂贵一些。但这种认识正在发生变化。由于石油价格的上涨、排放标准的严格、技术和性能的不断提高和税收的优惠，混合动力汽车正在获取市场份额，特别是在欧洲。银产品正在促进其增长。根据银协会2007年进行的一项关于保对欧盟经济重要性的研究显示，2006年在欧盟销售了50,000多辆混合动力汽车。预计到2015年混合动力汽车市场额将占所有新车售额的45%,相当于920,000辆，其中三分之二将采用银氢电池（NiMH）。欧盟新车产量约占世界新车总量的三分之一,预计到2020年，欧盟的混合动力汽车市场份额将翻三倍，达到总销售额的15%0所有这些对于保来说是意义深远的。混合动力汽车分为“微混合”、“轻度
23、混合”或者“全混合”三种，该划分取决于车辆驱动系统中的电池动力相对于内燃机的重要性。在“微混合”动力汽车中，电池仅起辅助作用，典型的如铅酸电池（LAB）。由于在“轻度混合型”和“全混合型”混合动力汽车中电池将起到更大或者主要的作用,要求更大的储存容量、功率、效率和充电能力，因此这类混合动力汽车采用银氢电池。与其它电池相比，银氢电池每单位重量比铅酸电池容量多30-50%,银氢电池可以持续使用8-10年而铅酸电池仅仅2一3年。此外，银氢电池能充电几千次且第一次不必完全放电。银氢电池的正负极都使用银。负极用特殊的银合金例如锢镇(LaNi5)或者错镖(ZrNi2)合金制成，而正极板活性物质为氢氧化镁(
24、Ni(OH)2)o换句话说，银是银氢电池必不可少的重要成份。在电动机、电力电子、能源管理系统、制动系统以及辅助电子部件方面的创新也为混合动力汽车的发展提供了帮助。由于混合动力系统比传统的内燃机汽车燃料效率更高，因此它们的排放更低，不仅二氧化碳(CO2)排放减少，一氧化碳(Co),氮氧化物(NoX)以及其他的碳氢化合物的排放也减少。它们也更加安静，因为它们的内燃机比传统汽车运行次数少。混合动力汽车正稳固地确立自己的市场地位，镇对其市场份额的增长起着至关重要的作用。1.2.3国家863计划对电动汽车用动力电池的研究进展状况近日，863计划重大项目课题“车用锂离子动力蓄电池技术研发”的课题成果40A
25、h的磷酸铁锂电池通过各项检测,获得合格报告。该课题由苏州星恒电源有限公司承担，检测项目包括耐压、过充电保护、过放电保护、短路保护、放电过流保护、高温烘烤、挤压、针刺与安全有关的性能，以及18度低温放电容量、50度高温放电容量、高倍率放电等高低温充放电性能。40Ah电池组具有高容量、高功率、可串可并的特点，目前初步应用在铁道部空调车应急电源，仅用25公斤的40Ah电池组即可替换掉重量为200公斤的铅酸电池，未来将广泛应用于插电式混合动力汽车和纯电动汽车等领域。新材料领域专家委员会积极地促进了成果的转化和产业化。在国家有关部门和地方政府的有力支持下，以企业为主体，通过产、学、研相结合的方式，大大加
26、快了产业化的进程。(1)氢银电池：通过产业化关键技术研究和产业化示范，使我国氢银电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外先进水平。在产业化方面，建成了三个氢银电池示范生产线和示范基地，氢保电池的总生产能力超过了8000万安时。2000年底全国氢银电池的总产量可超过3亿安时。氢镇电池的基础原材料，包括储氢合金、泡沫银和氢氧化模材料的性能已可以满足国内氢镇电池的生产需求。863计划推动了我国氢银电池产业的形成与发展，取得了可观的经济效益和社会效益。电动车用动力电池的研究开发也取得很大进展。IoOAh(288V的氢银动力电池组已进行了路试，充电一次可行驶228公里，最高时速可达120公里，并有良
27、好的加速性能。(2)锂离子电池：已建成年产20万只圆形锂离子电池中试线、年产50万只方形锂离子电池生产线和年产500万只圆型锂离子电池生产线。通过技术辐射，还有数条生产线在建设中。锂离子电池用石墨材料、MCMB材料。LICOO4等材料已分别建立了中试线或生产线。聚合物程离子电池也取得了进展。此外还开发出了35Ah和100Ah的拥离子动力电池样品。(3)储氢合金：储氢合金先后取得了13项发明专利，开发了富镯、富林、低钻等系列的储氢合金。储氢合金性能已达到了国际先进水平，并在氢银电池生产中得到广泛应用。建成了年产1500吨和年产600吨两条储氢合金生产线。2000年底我国储氢合金的生产能力将超过3
28、000吨，可基本满足国内氢银电池的需求。(4)连续化泡沫银：利用自己开发的技术，建成了18条生产线，生产能力达到300万平方米以上，产品70%以上出口。1.3 电动摩托车领域日前，美国马萨诸塞州的“A123”系统公司宣布，该公司研发的KillaCycle电动摩托车为世界上最快的电动摩托车，该车在日前进行的实验中，创造了电动车辆1/4英里冲刺的最快纪录8.16秒。同时KillaCycle电动摩托车也创造了1/4英里冲刺的最高速度纪录156mph(约251kmh)oKiIlaCycle以“A123系统公司”研发的锂离子电池为动力，该电池组重仅165磅(75公斤)，但是能提供高达超过350马力的功率
29、，从静止加速到60英里/小时(约96公里/小时），只需要1.5秒。“KillaCycle充分证明了我们的电池技术能将电动车辆性能提高到一个全新的水平。”A123系统公司高级工程师JonahMyerberg说。A123系统公司是世界上领先的锂离子电池供应商，成立于2001年，拥有目前北美地区最大的锂离子电池技术研发团队。1.4 电动自行车领域1.4.1 我国电动自行车产业的发展状况目前我国自行车用户约4.5亿，全国自行车保有量在6亿辆左右。我国是自行车大国，但是在电动自行车领域发展却很晚。一直以来，电动自行车在中国都是个有争议的行业,各地政府对其安全、二次污染、交通拥堵等问题的质疑一直困扰其发展
30、。有关部门也因为其时速快，安全系数低而禁止其上路。由于受到这些消费习惯和国家政策的限制，电动自行车的发展于1998年，当时全国年产量约为1.8万辆，生产企业16家。1998年之前，我国电动自行车社会保有量不到10万辆，但自此以后，电动自行车行业发展迅猛，以年均87%的速度大跨步前进。2004年全国的电动自行车的产量达到675万辆，产值达到140亿元人民币，2005年电动自行车的产量达到700万辆，比1998年提高了130倍。但我国电动自行车行业发展并不平衡，截至2005年，电动自行车行业全社会保有量主要集中在江浙沪一带，所占比重达到35%,其他的重要市场为天津市和成都。广州市场由于广东政府对电
31、动自行车行驶的限制，因此保有量偏低。另外，国内的电动自行车生产企业也主要集中在江浙沪一带，目前国内电动自行车行业主要是通过生产许可证制度，江苏省有381家企业，浙江省有219家，上海市有94家企业，占全国所有获得生产许可证企业的70%。由于电动自行车制造业的门槛较低，大部分生产厂家的年产量不足1万辆，有近三成企业是拼装电动车厂家，有约四成企业是贴牌生产厂家。根据市场研究发现：江浙沪地区的消费者购买电动自行车的主要用途是用来上下班，该类比例占到近70%,其次是用来休闲，所占比例为16%；他们选择产品的考虑因素分别有品牌、功能、价格、款式和质量：首要的是品牌，所占比例为26%；其次是功能，再次就是
32、价格，但这几大要素所占的比重相差并不大。这说明该产品市场的产品竞争格局还处于自由竞争状态，还没有突出的品牌来占据市场的引导地位。因此产品的价格竞争十分激烈，整体产品价格呈下降趋势，目前电动自行车以中低价为主，平均价格在1200-2000元；普通型电动自行车一般价格在UoO-1400元之间；豪华型电动自行车一般价格在2000-2400元之间。各个地区之间均有自己的地方品牌，像上海的绿亮、依莱达、永久，宁波的阿里斯顿，江苏的春兰，天津的悍马、大安，青岛的澳科玛等。但还没有形成一个区域性的强势品牌。这也给新进入者很多的机会。影响电动自行车行业发展最大的障碍主要来源于地方政府的政策限制，目前我国有14
33、9个城市是禁止摩托车上路,由于考虑到电动自行车速度设计越来越快，同时该产品的最新行业标准迟迟不能出台，这导致各地方城市对电动自行车上路态度不一，整体而言，江浙地区地方政府对该类产品以鼓励为主，但广东和海南地区考虑到自身情况的复杂性，地方城市是坚决电动自行车上路，由于电动自行车大多上不了牌照，致使厂家的生产规模上不去，成本居高不下，有些不得不将引进的生产线闲置，造成巨大的经济损失。这也必然制约了当地电动自行车企业的发展。另外还有一些地区，像辽宁、江西、湖北、广西和重庆等，地方政府对电动自行车的是否上路并没有明确的说明，这给当地的电动自行车企业带来了很大的不确定因素和风险。但是电动自行车依然拥有其
34、得天独厚的优势，比摩托车更为经济市惠，比自行车速度更快，更为便捷，同时在拥挤的城市交通中相比而言更为便利，从2005年底到今年年初,以北京等大城市为代表的诸多省份和城市也都开始了对电动自行车实施解禁政策。因此他将越来越被城市中中年职工群体所接受，被刚毕业的大学生群体所接受。并逐步渗透到城市的白领群体。电动自行车一个很大的用户群体就是城市的外来工作人员和接近这些城市的城镇农村人员，一方面他们有更多的户外工作和活动，另外一方面他们经济条件更为拮据，这使他们更愿意用电动自行车来代替自行车和公交车。特别是女性群体。中国电动自行车发展趋势目前制约电动自行车行业最大的环节在于政府、企业和消费者三方对该行业
35、的认知并不统一。市场上存在巨大的消费需求，但是生产企业生产出来的产品却没有“身份证”，政府又因为消费群体存在很大的安全风险而不愿授予产品身份证。企业因为需求降低，则无法实现规模化，进而有效的整合市场资源，来进行竞争的合理化和服务的规范化。由于各利益群体以及政府对于电动自行车产业的发展，存在不同的价值趋向，因此，各方人士和部门地相互交流和沟通，并制定出电动自行车新的行业标准才是当务之急。电动车企业应该加强自身建设，完善很多的东西，如“三包”服务等问题，以赢得政府的信任；其次，加强企业的宣传力度，使整个行业链条、政府、专家、消费者的信息对称，达到统一的认识，并打造一两个知名的大品牌，将整个行业趋于
36、规范化、合理化。未来我国大中城市电动自行车将逐步替代自行车成为主要的交通工具之一，国内市场年产销量将维持在800万辆左右，2010年全社会电动自行车保有量将突破3000万辆。但这需要电动车企业不断提高产品生产技术，保持质量的稳定，降低产品成本，同时更注重环保，逐步实现电池的新型高效，替代铅酸电池的应用，并应用更为高效轻质的电机。1.4.2锂离子电池在电动自行车领域的应用随着人类对自身生存环境的重视，对现代文明带来的巨大副作用危机的理解加深，对将来人类社会的工业文明及物质文明的重新定义和认识的改变，人们深刻意识到发展经济必须遵循两大原则：环境保护和不可再生资源的合理使用。电动自行车正是顺应这两大
37、主题概念而产生和发展的社会产品。是人类对自身保护的使然，是人与自然关系正确处理的必然。可以这么说，电动自行车是具有初级“后现代文明”鲜明特征的典型产品。以电池为动力源的电动自行车，电池的好坏优劣直接影响着电动自行车最主要的使用性能指标和产品的有效使用价值。过去，电动自行车曾有着三起三落的惨痛教训，败就败在电池上。现在，电动自行车功性能指标日臻完善，作为社会商品的可使用性大幅度提高，这也得益于电池技术突飞猛进的发展，故将来成功也成在电池上。可谓关乎于生死存亡的大事，不可等闲视之。近十年来，二次电池技术以异乎寻常的速度发展，密封免维护铅酸电池、铅布水平电池、银氢电池、银锌电池、锌空电池、燃料电池、
38、锂离子电池、高分子聚合物锂离子电池齐头并进。有的制造工艺获得重大改进，有的材料特性取得极大发展，有的研究开发获得重大突破，带来了令人向往的应用前景。这也就为电动自行车技术和产业发展奠定了基础和带来了迅猛发展的可能。将技术更加先进、性能更为优良的电池新技术及技术产品更快的用于电动自行车领域，将会带来电动自行车性能、功能、外观的显著改进，大为提高电动自行车产品可使用性和价值性，增强产品的市场竞争能力。但每个技术和产品在其应用过程中，在带来优点的同时，也都同时存在其特有的、异于过去常规的特点、规律、问题及不足。只有认真解决了这些问题和不足后，才能体现新产品、新技术带来的显著优点，产品的功、性能才会大
39、幅度得以提高。正是基于此目的,本文就锂离子电池在电动自行车上使用的一些观念、问题、不足加以阐述，进而提出相应的对策和解决方法。一.锂离子电池的优点及不足就电动自行车而言，现阶段适合其使用的主要为三种：铅酸类蓄电池、银镉银氢类电池、锂离子类电池。铅酸类蓄电池主要是阀控免维护电池，胶体电池和铅布水平电池也开始小批量试用使用。主要特点是价格低廉，技术成熟，使用性能稳定。其主要问题是比能量低，体积大，质量重，循环寿命较短。同时还存在废弃电池残酸液和金属铅的二次污染问题。馍氢电池（馍镉电池由于镉对环境的污染，以逐渐淘汰,故不讨论）容量较高，无记忆效应，制造材料对环境污染很少，人们习惯称其为环保电池，是九
40、十年代涌现出的电池家族中新秀，发展迅猛。它和NiCd蓄电池一脉相承，只是以吸藏氢气的合金材料（MH）取代NiCd蓄电池中的负极材料镉Cd、电动势仍为1.32vo且能量密度高于Nicd,对环境不存在任何污染问题,具备NiCd蓄电池的所有优异特性。但是,Ni-MH蓄电池也有美中不足，那就是吸藏氢气的合金材料远比银镉NiCd的镉Cd贵重，银材料也不便宜。因此，Ni-MH蓄电池的重要研究课题之一是降低材料成本，其难度也是很大的。锂离子二次电池是继银氢（Ni-MH）电池后最新一代可充电电池，其质量比能量是Ni-MH电池的1.5-2倍，具有工作电压高（3.6V）安全、循环寿命长和无记忆效应的优点,工作温度
41、范围可达-20-60。锂离子电池既保持了锂电池高电压、高容量的主要优点，又具有循环寿命长、安全性能好的显著特点，锂离子电池将是继银镉、银氢电池之后，在下世纪相当长一段时间内市场前景最好，发展最快的一种二次电池。由此可见，锂离子电池具有工作电压高（通常单体锂离子电池的电压为3.6V,而银氢、银镉电池的电压为L2V,相差三倍）、体积小、重量轻、比能量高、循环寿命长（锂离子电池的循环寿命远远高于其它电池）、安全快速充电、自放电率低、无记忆效应（无需放电，使用时间长）、允许工作温度范围宽（锂离子电池可在-20+60C之间工作）等优良特性，对电动自行车生产厂家和设计人员来讲，正好解决电动自行车整体综合指
42、标设计中的困难；对消费者和使用者而言，正好完善和提高了他们最为关注和感受到的几个主要性能使用要求。综合起来，在电动自行车上采用锂离子电池，有如下几个优点：减轻了整车重量。电动自行车铅酸电池块的重量为14-15Kg（约30市斤），而锂离子电池块的重量仅4.2-4.5Kg（约8?9市斤），相差近IoKg。整车总重量减轻了25%,电池重量减轻了70%。电动自行车重于脚踏自行车，但在骑行、推行时，使用者感觉并不明显。使用者感受最强烈的是电池块的重量，因为每天他们要提上楼和提下楼。因使用锂离子电池而带来的电池块重量大幅度减轻，是让使用者百分之百的感受到。要知道，电动自行车的使用者大部分为中老年、妇女、文
43、职人员，让他们每天提30斤电池上下楼变为提89斤，？不可谓意义不大。增加了一次充电的骑行距离。在相同重量电池的情况下，使用锂离子电池将大幅度增加一次充电的骑行距离，这将大为提高电动自行车的实用性和方便性大幅度提高了电池使用寿命。在合理充放电使用的前提下，锂离子电池的循环使用寿命将是铅酸蓄电池的6?7倍，将大幅度降低用户的使用成本。提供了更合理结构和更美观外形的设计条件、空间和可能性。现阶段由于电池体积、重量的限制，设计师们的设计思想受到极大约束，导致现阶段的电动自行车在结构和外观上“千车一面，雷同相似、单调划一。这里我们要理解设计师们的难处和无可奈何。而锂离子电池的使用，将会给我们的设计师们提
44、供展示设计思想和设计风格的更大空间及条件。真正意义上的绿色环保产品。由于锂离子电池构成材料的特性决定了使用它的电动自行车既无一次污染，也无二次污染，是真正意义上的绿色环保产品。但基于锂离子电池的特有电化学工作原理和电极、电解液材料的固有特性，锂离子电池也具有某些不足之处，归纳起来有以下几点：大电流充放电过程中（即使用中）的安全问题。首先是充电过程中，锂离子沉积在保护膜上,会逐渐形成树枝状的结晶。在放电的过程中，树枝状结晶虽会溶解，但是无法百分之百的溶解，便会有残存的结晶在下次充电时继续结晶成长。最后会穿刺隔膜，造成短路；其次，在过充状况时，电压太高，导致电解质分解，产生气体和其他不安全的副反应
45、;再者是由于锂离子电池的电解液为易燃有机溶剂，当大电流充放电而导致电池温度过高时易引起燃烧。保护、控制电路复杂。这是因为上述原因，锂离子电池的抗过充、过放能力弱，应用中要求有较为完善的保护措施和较高精度的充放电控制电路。这样就增加了电池整体系统的复杂性，降低了可*度，同时也导致了电池整体应用成本的增加。容量偏小。相对其它电池而言，现阶段锂离子容量还显得偏小，有待进一步提高。现阶段价格过高。由于正极材料、电解液和隔膜的价格原因，整体电池的价格水平较高。1.4.3其他电池在电动自行车领域的应用目前市场上电动自行车使用的电池品种很多。除了使用量最大的阀控密封式铅酸蓄电池以外，还有银氢电池、银镉电池、
46、锂离子电池、锌空电池等等。这些蓄电池都具有各自独特的优点，以下我们就来分别认识一下各电池的特性与功用。铅酸电池其中，以铅酸蓄电池为数量最多。铅酸蓄电池的价格最低，也最常用，中国是全世界铅酸蓄电池最大的生产国。其含污染的成分比较少，可回收性好。缺点是比容小。也就是说，在同样的容量下，电池重量和体积都大。目前的铅酸蓄电池基本上是由浮充类型的电池发展而来的。浮充电池不适应快速充电和大电流放电，虽然技术人员的花费了大量的心血进行了卓有成效的改进，可以进入实用了，但是其寿命还是非常不理想的。胶体电池胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的
47、电池通常称之为胶体电池。广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到70whkg的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为：用较小的工业代价，沿已有150年历史的铅
48、酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。银氢电池银氢电池的比容比铅酸蓄电池好很多，单体电池的寿命也比较好，其大电流充放电特性也比铅酸蓄电池好。问题是银氢电池串连电池组的管理问题比较多，一旦发生过充电以后，就会形成单体电池隔板熔化的问题，导致整组电池迅速失效。所以，国产的镇氢电池的关键技术问题还是充电器和电池管理系统的问题，而这个问题还没有引起各个电池制造商和车厂足够的重视。所以，银氢电池的发展收到很大的制约。银镉电池银镉电池的大电流特性比银氢电池好，其抗过充电特性也比银氢电池好，中国又是世界上银镉电池的生产大国。一些人提出镉污染的问题，中国现在还在大量的向欧洲出口银镉电池及其应用产品，欧洲I到2006年才开始限制。据中央电视台播放的消息，神州五号还是采用银镉电池的。这是其相对比较高的可靠性的优点使该品种电池还在应用
