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1、纯电动汽车及动力电池发展现实状况调研一、纯电动汽车发展现实状况所谓纯电动汽车，是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车(BatteryEIeCtriCVehide,BEV)与混合动力汽车(HybridElectricVehicle,HEV)和燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle,FEV)是目前重要的新能源汽车类型。1.1 发展纯电动汽车的必要性(I)增进节能减排。与老式汽车相比，纯电动汽车具有更高日勺能源运用效率，同步也具有二氧化碳减排B潜力。机动车污染排放是都市空气污染0重要来源之一，2023年春季北京出现多次大面积雾霾天气，机
2、动车尾气是重要原因之-O在上海，中心城区的重要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有66%、90%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳0最佳方案，纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，虽然考虑到中国目前电力生产过程中B二氧化碳排放，纯电动汽车仍然具有13%68%的减排能力。伴随我国能源构造和电力生产方式B转变，纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。图Ll老式汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位：)(2)减少石油对外依存度。汽车保有量B迅速增长为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.2o最新数据显示，截止到2023年终，中
3、国汽车保有量已达2.4亿辆，与此相对应的是2023年中国原油对外依存度到达56.4%,创下历史新高。假如不采用措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，怎样满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化,不仅愈加适合中国以煤炭为主的资源禀赋，并且可以与中国大力发展可再生能源的战略紧密衔接，对减少石油对外依存度、保障能源安全具有重要意义。汽车保有量石油对外依存度(块)肥口H6玄坦R图1.2中国汽车保有量与原油对外依存度上升状况(3)平衡电网峰谷负荷。近年来，伴随都市用电量的日益增长，全国合计发电装机容量逐年上升。与此同步，都市电
4、网也面临着严重的峰谷差问题，尤其是北京、上海等大都市峰谷差率达40%以上。大都市日间用电高峰持续增长，迫使电力企业不停投资新建发电机组，以满足一年中很少出现时用电高峰0需求;夜间B用电低谷则会导致大量谷电B挥霍，电力企业的多种调峰填谷技术方案也往往面临着设备损耗大、能源效率低或投资高等问题。建设蓄能电站是实现调峰填谷0有效措施，但较为经济B抽水蓄能电站，其能源效率仅有70%左右，并且对地理位置规定较高；而蓄能效率较高的电池蓄能电站（锂离子电池、钠硫电池等）不仅技术尚未完全成熟，且投资规模巨大。电动汽车在规模化使用后，将也许在未来有效平衡电网峰谷负荷，间接减少社会的碳排放。不过目前该应用的推广还
5、取决于车辆到电网（VehiCIetoGrid,V2G）技术的进步以及有关政策的支持。图1.3全国发电装机容量发展状况（4）带动经济发展。电动汽车技术将可以带动整个有关产业链发展。电动汽车产业链包括零部件供应、整车制造和基础设施建设三个方面。其中，汽车零部件制造业自身就是机械制造业0重要构成部分，并且中国也是纯电动汽车重要零部件一一动力电池和驱动电机的重要生产国。另一方面，整车制造业是我国国民经济的支柱产业，我国早在2023年即成为世界第一大汽车产销国。再次，为配合电动汽车推广运行，需要新建充电站等一系列配套设施，又可带动基建等有关产业0发展。总之，纯电动汽车产业对国民经济0带动效应是大力发展纯
6、电动汽车B重要推力之一。1.2 国外纯电动汽车产业发展现实状况（1）第一代纯电动汽车阶段。该阶段电力电子技术尚不成熟，并且没有完善0科学理论作指导，可供选择的动力电池也只有铅酸电池一种。截止到1998年终，全世界9个大型汽车厂10款纯电动汽车产品进入小批量生产阶段。如通用汽车开发的纯蓄电池电动汽车EVl最高时速可达128kmh,从静止加速到96kmh只需9s,一次充电可行驶144km,其后通用IMPACT电动车一次充电续驶里程到达190km；尚有福特汽车企业和通用电气企业联合开发EXE-IEXE-I【电动汽车；丰田企业生产BRAV4电动汽车由铅酸电池改为银氢电池，一次充电可行驶200km,零售
7、价4.2万美元/辆（同型0汽油车零售价为2万美元/辆）,其中电池成本占整车成本日勺40%；日产汽车企业1998年在日本和美国销售0ALTRA电动车采用锂电池，循环寿命长，可反复使用1200次，续驶里程124km；1997年法国雷诺企业推出装备锂电池的标致106电动汽车；大众汽车企业在第18届国际电动汽车展会上推出0电动汽车能量来自30Okg的I充电电池，在12s内可从0加速到Iookmh,最高车速14Okm/h。表1.1第一代10款纯电动汽车基本状况年份生产厂商车型1994日本大发电动微面Hi-Jet1995法国标致雪铁龙P106.SAXO轿车及客货车1996美国通用EV-I轿车1996日本丰
8、田RAV4EV轿车1996日本丰田Plus轿车1996法国雷诺Ctio轿车1997美国福特Ramger皮卡1997美国克莱斯勒Epic轿车1997美国通用S-IO皮卡三菱、富士重工、通用这样0汽车企业，也有属于电力系统0法国电力企业、东京电力企业，以及东芝、日立、东洋电机、三洋电机、旭化成、NEC等机电跨国企业。2023年，法国电力企业和博洛尔集团(GroupBOLLORE)成立了一种联合子企业BatScap,开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池(LMP)欧I电动蓝色轿车(BIuecar),最大行程200多公里,最高时速125公里/时,。达索飞机制造企业与生产汽车车体的Heuliez企业合作生产四
9、座电动汽车，装备下一代的J锂聚合物蓄电池和一台扩大汽车自主性0辅助动力机，最高时速可达30公里，自主行驶里程可以到达300公里。2023年5月，日本三菱企业推出了属于世界首创B交流电动轮轿车一一Colt牌5人座日勺低中级电动轮轿车。其重要特性是采用了具有高能量密度，可急速充电，能在车辆使用的多种环境下使用，空车重量只有L15吨，装有两台最高转速为1500转/分，功率为20千瓦，最大扭矩为600Nm的永磁式三相交流同步伺服电动机。COIt动力电池为锂离子蓄电池组，由22个锂离子蓄电池模块并联构成。每次充电可行驶150公里，最高时速150公里每小时。2023年8月，富士重工将下一代乘用车目的定位为
10、纯电动轿车。它将层状单体锦锂蓄电池组应用到Rle牌微型纯电动汽车上，最高车速为120公里每小时，一次充电时续行里程为120公里，未来拟到达的目的是200公里。美国通用企业2023年推出的VOIt插电式电动汽车，纯电动模式下可以行使64kmo表1.2第二代几款代表性纯电动汽车产品基本状况年份生产厂商车型2023法国BatScapBluecar2023日本三菱Colt2023日本富士Rle2023德国BMWMiniEV2023美国通用Volt2023日本三菱I-MiEV2023日本NissanLeaf为了应对纯电动汽车产业B飞速发展，保持各自领域日勺领先地位，美国、西欧以及日本整车厂和电池供应商都
11、进行了大量B基础技术研发和量产准备。美国方面，1991年，美国通用汽车企业、福特汽车企业和克莱斯勒汽车企业共同协议，成立了“先进电池联合体(USABC),共同研究开发新一代电动汽车所需要的J高能电池。1991年10月USABC与美国能源部签订协议，在1991一1995年4年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池日勺研究。1991年10月美国电力研究院(ERPI)也参与了先进电池联合体来参与高能电池与电动汽车B开发。以此同步，美国还制定了“PNGV”计划、“FreedomCAR”计划等一系列推进纯电动汽车发展的计划，以三大汽车企业为主导，运用大汽车企业雄厚的技术开发力量和先进制造条件，开发
12、出不一样特点的电动汽车，还充足运用汽车、机电、电子、控制和材料等行业的优势，分工开发电动汽车於J多种总成和技术单元，也使电动汽车得以迅速发展和不停改善提高。欧洲方面，2023年5月，欧盟、以色列与约旦三方合作建立电力驱动车计划。意大利宾尼法瑞那汽车设计企业(Pininfarina)计划与法国电池生产商博洛尔(BolIoS)企业投资1500万欧元生产纯电动汽车，配装博洛尔企业研制的新型动力电池，采用锂金属聚合物技术，估计年产量1.5万辆。2023年2月，博洛尔又与法国长途客车制造商Gruau集团投资2023万欧元生产纯电动汽车，预期在2023年下六个月上市。丹麦董氏能源企业与美国PBP(Proj
13、ectBetterPlace)企业签订协议，联合研制电动汽车供应丹麦市场，并计划共同在丹麦修建电动汽车充电站及电池更换站。挪威ThinkGlobal企业计划在挪威和丹麦销售小型电动汽车，估计2023年实现年产量7000-10000辆。雷诺-日产汽车企业也估计从2023年中期开始，在丹麦市场销售全电动梅甘娜和甘果，使用日产和NEC联合开发的锂离子电池供电。日本方面，2023年4月日产和NEC合资组建“汽车能源供应企业”，生产环境保护型汽车专用0锂离子电池。2023年12月，GS汤浅(GSYuasaCorporation)三菱商事和三菱汽车成立LithiUmEnergyJaParI,重要从事开发、
14、制造和销售面向汽车(电动汽车和插入式混合动力车等)以及其他产业的大型锂电池，初资金额为5亿日元,于2023年4月增资到达40亿日元。三菱于2023年在日本推出i-MiEV小型电动汽车，之后投放欧洲市场。日本三洋电机企业从2023年初开始与德国大众集团携手开发新一代银氢电池系统的，2023年5月宣布加强对车用锂电池研发及生产领域0投资，并从2023年开始批量生产,计划到2023年使新型车用锂电池产能到达每月1000万块，满足170万至180万辆新能源汽车B需求。1.3 国内纯电动汽车发展现实状况中国政府非常重视新能源汽车的发展，推出诸多鼓励政策和补助文献。2023年6月1日，财政部、科技部、工业
15、和信息化部、国家发展改革委联合公布了有关开展私人购置新能源汽车补助试点B告知，告知中指出：“补助资金拨付给汽车生产企业，按其扣除补助后0价格将新能源汽车销售给私人顾客或租赁企业。”补助原则根据动力电池组能量确定，对满足支持条件日勺新能源汽车，按3(MM)元kwh予以补助，纯电动乘用车最高补助6万元/辆。此外，我国诸多都市也出台了有关电动汽车地方发展政策和规划。目前，为了顺应动力电池技术B发展趋势，国家优先发展纯电动小型乘用车和大中型公共客车。2023年11月举行的第25界世界电动车大会暨展览会上，一汽、北汽、上汽、长安、奇瑞等国内汽车生产企业都展出了本企业研制的纯电动车。一汽展出飞跃B50EV
16、,该车采用一汽技术中心自主研发的纯电动乘用车动力平台，由电机、电池、减速器、整车控制器、电动附件和专用显示仪表等构成。该车具有启动电爬行、纯电动、再生制动、电子驻车制动、家用充电和迅速充电等功能。飞跃B50EV采用永磁同步电机,装配60Ah的锂离子电池，最高车速可达147kmh,在60kmh等速工况下续驶里程为136km,百公里耗电量为16kwh.北汽集团新能源汽车有限企业展出了自主研发的301EV插电式纯电动车，采用一款47kw/、J交流感应电机，峰值扭矩82Nm,装配100AhaJ锂离子聚合物电池。0100kmhB3201000标称电压(V)21.23.73.7(磷酸铁锂3.2)0.60.
17、8工作温度()-20602060060206020105自放电率4%5%30%35%10%10001000次1000次1000次价格高低较高较低安全性差较差很好好应用领域小型电池动力电池小型电池动力电池2.3锂离子电池产业现实状况(1)全球产业规模1998年至2023年，全球锂离子电池需求量0年平均增长率高达63%以上,2023年以来，全球锂离子电池B需求量增长有所放缓，但仍保持年均两位数以上B增长率。从产业规模上看，2023年全球锂离子电池0产业规模到达71亿美元,2023年到达153亿美元。（2）全球产业格局从全球锂离子电池产业分布来看，中国、日本和韩国形成了三足鼎立的局面。2023年此前
18、全球88%以上锂离子电池产自日本；2023年后，中国及韩国相继投入锂离子电池产业并陆续量产。目前，中国、日本及韩国生产的锂离子电池占全球产量099%左右，其中日本仍是全球占据领先地位的锂离子电池生产基地，中国和韩国B产量成长迅速且所占比重不停提高。按销售额计，日本产品所占比重由2023年061.4%逐渐下降到2023年的47.3%,2023年，由于受到大地震的影响，其锂离子电池在全球的市场份额继续下降，约为42.3%左右。而美国和欧洲等地锂离子电池产业以其技术领先为重要特点，在动力锂离子电池领域获得了实质性的突破。1、口本从全球范围看，日本是锂离子电池及有关原材料产业最集中的地区，且有关企业都
19、制定了迅速扩张计划。作为全球锂离子电池产业生产基地，日本锂离子电池产量占据全球的40%左右。从锂离子电池产业链有关企业来看,除了三洋电机、索尼、松下等锂离子电池生产企业外，在锂离子电池材料环节上，日本也有大量生产企业，如宇部兴产、三菱化学、日亚工业、住友化学、旭化成、三菱树脂、日立化学工业、昭和电工等。日本生产锂电池材料生产企业的总部大都设在东京、大阪、名古屋等地。2、韩国最为全球三大锂离子电池生产基地之一0韩国在2023年宣布了低碳绿色增长计划，提出到2023年国产电动汽车的世界市场拥有率提高到10%的J目的。在此背景下，韩国锂离子电池企业迎来了发展的大好机会，并确定了走高端路线的战略。自2
20、023年以来，以LG化学、三星、L&F、SK能源以及现代汽车等为代表的企业，在车用动力锂离子电池的研发方面已经投入160亿韩元，并继续在锂离子电池领域加大投入力度。目前，韩国电池产业分布平衡，集中了生产、研发、设备等整个产业链，包括锂二次电池、零件和原材料、电容、铅酸电池、银镉电池、主电池、研发基地和设备生产等行业。其中，锂电池生产重要集中在韩国B中心地带，如京畿道、忠清南道等地区。3、美国美国锂离子电池产业的优势在于其超强的研发能力、完善的汽车制造业以及政府强有力的扶持政策。目前，美国锂离子电池供应链已经遍及27个州119个地区，到2023年，美国将拥有全球汽车锂离子电池生产能力4O%0份额
21、。在电池材料领域，美国的A123企业（已被万向集团收购）掌握了磷酸铁锂正极材料专利，具有较强B研发实力。2.4 国内锂电池展业发展现实状况如图2.1所示，2023年，中国锂离子电池产业规模占全球027.6%左右，为148.9亿元。2023年以来，伴随锂离子电池在动力电池领域应用的逐渐成熟，其对老式二次电池0替代作用也愈加明显，整个锂离子电池日勺产业规模保持了30%以上的增长。2023年，得益于新能源汽车、储能电站和以平板电脑为代表的消费类数码产品B强劲增长，锂离子电池0市场规模同比大幅增长43.9%,到达397.4亿元。从产量上来看，如图2.2所示，2023年中国锂离子电池产量为14.9亿颗，
22、伴随中国锂离子电池的发展，2023年由于受到新能源汽车、储能电池概念的刺激，各大锂离子厂商加大了生产线的投入，其产量到达29.7亿颗。估计在未来几年增长率至少保持在25%遇上,若考虑到新能源汽车产业化后对锂离子电池时需求，则有也许出现成倍0增长。图2.12023-2023中国锂离子电池产业规模及增速图2.22023-2023中国锂离子电池产量规模及增速2.5 锂离子电池重要生产厂家(1)国外生产厂家1.美国A123企业美国A123企业重要开发和制造电动工具、交通、电力、航空和医疗领域用高级锂离子电池和电池系统。企业最初的资金来源只有美国能源部的科技项目经费10万美元。到2023年，A123企业
23、的私人资本投资就已超过3.2亿美元，员工超过2200人，来自Fortune前500大企业aJ订单超过1亿美元。目前每年产出数百万颗电池和数百吨正极材料粉体。是全球最大0磷酸铁锂电池制造商。既有0客户包括AES企业，BAE系统企业，Black&Decker,Cessna,克莱斯勒企业，通用汽车等。2023年，万向集团在A123企业破产拍卖中以2.566亿美元的价格击败美国江森自控和日本NEC的联合竞标，成功拍下该企业除政府及军工业务外的所有资产。2 .美国ValenCe企业美国0valence企业2023年开始磷酸铁锂0产业化生产，并且和中国0部分锂离子电池厂家进行合作，并且以OEM方式生产31
24、0AHB聚合物电池，同步在苏州建设生产基地(威能和威泰)，自己生产聚合物电池。如今该企业可以提供经实际验证的技术及生产基础设施，从而生产出经ISO认证的产品，并提供受一系列广泛的全球专利组合保护0生产工艺。3 .加拿大Phostech企业PhostechLithium企业2023年在加拿大魁北克省St-Bruno成立，是全球排名第一B德国化学磷肥大厂南方化学(Siid-Chemie)B全资子企业。Phostech1.ithium企业专利的磷酸铁锂锂离子电池具有安全性能高，高倍率充放电，使用寿命长，合用温度宽，成本低，环境保护好等特点，正取代铅酸电池，钻酸,锦酸锂电池成为应用在电动自行车、电动工
25、具、电动汽车等领域B新一代产品。(2)国内生产厂家国内重要锂离子电池生产厂家有深圳比亚迪，深圳比克，苏州星恒，深圳雷天，天津力神，北京盟固利等企业，其重要产品如下表所示表2.3国内锂电池生产企业企业容量(Ah)比能量(Whkg)比功率(Wkg)重量(kg)合作整车厂比亚迪5.4144980.046自用天津力神13117910.36天津清源电动车深圳比克1.81231000.054东莞ATL120150印度RCVa电动车威力克能源110海马、吉利中信盟固利1001201343.2奥运公交车深圳雷天100400一汽客车苏州星恒101002000.37上海汽车国轩高科50安凯电动车2.6车用锂离子电
26、池应用现实状况最早的电动汽车以铅酸电池作为动力电池，近年来伴随锂离子电池生产工艺的提高和成本的减少，以锂离子电池作为动力电池的纯电动汽车开始大量出现。日本三菱企业于2023年正式推出i-MiEV纯电动汽车，该车采用22个模组共88节锦酸锂电池，由LithiUmBatteryJaPan提供，该电池每节容量50Ah,电池组总能量约16kwh,续驶里程160km。日本NiSSan企业于2023年在北美和日本推出Leaf纯电动汽车，其驱动电池总能量为24kwh,输出功率达90kw以上，电池组由48个模组构成,每个模组包括两两并联之后再串联的四节33.1Ah镒酸锂电池,该电池由AESC提供。VoIt是美国通用企业2023年推出的增程式电动汽车，其特有BrT”型电池组由288节LG化学提供的锌酸锂电池构成，总能量约16kwh,可驱动汽车以纯电动模式行驶60km。德国宝马企业于2023年推出了在老式车基础上改装0Mini-E纯电动汽车，该车电池组由48个模组共5088节电池构成，总能量约35kwh,续驶里程高达250km,电池类型选用的是台湾能元科技提供的磷酸铁锂电池。从国内来看，2023年北京奥运50辆电动大巴采用的是中信国安盟固利提供的360Ah锦酸锂电池，2023年上海世博会以申沃企业生产的SWB6121EV2作为园内指定公交车，该车采用了2890块由万向电动车企业
