电动汽车及动力蓄电池介绍（二）蓄电池(2)

《规划》提出了两个重要研究方向

(1)在现有锂离子蓄电池基础上 改进提高，重点研究“镍 基氧化物、层状锰系和钒系、硅酸盐系正极以及高电位型聚阴离 子系及其氟化物系正极;高容量锡基、硅基等合金系负极材料。

(2)采用下一代新体系动力蓄电池，重点研究金属空气电 池(锂、铝、锌空气电池)、多电子反应蓄电池和自由基聚合物蓄 电池等，实现能量型单体电池能量密度 400Wh/kg 以上，循环寿 命达 300 次以上;功率型单体电池功率密度 5000W/kg 以上，能 量密度达 50Wh/kg 以上，循环寿命达 1000 次以上。

4. 下一代(新体系)蓄电池——金属空气电池

由于锂离子蓄电池性能(能量密度、功率密度)尚不能满足电动汽车续驶里程的需要，目前，日产聆风(Leaf)纯电动车采 用日本 NEC 公司先进的叠层式全固态聚合物电解质锂离子蓄电 池，其能量密度为 140Wh/kg，与满足电动汽车续驶里程与燃油 车相当的能量密度 500-700Wh/kg 相距甚远，虽然目前在对锂离 子蓄电池进行改进提高，采用掺杂、改性、纳米化等措施及采用 新型正极材料和负极材料来提高其性能， 但要达到 500-700Wh/kg 几乎是不可能的。因此，必须采用新一代蓄电池。而金属空气电 池被提到日程上来， 金属空气电池是未来取代锂离子蓄电池理想 的蓄电池。金属空气电池有锌空气电池、铝空气电池、镁空气电 池、锂空气电池等。

4.1 锌空气电池

锌空气电池是特殊的燃料电池，是新一代绿色蓄电池，其基 本原理与干蓄电池相同，不同的是扩散阴极是空气中的氧，阳极 为锌极板，中间用隔膜隔开，有电解质。它具有制造成本低、无 毒、无污染、功率密度和能量密度高、其材料可回收利用。锌空 气电池的致命缺点是不可充电，属于一次性蓄电池。世界上有两 家著名的锌空气电池公司，一家是博信(Powerzine)，另一家是 欧洲公司，可充电 500 次。

在我国有博信电池(上海)有限公司和中航长力联合能源科 技有限公司生产锌空气电池。

2009 年 9 月，上海市发改委主持召开“锌空气电池应用城 市客车研讨会， 希望上海申沃客车进一步加强与博信电池(上海)有限公司的合作。 博信电池(上海)有限公司是美国博信的全资子 公司。 博信电池(上海)有限公司已与国内某重点院校合作开发了 锌空气电池的纯电动轿车，续驶里程可达 400km，最高车速(目 前)70km/h(可设计大于 120km/时，电池能量 57.2kW，蓄电池重 量 280kg。

2010 年 3 月，中国航空工业集团公司与北京长力联合能源 技术有限公司联合成立中航长力联合能源科技有限公司以及北 京锌空气电池研究中心。在未来 3 年，中航长力将投资 5 亿元， 推动北京锌空气电池产业化。 中航长力推出的车用注入式锌空气 电池配套在北京理工大学研制 BFC6110 纯电动旅游客车， 累计已 运行 1 万 km 以上。2007 年 11 月，该蓄电池列入国家“863“计 划，至今已申请 30 多项专利， 2009 年被列入北京市首批 20 个 政府采购自主创新产品目录。中航长力得到北京市政府大力支 持。2010 年北京市安排 5 辆电动客车和环卫车进行示范运行， 另安排 50 辆电动客车和电动环卫车投入市公交和环卫车进行试 验运行。

锌空气电池曾被以色列用于纯电动汽车，近年又先后被德、 法、瑞典等国汽车公司用于研制纯电动汽车。

4.2 锂空气电池

在金属空气电池中，锂空气电池最有发展潜力，日本研究机 构已掌握了锂空气电池技术。 锂离子蓄电池的纯电动汽车的续驶里程只有 100-160km，而换成同等大小的锂空气电池，其续驶里程可接近 1000km。

锂空气电池致命缺点是固体反应生成的氧化锂可在正极堆 积，使电解液与空气的接触阻断，导致停止放电。2009 年 3 月， 日本产业技术综合研究所和日本学术振兴会(JSPS)共同开发大 容量锂空气电池， 通过在正负极采用不同电解质来解决正极堆积 问题，即在空气一侧使用水性电解质，在金属锂一侧使用有机电 解质，两者之间用固体电解质隔离，防止两种电解液混合，中间 固体电解质只有锂离子能通过。 新型锂空气电池放电反应生成固 体物质不是氧化锂而是易溶于水性电解质的氢氧化锂， 这样不会 引起正极的碳孔被堵塞。如果用碱性水溶性电解质，电池性能大 大提高。这种新型锂空气电池不需充电，只需更换正极水溶性电 解质，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可连续使用，氢氧化 锂可从使用过的水性电解质中回收，再提炼成金属锂，可循环利 用。

锂空气电池理论能量密度可达 11140Wh/kg，是目前锂离子 蓄电池的 300 倍。锂空气电池负极不需要化学加工，也不需要化 学工艺处理，制造成本仅为普通锂离子蓄电池 60%。一旦锂空气 电池产业化、可使电动汽车全面产业化，取代目前锂离子蓄电池 成为新能源汽车新一代动力源。

新一代锂空气电池己解决蓄电池本身技术难点， 如何加速产 业化，大批量生产。而我国至今尚未有企业和研究机构研发这种 新一代锂空气电池。

虽然新一代锂空气电池具有很大发展前景， 但目前 “十二五” 期间，仍以发展锂离子蓄电池作为其发展方向。

六. 电动汽车用蓄电池主要生产企业

1. 电动汽车铅酸蓄电池主要生产企业

最近，不断涌现的“铅污染”事件，终于让中央有关部门下决 心整治最主要的罪魁祸首—铅酸电池行业。 铅蓄电池行业的环保 整顿风暴，将导致行业的集中度增加，规范性提高，铅蓄电池行 业结构面临重构，短期行业供需关系将得以有效改善，核心企业 收入与毛利率水平有望双升;长远看，对环保设备的高额投入降 低了小企业低成本竞争优势， 同时行业准入门槛的提高也增强了 企业溢价能力，长期利好规模型企业。

动力汽车用铅酸蓄电池生产企业主要即为国内汽车起动电 池生产企业，目前，国内汽车起动电池生产企业中年产量超过 300 万 kVAh 本公司，主要有风帆股份、骆驼股份、山东瑞宇、 成都川西、天津统一、上海江森等，均处于行业领先地位。根据 中国电器工业协会铅酸蓄电池分会的统计数据，2007~2009 年汽 车起动电池前 5 名企业的市场份额如下：

资料来源：太平洋证券

2. 镍氢电池主要企业

中投顾问发布的《2009-2012 年中国电池行业投资分析及前 景预测报告》 (2009 年)现有混合动力电池 99%的市场份额为镍 氢动力电池，商业化的代表是丰田的普锐斯。目前全球主要的汽 车动力电池厂商主要有本的 PEVE 和 Sanyo，PEVE 占据全球 Hybd (混合动力)动力车用镍氢电池 85%的市场份额，目前主要的 商业化的混合动力汽车如丰田的 Pus、Alphard 和 Estima，以及 本田的 Civic，Insight 等均采用 PEVE 的镍氢动力电池组。

国内镍氢电池主要企业