新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机和能量转换控制系统,而动力电池要实现快速充电、安全等高性能,是技术门槛最高、也是利润最集中的部分。

新能源汽车产业链的主要部分是新能源整车生产、动力电池和动力电池材料,其中,我们最看好磷酸铁锂动力电池正极材料的投资机会,我们不看好作为过渡产品的轻度混合动力汽车的镍氢电池。

新能源汽车对电池要求很高,必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能,而且要求成本尽量低、使用寿尽量长。传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟,但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。目前,越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。

发展的关键是动力电池

锂电池具有以下优点:体积小、质量轻、工作电压高(是镍镉电池、氢镍电池的3倍)、比能量大(可达165WH/㎏,是氢镍电池的3倍)、循环寿长、自放电率低、无记忆效应、无污染、安全性好等优点。

混合动力汽车和电动汽车的组成大致包括电池、驱动电机、电机调速控制系统、电池管理系统和车体五个部分。

目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是:安全性能和汽车动力电池的管理系统。

电力驱动及控制系统是混合动力汽车和电动汽车的核心,是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由电源、驱动电动机和电动机的调速控制装置等组成。系统中最关键的部件是动力电池。

安全性能方面,由于锂离子动力电池具有能量密度大、工作温度高、工作环境恶劣等方面的原因,加上以人为本的安全理念,因此,用户对电池的安全性提出了非常高的要求。汽车动力电池的管理系统方面,由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V,而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V,因此必须由多个电池串联而提高电压,但由于电池难以做到完全均一的充放电,因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况,电池会出现充电不足和过放电现象,而这种状况会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作,甚至报废,从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。

动力电池的性能、成本和安全性,将很大程度上决定混合动力汽车和纯电动汽车的发展进程,而性能、成本和安全性也决定了动力电池各种技术路线的前景。

锂电池材料可分为电极材料、隔膜和电解液。正极材料是锂电池的核心,目前以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰锂和磷酸铁锂为主。负极材料则以石墨、固体碳粒为主;在正负极中间则是电池电解液和隔膜。

不仅如此,动力电池的技术突破有可能带动整个新能源产业链发展,风电、核电、太阳能、电网调峰、新能源汽车都离不开动力电池,动力电池将成为各种新能源的储能工具,将取代燃油成为移动能源的主要供应设备。

澳门新葡8455最新网站,1.正极材料:

混合动力汽车和电动汽车的动力电池主要包括铅酸电池、镍金属电池、锂离子电池、高温钠电池、金属空气电池、超级电容、飞轮电池以及更具远景的燃料电池和太阳能电池。当前应用的主流技术是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。

此前,锂电池成本之所以高于镍氢电池,主要原因就在于其正极材料使用的是以贵金属钴为原料的钴酸锂,锰酸锂和磷酸铁锂由于成本优势更为明显;不过,与锰酸锂相比,磷酸铁锂的容量密度更高,前者为100-115mAH/g,后者为130-140mAH/g;充放电寿命更长,前者为500次以上,后者可达1500次以上;工作温度区间更大,前者为0至50℃,后者则为-40至70℃。因此,在锂离子电池中,磷酸铁锂电池最被看好。

动力电池的经济效益取决于寿命,电池循环寿命如达不到1000次以上,电动汽车的优势将无法体现。循环寿命是指电池组,不是单节电池,因此,电池的一致性,电源管理系统的使用非常重要。成本下降的另一关键因素在电极材料。

在锂电池产业链目前的产能比较中,由于进入壁垒较高,锂电池正极材料的产能是最小的,这是整个产业链中最看好的一个环节。目前生产正极材料的企业主要有:中国宝安、中信国安和杉杉股份、比亚迪。

锂离子动力电池性能更优

杉杉股份:公司控股的上海杉杉科技,锂离子电池正极材料销售收入已经成为国内最大,世界前三甲的正极材料供应商。然而,其2008年的毛利率却低于行业应有的最低水平,毛利率仅14.21%。据了解,杉杉股份的锂电正极材料,其产能均为锰锂和钴锂,并非业界最为看好的磷酸铁锂,只是在技术上做了跟踪。正极材料利润高,杉杉却“只做收入不做利润”,负极材料有技术优势,但较低的毛利率水平不足支撑锂电池生产的总体业绩。

电动汽车对动力电池的基本要求可以归纳为以下几点:高能量密度;高功率密度;较长的循环寿命;较好的充放电性能;电池一致性好;价格较低;使用维护方便。

中信国安:作为国内为数不多的拥有锂电池产业链中两个关键环节——上游的碳酸锂及下游的锂离子电池的公司。

目前镍氢电池技术最成熟,购置和使用成本较低,不改变人们的驾驶习惯,是目前HEV市场的主流产品。镍氢电池的正负极分别为镍氢氧化物和储氢合金材料,不存在重金属污染问题,且其在工作过程中不会出现电解液增减现象,电池可以实现密封设计。

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但是,镍氢电池具有难以克服的缺点,记忆效应给镍氢电池的使用带来不便。记忆效应是指在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极板的面积,也间接影响电池的容量。镍氢电池的记忆效应和充电发热等方面的问题直接影响到该电池的使用。除此以外,镍氢电池自放电率高、比能量较小,只能用在HEV上,这些缺点的存在使镍氢电池只能是过渡产品。

镍氢电池由于技术成熟度和成本上的优势,在短期内仍将是混合动力汽车的首选。

锂离子电池是90年代发展起来的高容量可充电电池,能够比镍氢电池存储更多的能量,比能量大,循环寿命长,自放电率小,无记忆效应和环境污染。锂离子电池的正极材料是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等,负极是碳素材料。根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类,动力锂电池主要包括钴酸锂电池、镍酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等,因为原材料钴、镍价格高和污染较重,性能活泼易爆炸,目前电池业界的投入集中在成本低廉的锰酸锂动力电池与磷酸铁锂动力电池上。

由于汽车用锂离子电池体积大,其散热性变差,安全性大幅下降,如何解决该问题十分重要。目前最常用的钴酸锂离子电池在大型化后,会有过热着火或爆炸的危险,相对而言,正极材料为锰酸锂和磷酸铁锂的锂离子电池安全性能更好。另外,液态锂离子电池电解液的有机成分为碳酸酯,闪点很低,沸点也较低,正极为强氧化性化合物,负极为强还原性化合物,当电池内部压力过大或过热时,会引起爆炸,或外壳破裂后与空气接触,因温度高和锂负极的高活泼性引燃起火。聚合物锂离子电池的安全性较好。

从技术成熟度来讲,锰酸锂材料更为成熟,但磷酸铁锂的安全性和成本更好。磷酸铁锂材料目前在美国和加拿大已实现了批量生产,国内企业比亚迪、天津斯特兰、深圳贝特瑞、深圳天骄等有小批量供应。

动力电池的容量决定了电动汽车的续航能力,镍氢电池的电池容量是70-80wh/kg,锂离子电池是150-200wh/kg,后者是前者的2倍以上。电池的充电寿命和记忆效应决定了电池性能,镍氢电池的充电寿命只有500-700次,锂离子电池的充电寿命有800-2000次,这将大大影响成本。二者对环境污染程度都很少。镍氢电池的安全性能比较好,锂离子电池的安全性能较差,但磷酸铁锂锂离子电池有重大改善。最终成本的比较,传统汽车的能源效率可折算为50$/kWh,但需要用油,镍氢电池混合动力汽车的能源效率折算为300-700$/kWh,锂离子电池电动汽车的能源效率折算为180-220$/kWh,不需要石油。因此,长期而言,产业发展方向一定是锂离子电池电动汽车。如果镍氢电池混合动力汽车市场寿命较短,其估值水平会很低。

中信国安:锂电上下游一体化,发展潜力大,公司开发青海盐湖资源综合项目,建设2万吨碳酸锂项目,子公司从事锂离子二次电池关键材料和高能量密度动力锂离子二次电池的研发、生产与销售,是国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家,同时也是国内外唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。公司动力电池被北京奥组委确定为2008北京奥运纯电动公交车的独家供应产品。

关键在磷酸铁锂正极材料

每一部电动汽车有大约200-300公斤重的锂电池,这些锂电池需要60公斤的磷酸铁锂,年产100万辆电动汽车每年就需要6万吨磷酸铁锂。但是,目前全球可查的产能是1500吨,潜在的供需缺口非常大,导致磷酸铁锂的利润率高达70%。相比之下,普通新能源汽车只有20%左右的利润率,动力电池利润率达到30%到40%,电池材料利润率是最高的,正极材料目前是整个锂电池产业链发展的核心。

磷酸铁锂全球供应商包括美国A123、Valence,加拿大Phostech,台湾长园能源、立凯电能、尚志精密和宏濑科技。2008年全球供应量只有1500吨左右,最大供应商是A123,供应750吨,国内厂商供应量只有几百吨左右。从公开资料统计来看,全国磷酸铁锂厂商产能约6400吨,但实际量产数远低于产能数,市场供不应求。国内领先厂商包括天津斯特兰、北大先行、湖南杉杉、深圳贝特瑞以及天骄科技。

中国宝安:电池业务年收入1.89亿元,占比6.5%,毛利0.69亿元,占比约6.5%。持股55%的深圳贝特瑞具有1500吨磷酸铁锂产能和6000吨碳负极材料(国内产能第一,全球第二),在国内已经拥有40多项锂电池正负极材料专利,是“深圳市新型储能材料工程研究中心”和“深圳市博士后创新实践基地”。持股75%的天骄科技具有三元材料产能1000吨,计划2009年中试生产150吨磷酸铁锂。我们认为,中国宝安是新能源汽车的重点投资品种。

杉杉股份:电池业务年收入10.62亿元,占比40%,净利润3414万元,利润贡献约31%。是国内电池材料业务最完整,产业链分布最广的上市公司,持股75%的湖南杉杉磷酸铁锂产能500吨,持股98.04%的上海杉杉碳负极材料产能1200吨,全资子公司东莞杉杉电解液产能3500吨。公司正在着手研制磷酸铁锂电池,从而实现产业链的一体化。

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