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镍氢电池未来的发展方向分析
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一、镍氢电池增势并无减弱迹象 镍氢(NiMH)电池继续在电池市场中占有相当大的份额，大陆镍氢电池的年产量一直稳步增长。中国镍氢电池产量超过9.6亿只2007年产量继续以超过15%的速度增长，达到11亿只左右。 随着消费者和产业的环保意识增强，镍氢电池已成为碱性电池的良好替代品。电动汽车和电动自行车、摩托车和玩具是对其镍氢电池需求最强劲的应用领域。便携电子、玩具，以及数码相机等耗电量较高的产品，继续推动对镍氢电池及电池组件的需求。 镍氢电池组件目前占总体电池组件产量的20%。但今后随着锂离子电池组件继续扩大市场，镍氢在大陆的市场份额预计也会不断下降。举例来说，以前镍氢电池组件约占手机电池组件市场的10%左右，但随着锂电池应用的增长，镍氢电池在手机产业中的份额降至只有5%。 二、镍氢动力电池的现状与发展方向 除作为电子信息领域迫切需求的小型移动电源外，镍氢电池可能成为电动车的电源之一。近年来，人们对城市空气质量及地球石油资源危机等问题日趋重视，保护环境，节约能源的呼声日益高涨，促使人们高度重视电动车及其相关技术的发展，美国、法国、中国的上海市等均相继通过立法限制燃油车，大力发展电动车。 迄今为止，制约整个电动车行业发展的主要因素是电动车用电池。从20世纪90年代初，日本 、美国、法国、德国等国家纷纷制定了相应的电动汽车用动力电池发展计划，如美国能源部(DOE)、国家电源研究所与通用、克莱斯勒、福特三大汽车公司组成的先进电池联合体(USABC)于1991年底签定一项协定，计划在4年中投资262亿美元用于电动车电池的开发，现第一阶段的合同已完成，其中以Ni-MH动力电池为中期发展目标的DOE-USABC计划指标基本达到，1997年底，GM-Ovonic公司已开始批量生产Ni-MH动力电池，并装备了30辆Chevy S-10电 动汽车进行试车运行；1998年该公司又进一步扩大了Ni-MH动力电池的年产量，日本也 有一个由11家公司参加的投资近16亿美元的计划，开发电动车用蓄电池。 根据美国USABC和日本公司对各种电动车用电池的性能以及发展潜力比较论证，综合考虑电池的可靠性、安全性、电池材料的资源与环境问题以及电池性能的发展趋势，确定镍氢电池是近期和中期电动车用首选动力电池。 电池的开发研究状况：美国Ovonic公司开发了从20Ah至150Ah系列高能方形密封镍氢电池(吸氢合金为AB2系)，电池能量密度可达70～90Wh/kg，已在电动助力车、摩托车、工具车和4人座轿车上试用。另外，美国Ovonic公司与通用公司合作开发的HEV-20(20Ah)、HEV-30(30Ah)、HEV-60(60Ah) ，均为方形密封高功率型电池。德国Varta公司开发的HEV-10(10Ah)电池，其能量密度为50～70Wh/kg，功率密度为500W/kg 。法国Saft公司开发研制的电池，容量为100Ah，电池能量密度在50～70Wh/kg之间。 我国的北京有色金属研究总院早在20世纪80年代末就对电动车用Ni-MH动力电 池及其相关材料进行了大量研究，1993年成功运行由0.84kWh(35Ah，24V)动力电池组带动的电动三轮车；1996年又运用14.4kWh(120Ah，120V)电池组，在国内首次成功驱动电动汽车。在国家“863”计划支持下，开展了系列密封Ni-MH动力电池的开发工作，电池比能量均达到50～70Wh/kg。我国开发的系列小型圆柱型动力电池已装配电动助力车投放市场。 开发动向及趋势：大容量(高比能型)Ni-MH动力电池仍占据重要地位，它主要用于纯电动汽车(EVs)。虽然纯动汽车目前离商品化还有一段距离，但各国都投入大量的财力、物力进行研究开发。其中美国的Ovonic、法国的Saft、德国的Varta、日本的古河、汤浅、松下等公司在此方面开展工作较多。 混合型电动车(HEV)的发展促进了高功率Ni-MH动力电池的发展。混合型电动车被认为是目前最实用、最具有前景的清洁车型。日本松下与丰田合资生产的混合型电动汽车采用1.4L高效发动机，6.5Ah电池240只串联，电池组总重40kg，耗油下降1倍，行程700多公里，排污为汽油机的1/20。该混合型电动汽车于1997年上市，现月产5000辆，售价每辆215万日元。据估计到2010年，将生产150万辆电动汽车，其中95%将为混合型电动汽车。美国能源部调查结果也表明，HEV将成为市场的主流产品。估计2020年HEV将占世界汽车总数的50%。据日本野村综合研究所分析，镍氢电池由于技术成熟，今后5年内(2005年前)，HEV所用电池将以镍氢电池为主(占95%)，从2006年至2020年锂离子电池的应用比例将上升至40%，镍氢电池仍将占60%，高功率Ni-MH电池成为今后发展的趋势。表6为近年来高功率型Ni-MH动力电池的开发情况。德国Varta公司也开发了HEV-10混合型电动车用高倍率(HP)及超高倍率(UHP)Ni-MH动力电池，研制的电池最高比率可达800W/kg(UHP)。 为使Ni-MH动力电池尽快步入商业化应用，在考虑动力电池大容量，又必须兼顾电池高功率，同时希望将现有成本下降1/3以上。如此综合因素促使人们不仅在原材料及电池结构上开展大量艰苦的研究工作，同时也在不断探求能否以更加新型的方式研制出新型的Ni-MH动力电池。目前美国能源公司开发了一种用于电动车的双极型Ni-MH动力电池。这种电池成本为158美元/kWh，批量生产后还可以进一步降低，而且该电池具有优良的高倍率放电特性，同时寿命长、不漏液。 近年来我国研究开发的热点是电动自行车用Ni-MH动力电池。由于我国是自行车生产大国， 自行车的保有量上亿辆，若其中10%能成为电动自行车，对电池的需求量将十分可观，市场发展潜力巨大。目前，由于成本及技术成熟度等问题，国内研制的电动助力车采用的动力电池大多为铅酸电池和镍镉电池，进一步降低镍氢电池的成本及提高电池性能的稳定性，才能迅速抢占此巨大市场。 到2010年，镍氢电池还将继续处于混合动力车用电池的主导地位，但是今后将有可能落后于锂离子电池。预测2010年锂离子电池将占据5%的市场，2015年将占据36%的市场。 三、镍氢电池领域的主要技术发展趋势 研究低成本、高性能、高稳定性贮氢合金材料，使其对提高比能量和比功率有明显作用。如低钴廉价动力电池用贮氢合金的研制，以及准快速冷凝贮氢合金生产新工艺的研究。 研究高表面导电性Ni(OH)2材料如表面镀Co(OH)2技术，进一步提高正极的利用率和高倍率放电性能。目前，我国研制的覆铅球型Ni(OH)2、5C放电容量超过国标高倍率放电容量标准的15%；清华大学研制的球型a Ni(OH)2，放电电压几乎100%都在1.2V以上。 随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。镍氢电池产业的发展可获得城市环境的改善，使国民经济可持续发展；有助于移动通讯，无污染电动车等的高新技术产业的发展；将带动上游原材料工业的发展。如为配套23亿Ah的镍氢电池产业，将年耗混合稀土金属7636吨，金属镍22599吨，金属钴3882.7吨，金属锰1725吨，金属铝287.5吨。建立镍氢电池回收体系，将有利于保护环境和充分利用有色金属资源。 来源于中商行业报告网 http://www.askci.cn [search]镍氢电池[/search] |
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