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中國電源行業協會發布電池行業“十三五”發展規劃

來源:中國化學與物理電源行業協會

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:電池 十三五 可再生能源 新能源汽車

    “十二五”以來,環境和氣候變化已經越來越成為全世界關注的焦點,各國政府都承擔了加快減排溫室氣體CO2的歷史責任,由此制定了加速能源結構的優化,特別是加快可再生能源的開發和利用以及新能源汽車的發展,從而推動了可再生能源發電與新能源汽車的產業化與市場化進程。其中,可再生能源中的太陽電池(光伏發電)屬物理電源的范疇,作為與太陽能/風能發電的儲能電池則包含了蓄電池,屬化學電源(電池);同時,在新能源汽車中的電動汽車使用蓄電池、超級電化學電容器和燃料電池作動力(稱為動力電池),也均屬化學電源范疇,在這一應用中,化學電源已經上升至新能源層面。此外,各類型化學與物理電源(電池)在通信、交通、工業、醫療、家用電器、乃至航天與軍事等裝備與裝置中都有越來越廣泛應用和起到重要、甚至關鍵作用。因此,無論在我國,乃至在世界各國,化學與物理電源行業領域的技術與產業發展始終處于快速和持續發展勢頭。特別是我國在“十二五”期間,化學與物理電源產業規模發展迅猛,多數產品產量已處于世界同類產業的前列,其中,太陽電池、鉛酸蓄電池和原電池產業規模更保持了世界之首地位。更值得提及的是,在“十二五”末期我國新能源汽車逐步走向市場,帶動了化學電源中動力型蓄電池產業發展以及燃料電池研制、演示評價等,其中特別是促進了動力型鋰離子電池產業和產業鏈的完善與快速發展。加之我國再生能源(風能與太陽能)的產業與市場逐步推廣,又帶動了一批儲能型電池技術與產業的逐步形成與發展(諸如儲能鋰離子電池、液流電池、新型超級(鉛碳)電池和超級電容器等)。

    分析表明,在未來世界再生能源與新能源強烈與持續發展勢頭以及我國政府將新材料、新能源、新能源汽車作為戰略性產業的推動下,“十三五”我國化學與物理電源將面臨更大的發展機遇,同時該領域的強烈國際競爭(技術與價格競爭),我國化學與物理電源產業也會面臨更加嚴峻的挑戰。不久前,我國政府發布了“中國制造2025”,提出從制造大國走向制造強國是今后五年中國制造業發展的必由之路。這也完全符合我國化學與物理電源產業的“大而不強的現狀”以及行業進一步發展的強烈愿望。因此,在這次“十三五”化學與物理電源行業發展規劃編制中,將以“中國制造2025”的基本要求為主線,提出2020年部分和2025年全面實現中國化學電源強國的目標。其中,特別提出將新能源汽車與再生能源儲能直接關聯的蓄電池產業(含整個產業鏈)作為重點,制定出“十三五”更為清晰的具體目標與可實施方案等,以確保我國化學與物理電源行業的健康、持續和快速發展,為我國“十三五”國民經濟、社會、國防現代化全面發展提供重要支撐。

    一、化學電源市場及技術發展趨勢總體分析:

    長期以來世界化學電源市場與技術方興未艾,一直處于持續發展、甚至快速發展態勢。

    1、蓄電池市場及技術發展趨勢總體分析:

    在化學電源產業中,蓄電池產業已經成為行業最大的支柱產業,2014年世界蓄電池產量超過了40萬MWh,銷售額達到600億美元。這正是傳統應用市場需求持續增加、新型蓄電池(鋰離子電池為代表)產業發展與新興應用市場不斷涌現,并快速增長的結果。特別是自2010年以來電動車電池入市和儲能電池步入規模演示以來,相關產業更被劃定為“新能源”產業,其技術與市場發展還得到了各國政府的高度重視與政策支持。

    作為世界上已有150年以上歷史的鉛酸蓄電池,當今依然保持了在傳統蓄電池市場(汽車起動、通信、交通、工業、UPS等)的首要地位,且顯示持續增長態勢。市場規模由2010年的30萬MWh增至2014年的35萬MWh,銷售額由2010年的不足300億美元增至2014年的350億美元。預計2015-2020年間鉛酸蓄電池市場平均增長率可保持在5-10%,其中,在技術進步的基礎上,高性能EFB(富液)電池和AGM電池已經用于汽車起停系統,且這兩種電池目前都已經實現了大規模生產,成本雖略高于原先的起動電池,但是依然保持了鉛酸蓄電池價格低廉的優勢,體現了減排CO2的高性價比,產品頗受歡迎。至2020年,預期傳統燃油車會下降至44%,微混車大升至50%左右。統計數據表明,2010年“起停”車僅有幾萬輛,但是2012年就已經上升至228萬輛左右,超過了2011年所作預測。

    另外,鉛碳或超級電池技術顯著提升了電池壽命,顯示了低成本儲能應用的可行性。因此,普遍預期隨著微混車輛普及和儲能系統的進一步發展,它們成為了2020年前鉛酸蓄電池市場持續增長的重要根基。

    對我國而言,鉛酸蓄電池作為電動自行車的動力電池市場一直蓬勃發展,它已經成為小城市、特別是農村地區的代步甚至運輸工具,這是中國形成的獨有產業與市場。2011年我國電動自行車年產量已達到3000萬輛,2014年進一步增至3500萬輛,占全球80%以上,完全代表了電動自行車市場的發展趨勢。此外,國內還開發了鉛酸蓄電池為動力的微型或低速電動汽車入市,該車一般采用70V、11KW電機,價格僅為3萬元左右。這種車輛并沒有得到國家一級政府的認可或批準,但是諸如山東等省市接近農村地域,市場非?;钴S。2014年局部地區市場上總計已超過了40萬輛。在這些車輛上的動力電池大多也是類似電動自行車的閥控式鉛酸蓄電池技術,使用壽命約3年左右。今后幾年,這一應用市場依然呈現增長趨勢。

    鋰離子電池產業作為新興產業,雖目前處于蓄電池市場規模的第二位,但卻是市場發展速度最快的蓄電池產業,2004年至2014年的10年間,市場規模由7000MWh增至5萬MWh,年平均增長率高達21%。2014年銷售額已接近180億美元,預計2015年將會分別達到接近6萬MWh和250億美元。

    鋰離子電池不僅幾乎100%占據小型移動電子產品(如手機、筆記本計算機、數碼產品、電動工具、游藝機等),而且成為2010年正式上市的幾款純電動車與插電式電動車的動力電池。正是近幾年發展特別迅猛的智能手機與平板電子產品以及電動車(電動自行車與電動汽車等)的市場需求旺盛,更是促使了鋰離子電池產業與市場的持續快速增長以及電池技術的持續進步。尤其是平板電子產品與智能手機迅猛發展不斷推動著鋁塑膜包裝鋰離子電池的應用和向更高容量化發展,體積比能量已從原先的500Wh/L提升至550-650Wh/L,這直接涉及材料改性(高電壓LCO正極材料的改性、電解質耐高壓功能添加劑、減薄隔膜加陶瓷涂層等)與新材料(硅基負極)等的進展。電動車迫切需求的電池比能量與比功率提升、安全提升、壽命增長以及成本下降,它們都體現在各國政府重點創新研究計劃的內容與研究目標中。

    自2010年純電動車(含插電式電動車)宣布入市以來,均采用了鋰離子動力電池,其單體電池的最高比能量水平達到了157Wh/kg和320Wh/l。但是為了確保車上運行的綜合性能、特別是安全要求,其模塊的值分別降至133Wh/kg與197Wh/l;系統更進一步降至82Wh/kg與73Wh/L。在應用與技術發展基礎上,上述車載電池系統的比能量已經提升至100Wh/kg左右。另外,美國特斯拉Model S純電動轎車的動力電源由6381只圓柱形18650電池組成,其標稱容量為3.4Ah。2.6Ah圓柱單體電池比能量已超過200Wh/kg,而3.4Ah電池則進一步提升至250Wh/kg以上,是當今電動車上獲得應用的動力鋰離子電池中最高的。

    我國國家汽車產業振興計劃和《新能源產業發展規劃》促進了新能源汽車動力電池的發展。2012年國家推出的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》,到2015年全國新能源汽車累計產銷量要達到50萬輛。到2020年,我國新能源汽車年產能要達到200萬輛,累計產銷量達到500萬輛。然而,自2009年“十城千輛”示范工程推出,至2013年底,我國實際銷售新能源汽車僅為4.83萬輛,其中2013年為1.76萬輛,這大約相當于美國新能源汽車同年銷量的18%。2014以來,為了有效推動新能源汽車產業發展,實現汽車產業的轉型升級,政府在以往“十城千輛”新能源汽車示范工程基礎上加大了推廣力度,將試點城市及城市群擴展至39個。當年我國電動汽車市場銷量激增超過300%,達到74763輛。而今年上半年市場銷售已經達到71102輛,預計2015年電動汽車市場總量會超過20萬輛。這些車輛全部采用鋰離子電池,但是除大部分使用磷酸鐵鋰正極材料外,已經有使用三元正極材料的電池。前者比能量達到120Wh/kg左右,后者比能量則可超過180Wh/kg。

    報道表明,世界動力電池的技術發展方向都是以提高比能量和降低成本為主要目標,期待2020年單體電池比能量達到300-350Wh/kg,我國更提出1元/Wh的成本目標。

    堿性蓄電池產業中,金屬氫化物鎳電池在當今商品化混合動力汽車(HEV)保持應用和小幅增長,而鎘鎳電池因有毒而逐漸退出,僅保持在高功率電動工具用戶的部分市場以及低價位無繩電話、電動玩具等市場的應用(市場呈年均降速2%的態勢)。按照規定,2017年1月1日起電動工具將嚴禁使用鎘鎳電池。

    日本公司致力于發展了新型電池關鍵材料選擇與優化配方,其中采用AB3.5儲氫合金組成與結構為負極的AA型Ni/MH電池的低溫性能,由原2400mAh提升至2013年的2450mAh;儲存后的荷電保持率由采用AB5的50%/年提高至2013年的90%/年(接近堿性原電池的低自放電率);循環壽命由原1500次延長至6000次。

    2、原電池市場及技術發展趨勢總體分析:

    原電池產業是化學電源行業的傳統產業。其中,鋅錳電池與堿性鋅錳電池的單體形狀與尺寸是國際標準化的、價格便宜,使用方便,自放電低,長期以來較好地保持了其傳統市場,如作為家用電器遙控器、電子鐘表、家用醫療器具(血壓計、血糖儀等)、電動玩具、游戲機、手電筒照明、照相機、電動刮胡刀等的電源進入千家萬戶。原電池屬易耗品,替換市場很大,它們已經進入了超市銷售,該市場顯示穩中有升,特別是隨著家用電器和個人用電器具增加而增長,故大多數發展中國家是新的增長點。

    近十年來,鋰原電池作為長儲存壽命(低自放電)電池,已大量應用于各類自動計量用具做備用電源或電源,如智能電表、水表、氣表、數字式測量器具(如卡尺)以及新近擴展的TPMS輪胎壓力檢測系統、ESL電子貨架標簽、有源汽車通行卡、ETC卡座、可穿戴產品-智能魔術手環、銀行密鑰(動態口令牌)、血糖儀、汽車遙控器、電動車GPS定位系統、可視銀行卡等,這一市場依然處于持續擴大中。另外,近來的電子煙也需要一個小型高功率電池,僅使用一次隨煙拋棄,新增電池市場量也不容小視。

    目前,原電池市場上主要是1.5V堿性與普通鋅二氧化錳電池系列;3V鋰電池系列(Li/MnO2、Li/CxF、Li/FeS2以及Li/SOCl2、Li/SO2)。鋅錳電池技術進步體現在高容量化與無汞化,鋰電池則體現在材料改善提升電池性能(如近年來納米化材料研究進展,鋰氟化碳電池的比能量由200Wh/kg提升了一倍以上)。

    3、燃料電池市場與技術進展簡明分析

    直到2014年,燃料電池的產業與市場規模都還是很小的,與期待21世紀開創一個氫能經濟新時代距離甚遠。

    當今,燃料電池的市場應用發展主要集中于兩個領域,首要應用就是燃料電池電動車,各國政府對此給予了財力和政策支持。

    德國把燃料電池發展按照成本、或催化劑用量等定義為一代、二代和三代,現在已經實現了第三代技術。日本政府以及各大汽車企業一直支持氫燃料電池技術開發,特別是日本豐田公司于2014年12月15日宣告其燃料電池轎車 “Mirai”生產入市。鑒于高壓氫瓶的發展(70Mpa、122.4L),一次裝滿氫需3分鐘,可以使燃料電池轎車行駛650km。定價為723萬日元,政府補貼200萬日元。目前日本加氫氣站100個、2020年1000個、2030年預計達到5000個。

    燃料電池另一個應用領域就是作為固定電源,提供備用供電或及時供電/供熱。2009年開始,日本已經推出一種共發電發熱系統,它是由天然氣作燃料,經由重整轉化成氫源,提供給燃料電池發電與產熱(熱水),供家庭使用。2009年以來,累計供應量達到10萬套。其中技術水平進步表現在轉換效率和使用壽命,2009年轉換效率(熱加電)只有80%,壽命40000小時;2015年可達95%和70000小時。同時一套1kW系統的價格也從原先的330萬日元降至160萬日元。由此,日本實現了該電池系統的小規模產業化生產,并將其推向初步市場應用。

    從實用化與商品化角度分析,燃料電池作為電動車驅動電源,還有一系列問題需要解決,包括性能(如低溫啟動性能等)、壽命(間歇操作下累積10000h以上)、適應各種環境條件操作(如CO2和含硫濃度較高等)、成本達到可接受程度等。同時,解決氫氣的低成本與安全生產、運輸和高密度罐貯等問題。

    4、超級電容器市場與技術進展簡明分析

    利用電極/電解質交界面的雙電層來儲能的超級電容器(“電化學電容器”)具有很快的充放電速度,即可以大電流充放電的能力,顯示高比功率。國際上早已實現產業化,產品從法拉至數百法拉,主要用于計算機與各種小型用電設備的電源或備用電源(從0.1法拉至數法拉)。作為電動車或儲能系統應用的超級電容器依然處于示范階段,主要是由于其儲電量有限,比能量很低。為了提升比能量,采用有機電解質提高工作電壓至2.4V(也有提高至3V左右),這樣比能量一般也只能達到20Wh/kg左右。近幾年來,混合型(碳電極和反應電極組合)原理的超級電容器得到發展,比能量可以提高至40Wh/kg,甚至更高,但是比功率也隨之降低。超級電容器技術發展需求依然是在保持高功率特點基礎上,提升比能量,降低成本,以便擴展其在未來儲能系統與混合動力車輛中的應用。

    5、儲能電池(含鈉硫與液流電池)市場及相關技術發展趨勢分析

    作為新興產業,儲能在2008年之后一直保持較快增長,全球儲能項目在電力系統的裝機總量從2008年的不足100MW發展到2014年6月的761.8MW(不包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能及儲熱數據),年復合增長率達到193%。從地域分布上看,無論是項目數量還是裝機規模,美國與日本仍然是最主要的儲能示范應用國家,分別占40%和39%的全球裝機容量份額。中國的累計裝機比例從2013年的7%上升為10%,儲能裝機規模為57.3MW。

    從全球技術分類上看,鈉硫電池的裝機比例仍占第一位,為40%,但比2013年下降了6個百分點,鋰離子電池的裝機比例為35%,位居第二,排名第三的是鉛蓄電池,占11%;在中國市場,鋰離子電池的應用比例最高,超過70%。從全球應用分類上看,儲能技術較多地應用于風電場/光伏電站、輸配側和輔助服務市場。

    當前,發達國家已經走在儲能產業發展的前列,通過政府扶持、政策導向、資金投入等多種方式積極促進產業發展,意圖建立行業技術標準,搶占全球儲能技術和市場制高點。歐盟許多發達國家和東南亞的多個國家也出臺了一系列投資補貼和稅收優惠等政策,鼓勵投資和引進儲能技術、建設各類儲能項目,研究和開發前沿儲能技術,并在電力發電及輸配、離網孤島應用及智能微電網中積極推廣和利用儲能技術。美國、德國、日本為代表的海外儲能市場已全面啟動,開始進入第一輪爆發增長期。

    鈉硫固體電解質電池曾經被看好是一種較為理想的儲能電池,其電極材料資源豐富(鈉取自資源豐富的海水,硫來自豐富的含硫礦源),價格便宜。2011年由于鈉硫電池儲能系統大量增加,儲能系統市場總量曾達到1500MWh,是2012年的3倍。但2011年底前發生了兩起鈉硫電池儲能系統著火事故,迫使日本NGK公司宣布停止生產,造成了次年的市場大幅度萎縮。

    基于長壽命的特點,液流電池在儲能系統中的應用受到重視。其中,美國、日本、中國、德國都有了該電池儲能系統的示范。而日本和中國是有了一定規?!叭\液流電池”產業化和相應生產能力的國家。

    6、電池關鍵材料及相關設備市場及技術發展趨勢分析

    事實上,新型鋰離子電池的快速發展離不開產業鏈的發展支持,同時產業鏈建設與擴展更離不開鋰離子電池市場的發展要求。2014年,世界鋰離子電池銷售額中,終端模塊與系統創造總價值為196億美元,而單體電池為136億美元,生產正極材料10.5萬噸、價值25億美元,負極材料5.7萬噸、8億美元,電解質4.4萬噸、6.8億美元,隔膜6.95億m2、11.5億美元,粘合劑7400噸、2億美元,其它零配件8億美元。由于電池市場的持續增長,2014年電池產業鏈各成分增長率都超過14%以上,其中電解質高達20%、隔膜達18%。

    “十二五”期間,我國鋰離子電池所需不少關鍵材料,尤其是電解質的關鍵材料LiPF6和PP或PP/PE復合隔膜等,都實現了國產化與本地化,這些材料的進口昂貴,曾直接影響了我國鋰離子電池的制造成本。2013年國產LiPF6具有明顯的市場價格優勢,售價約為50~120元/kg(或 $8~20/kg),而國外材料價格約$12~30/kg?!笆濉逼陂g,我國電池設備(包括材料制造設備)制造突飛猛進,許多大型鋰離子電池制造企業也在利用中國設備與進口關鍵設備,組成先進的自動化與高度可控的生產線(包括電極涂膜、電池卷繞或疊片、電池組裝與定量注液、自動焊接或鋁塑膜電池封裝等)。此外,配合電動汽車成套電池系統的設計、制造與檢測,仿真、電子控制與熱管理等技術得到迅速發展,形成了我國自己的大型電池系統制造與配套體制。

    7、電池回收/再利用產業創立及關鍵技術發展趨勢分析

    鑒于“十二五”期間對鉛酸蓄電池行業進行了整頓、實行了許可證制度。其中,最主要的是推動了生產過程和回收過程中鉛污染防治與嚴格治理,凡通過審查的企業方發給生產許可證。由此我國鉛酸蓄電池行業出現了數量減少,生產/回收控制與管理上正軌的新局面。

    鋰離子電池應用于電動車和儲能系統,致使總量增加巨大,回收與再利用受到各國的重視。但是實現產業化還需持續深入研究,找出既清潔、又經濟的回收與再利用技術方案,在進行規模示范基礎上,創建相關回收或再利用產業。

    二、“十二五”期間,我國化學電源產業發展分析

    1、“十二五”我國化學電源產業統計數據表明,“十二五”計劃規定的目標大部分可以完成,部分更超額完成。

    從對化學與物理電源市場分析已經看出,該行業的市場是欣欣向榮、呈持續發展態勢,特別是在再生能源與新能源汽車與儲能系統市場的需求推動,我國化學電源行業發展規劃實施順利。雖然離年底還有一定時間,但是2014年統計數據顯示,“十二五”計劃規定的目標大部分可以完成,甚至超額完成。

    表1至表4列出我國化學與物理電源行業主要產品自2010-2014間的產量、銷售額以及出口數據統計。表5和表6則比較了2014年與2009年同類數據的比較,并對照了“十二五”行業發展規劃規定的相應目標。

    由表1至表6所列的數據不難看出,2009年化學電池總銷售額約 1724 億元,而2014年化學電池總銷售額已經超過2000億,為 2281億元,比上個五年計劃同期增長32%,年均增長率超過6%。這表明,我國化學電源行業整體上依然是一個處于持續發展、欣欣向榮的行業。其中,2014年鉛酸蓄電池繼續保持第一的位置基礎上,較2009年增長了1.69倍(169%);而我國鋰離子電池產量達到36億只(以單體電池數計),銷售額達到715億元。鋰離子電池不僅鞏固了第二位置,還顯示出持續高速增長態勢,這乃是近年來我國鋰離子電池作為動力電池和儲能電池的新能源市場迅速發展之初步結果,更加誘人的市場發展前景受到期待。

    由表3還可以看出,鋰離子電池已經成為所有電池類型中出口創匯最多的產品,2014年出口創匯達到54億美元,高于鉛酸的29億多美元和傳統原電池(鋅錳+堿錳+鋰一次電池)總和的約21億美元。

    2、“十二五”化學電源行業發展呈現五大突出亮點(進步點)

    1)化學電源產業中的電池企業規模有了顯著擴大與壯大

    “十二五”的五年期間,化學電源行業中已經形成了一批世界前3至前10位的大、中型電池企業。其中銷售額100億元的電池企業3家,50億元以上的電池企業近5家,超10億的50余家。涵蓋了鉛酸蓄電池、鋰離子電池、堿性鋅錳電池和鋰一次電池以及相關產業鏈企業(正負極材料企業等)。

    大型鉛酸蓄電池企業的成長是在首先通過“十二五”國家實施鉛酸蓄電池生產許可證辦法審查合格的基礎上持續發展起來的,他們一般都擁有良好的生產環境和控制污染物達標的措施,滿足清潔生產的各項要求。這部分企業占據了輕型電動車動力電池、汽車起動電池、通信備用電池市場的50-80%市場份額,成為我國鉛酸蓄電池的領航者,也將是“十三五”從鉛酸蓄電池制造大國邁向鉛酸蓄電池制造強國的主力軍。

    還要特別提及的是近年來我國電動車需求快速發展,進一步推動了我國大型鋰離子電池企業的成長,2014年具有10億Wh產能的鋰離子電池企業超過5家,其中最高的產能將達到100億Wh。這將極大支持我國政府推進的新能源汽車產業與市場應用2020年目標的實現以及我國儲能應用發展提供重要支撐。

    同樣,我國原電池產業領域的數個大型企業和中型企業,已經處于國際頂級行列,更容易實現向制造強國的轉化(包括按照國際慣例,將國際大型公司并入中國企業中)。

    2)化學電源產業中產業鏈建設基本完成,產品材料與裝備國產化率顯著提升

    在“十一五”化學與物理電源產業門類已基本齊全,形成了材料、零配件、機械裝備、電池與組件、系統以及應用消費的完整體系的基礎上,“十二五”得到進一步完善與擴充,在鋰離子電池產業領域尤為突出。以鋰離子電池為例,“十二五”我國鋰離子電池產品中的關鍵正、負極材料廠商產品質量與數量顯著增長,促使我國鋰離子電池關鍵材料國產化率進一步提升。同時,不少大型電極材料企業的正負極材料已經向國際大型企業(三星、LG化學、索尼等)提供產品。與此同時,我國多家企業自主開發了六氟磷酸鋰(LIPF6)產業化技術實現了規模生產。產品各項指標,特別是純度及雜質控制均滿足要求,由此大大降低了進口價格昂貴問題。此外,“十二五”我國電池隔膜技術與產業如雨后春筍一樣發展起來、大大降低了鋰離子電池成本,特別是持續支撐動力電池與儲能電池成本的降低。此外,我國的鋰離子電池生產裝備在“十二五”也有了顯著發展,雖然高端設備還需要從日韓或其它國家進口,但是許多完整、先進的生產線已經可以在國產設備為主的基礎上,適當引進關鍵設備或部件組成。由此,我國鋰離子電池規?;c自動化化水平逐漸與國際先進水平差距縮小。再有,隨著電池作為動力進入電動汽車,電池模塊與系統設計與制造成為重要的產業化內容,顯著帶動了電池管理系統等關鍵技術的研究、評價和應用。儲能電池系統也雷同,因此造就了一個更大的電池應用的產業群或產業鏈。

    3)產業自主創新體系逐步完善,自主創新能力顯著提升

    “十二五”期間,各個中、大型電池企業都建立了研制與中試條件完備的研究中心(或工程中心)與博士后工作站,建立了涵蓋高級工程師、千人計劃引進人才、博士、碩士及技術人員等構成的科技與產業技術發展以及質量控制人才隊伍,極大提升了新技術與新產品自主創新能力,申請專利數顯著增加、并在此基礎上不斷推出新產品與新技術,創建了我國企業獨有的一批知名品牌產品(數量超過20項)等。其中,標準圓柱形堿性鋅錳電池、智能儀表鋰亞硫酰氯一次電池、智能手機聚合物鋰離子電池等產品已經躋身世界頂級產品系列,后者大批量進入國際知名用戶如蘋果、三星、華為等配套應用(OEM)。

    “十二五”電池的技術進步也非常突出,表現為不僅各類電池產品的性能顯著提升,還開發出一批市場需求的新產品或系列產品。其中,智能手機鋰離子電池體積比能量由400-450Wh/L提升到650以上;鋰亞硫酰氯一次電池比能量達到400-500Wh/kg,而新一代鋰氟化碳一次電池比能量也突破了400Wh/kg;大容量LFP正極鋰離子電池比能量達到140Wh/kg,技術趨于成熟,正大批量應用于我國各類純電動車上(包括插電式電動車)和規模儲能系統上。在此基礎上,三元正極材料動力鋰離子電池比能量更達到180-200Wh/kg。此外,功率與能量混合型超級電容器/鋰離子電池比能量達到40-60Wh/kg、鉛碳電池(超級鉛酸蓄電池)深循環壽命超過數千次等。

    4)產業自動化水平顯著提升、確保產品質量穩定和創立知名品牌

    “十二五”期間電池行業的整體裝備水平普遍得到提高,大型及基礎較好的中小企業已基本實現自動化生產。典型的有堿性鋅錳電池自動化生產線;小型鋰二氧化錳及鋰亞硫酰氯電池裝配線;扣式鋰離子電池自動生產線;電動車鋰離子動力電池生產線以及高度自動化的起動鉛酸蓄電池生產線等。這里特別指出一下兩點:

    (1)圓柱形18650電池自動化生產線和大容量方形(含殼體式與鋁塑包裝)鋰離子電池自動化生產線不僅解決了電池產能(依賴速度)、而且對于提高單體電池產品制造一致性和組裝后使用的安全性起了極為重要的作用,同時也推進產品制造成本的降低。我國大型鋰離子電池制造企業不惜花大代價,實現這一自動化生產進程,為2020年新能源汽車發展提供了重要支撐。

    (2)許多企業(如我國的典型鋰一次電池和堿性鋅錳電池企業)的自動化生產線更是通過自主實踐、自主設計、自己加工組裝(或配合機械制造企業共同完成)、自己調試與改進完成的。其中部分關鍵部件依然需要進口,但是大部分已經可以國內自行配套。

    化學與物理電源行業通過產學研相結合和引進消化吸收再創新相結合,科技進步加快,自主創新能力得到加強,技術水平與世界先進水平差距已經顯著縮小,為將我國電池制造大國轉變為電池制造強國創造了良好的基礎。

    5)新型市場與新型電池技術發展推進了新型電池產業的逐步形成與穩步成長

    “十二五”期間,我國若干種新型電池產業化開始形成和穩步成長。其中包括超級電容器、液流電池、鈉硫電池和燃料電池。其它一些新提出的電池體系,諸如水溶液鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態電池等尚在研究中,走向應用或產業化尚需時日。

    “十二五”期間正值我國發展再生能源發電和智能電網呼聲高漲時刻,國家級與地區級大型儲能演示項目接踵而至,其中包括張北國家級儲能中心、南方電網儲能演示項目等。其中張北儲能演示一期工程含有鋰離子電池14MWh、液體流動氧化還原電池2MWh。上海也在世博會期間啟動了一座自行研制的鈉硫電池演示。浙江南都則參與了一系列海島再生能源鉛酸蓄電池儲能項目等。這些演示正在推動我國除鋰離子電池產業外的儲能電池技術發展與產業的形成,其中我國也已經誕生了若干家技術發展型液流電池企業和鈉硫電池企業。而幾家大型鉛酸蓄電池企業自主發展了新型鉛碳(或超級鉛酸蓄電池)電池產品,若干研究單位從事了其它新型儲能電池體系的研究與技術開發等。其中我國液流電池技術(包括關鍵材料技術)與產業發展走在國際前列,并且是以全釩液流電池為主。2014年,國內全釩液流電池生產與裝機量約為5.8MW??紤]其它液流電池,總裝機量約為6MW/12MWh(多為儲能時長為2h的系統)。

    “十二五”期間,國內研發和生產的超級電容器已經初步得到應用,如各種電動交通工具的輔助電源、UPS系統、電磁開關、安全氣囊、電站峰谷電力平衡、電動起重機的吊件位能回收等高功率用電場合。如上海11路公交定為超級電容電動車的示范線,開始了商業化運營。但一般行駛幾站后有一次短暫快速充電,以維持全線正常運行。

    受到我國科技部的大力支持,我國“十二五”燃料電池的研究工作依然方興未艾。國內也形成了幾家小型燃料電池企業,基本上是在技術發展的同時,提供市場需求的特殊電源產品,包括汽車動力電源。

    3、協會地位與作用顯著提升、協會工作得到重視、為企業服務與推進產業發展得到加強

    “十二五”計劃實施以來,我國電池行業不僅在我國國民經濟建設和國防現代化建設中發揮著越來越重要的作用(電池產業總銷售額已達到4000億元,其中化學電源2000億、太陽電池2000億),而且也確立了其世界電池生產大國的地位,其中太陽電池、鉛酸蓄電池與原電池產量皆系世界首位。由此,我國電池行業已經成為國民經濟中的重要產業,并在工業經濟中的分類由過去小類行業發展為中類行業,電池行業地位得到顯著提升。

    “十二五”期間在工業和信息化部主管部門領導下,中國化學與物理電源行業協會也加強了自身建設與主動向企業提供服務。其中,為應對激烈的國際市場競爭,組織企業研究應對“國際游戲規則”,積極主動參與應對國際貿易中的各種非關稅貿易壁壘,重視自主知識產權的建立和維護,并取得了初步成績。此外,積極協助或組織行業與國家相關標準制定與實施。如組織了鋰離子電池移動電源標準的制定與實施,在市場上收集不同廠家產品進行了對比測試,將結果反饋廠家,推進產品升級或改進后達標工作等。此外組織了一系列國內外電池技術與市場分析的交流活動,推進了產業技術升級與發展。

    三、“十三五”期間我國化學與物理電源行業面臨的機遇和挑戰

    經過“十二五”的新發展,我國化學與物理電源行業持續鞏固了世界最大電池生產國和出口國的地位。前面的市場分析表明,雖然全球發展趨向緩慢,但是化學與物理電源市場依然處于旺盛需求的態勢, 因此,我國電池行業“十三五”依然面臨難得的發展機遇,當然也面臨極為嚴峻的挑戰,分析如下。

    1、我國化學與物理電源行業面臨的機遇

    1)市場需求越來越旺,且比任何時期都好

    ①中國國內傳統消費電池(原電池與鉛酸蓄電池等)市場依然是世界最大的電池市場,將呈持續增長態勢,可以把這種市場特征定義為“穩中有升”;按5只原電池/人/年計,總數就將達到60余億只(實際上這個數字會進一步升高)。中國累計已有近2億輛電動自行車在運行,若平均每2年換一次電池,年度替換市場就達1億套(每套鉛酸蓄電池若為10Ah,36V,即360Wh。那么總計達到360億Wh!)

    ②中國部分消費電池有著固定的國外市場(特別是向發展中國家出口),這一出口市場一般也是穩中有升,如鋅錳電池、堿性鋅錳電池、錢幣式鋰原電池、小型鋰離子電池等。

    ③隨著我國正在推進的一帶一路計劃,國內外鐵路、汽車、交通、通信、UPS、醫療等都會有更大發展,對于各類電池需求(包括蓄電池與原電池)都會有更多需求。

    ④動力電池市場面臨新的更大增長,按照國家新能源汽車發展計劃,2020年我國純電動汽車和插電式混合動力汽車年生產能力達200萬輛,若按平均每輛30kWh計,總計需要動力電池600億Wh,已經超過了2014年全球鋰離子電池產量(5萬MWh)。如果還要考慮微混起停、HEV等的需求,那就更大了。

    ⑤可再生能源“十二五”規劃將風電作為可再生能源的重要新生力量,將太陽能作為后續潛力大的可再生能源產業。國家能源局《太陽能發電發展“十二五”規劃》提出:到 2015 年太陽能發電裝機將達到 2100 萬千瓦,到 2020 年,太陽能發電裝機達到 5000 萬千瓦。而“十三五”規劃擬將2020年太陽能發電裝機目標提高到1億千瓦。一旦再生能源大規模走向應用,經濟有效、簡便操作的儲能電池就變得迫在眉睫了。因為無論獨立供電還是并網,都需要儲能電池。顯然,再生能源的利用,將極大推動儲能電池產業的大發展,其需求總量必將是非常大的。

    ⑥一些新的用電器具或設備正在興起,也會對電池提出急迫的需求,如無人飛機、機器人等等。

    2)國家與地方政府的各項政策支持越來越強

    ①國務院把節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等產業確定為七大戰略性新興產業,其中的新能源、新材料、新能源汽車、新一代信息技術和節能環保等產業與電池行業密切相關,涉及到太陽電池、動力鋰離子電池、氫鎳電池、鋰一次電池、鉛酸蓄電池及相關的電池材料產業;

    ②我國《汽車產業調整和振興規劃》中提出了電動汽車產銷形成規模的重大戰略目標,明確在 2020 年之前實施千億元投資進行扶持,到 2015 年純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到 50 萬輛以上,2020年實現普及 500 萬輛新能源汽車;

    ③財政部、科技部、工業和信息化部、國家發展改革委聯合出臺《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》,實施私人購買新能源汽車補貼政策;

    ④國家能源局《太陽能發電發展“十二五”規劃》提出:到 2015 年太陽能發電裝機將達到 2100 萬千瓦,到 2020 年,太陽能發電裝機達到 5000 萬千瓦。而“十三五”規劃擬將2020年太陽能發電裝機目標提高到1億千瓦;

    ⑤國家科技十三五規劃對動力電池、燃料電池技術創新繼續給予重點支持。其中,動力電池的比能量(單體電池)300-350Wh/kg,成本1元/Wh等。

    3)行業由“大”做“強”的基礎越來越好,且顯示出天時、地利、人和的大好局面(見前面分析)

    顯然,未來5-10年我國化學與物理電源行業又迎來了一個更大發展的契機,關鍵是我們能否抓住機遇,在認清我們所面臨的嚴峻挑戰的基礎上,解決一個一個行業發展遭遇的技術與生產管理難題,取得質的飛躍,在2020年部分實現我國化學與物理電源行業由“大”變“強”和最終2025年全面實現我國化學與物理電源行業由大國轉變為強國的蛻變!

    2、我國化學與物理電源行業面臨的嚴峻挑戰

    用一句話概括起來說,“中國化學與物理電源行業在世界市場的競爭力不強,是行業發展面臨的最大挑戰”。就是說“市場蛋糕”很大,但我們如果競爭力不強,我們分到的“市場蛋糕”有限。特別是,正當我國電動汽車發展需要大批量使用動力電池之時,韓國三星與LG兩家大電池公司完成了在中國大規模電池生產線建設。他們的電池生產能力、性能水平、質量一致性、甚至價格都優于中國制造的電池。這樣,就連中國國內動力電池市場也會受到極大沖擊!我國電池行業競爭力不強的表現,可具體歸納如下。

    1)行業創新能力不足,具體表現為新技術的源頭大多在國外,自主推出的新產品較少,產品升級換代慢;

    2)產品性能或質量水平缺乏競爭性,具體表現為電池綜合性能或某項性能低于國外對手產品;或產品性能一致性水平難以滿足用戶配套(如電動車動力電池)要求等;

    3)企業規模不夠大、無法對抗國外大型跨國公司。表現為我國大型電池公司雖在成長中,但規模度不夠大。加之中小企業眾多(我國化學與物理電源產業相關企業的數量多達 4000 家)。內部相互惡性競爭嚴重,影響對外競爭力。

    4)行業中還保留了部分低檔產品,如原電池產品中的一次鋅錳電池的比重較大,不僅價格低廉,而且出口到歐美發達國家的比重較小,與國際高端客戶配套的量較少;

    5)關鍵材料滿足程度不夠,或使電池性能上不去,或降低采用率。故需進一步通過細致研究、材料生產控制等,以進一步改善材料性能,滿足或提高在高檔電池中的采用率;

    6)生產自動化程度和控制、管理存在缺陷或不足,顯著制約高檔電池成品率、一致性和成本;

    7)研究、生產與應用跟不上電動汽車等新能源汽車發展要求:動力電池市場需求量雖非常大,但電動汽車對電池性能及成本有著不斷升高的要求,電池技術水平認可度需要進一步提升,電源系統(模塊)標準化制造水平不高;電池循環耐久性、環境適應性需要接受實地實證與考核;利于電動汽車推廣應用的社會服務支撐體系尚在創建之中;

    8)節能降耗和廢舊電池回收再利用形勢嚴峻:廢舊電池回收再利用需要進一步規范和國家政策的大力支持。

    9)國內鋰電生產企業普遍缺乏對國際安全法規的認識,與國際上領先的鋰電池企業相比規范意識偏低;有些企業為了降低成本,低價競爭,不按照法規要求進行有關檢測(如UN38.3), 導致出口國外后被退貨和重罰。

    10)交通和安全監管部門對鋰電池運輸和倉儲缺乏有效的區別和管理。目前國內危險品運輸沒有區別鋰電池產品,統一按照?;窐藴首鳂I,要求過高,從而鋰電池運輸運輸成本過高,給企業增加了很大負擔。也導致相當一部分企業朦混運輸和倉儲,造成監管的漏洞和安全隱患。建議有關部門向國際上先進國家學習,細化產品和加以改進。

    四、“十三五”化學與物理電源行業發展規劃的指導思想、基本原則和主要目標

    1、指導思想

    以電池市場需求和國家新能源發展戰略為依據,科學發展、創新發展為主題,全面貫徹落實“中國制造2025”要求,大力推進化學與物理電源行業的自主創新、推進化學與物理電源行業全面轉型升級,大幅度提高行業的國際競爭力,實現2025年前“化學與物理電源行業全面由生產大國向強國轉變”的大目標。

    2、基本原則

    1)堅持科學發展和可持續發展,實現傳統產業和新興產業共同發展的要求

    化學與物理電源行業要實現結構調整,必須發揮科技在產業結構調整中的作用,加快科技進步和創新,為新一輪經濟增長提供引擎。堅持技術改造與技術創新相結合,依靠科技進步,把傳統電池產業的高新技術化與高新技術產業化緊密結合起來,帶動化學與物理電源產業的快速發展和產品的優化升級;根據國內外不同的消費市場,推進新型電池發展的同時,不排斥傳統電池產業的發展,以滿足不同層次的消費需求;通過扶優扶強,進一步培植優勢企業和優勢產品,提高電池產業的集中度,減少行業內無序競爭。

    2)重視資源節約和環境保護

    對于我國化學與物理電源行業來說,在快速發展的同時,要注重環境的保護,既要在生產過程中高度重視污染問題的解決,又要特別關注廢舊電池的收集和回收處理,這樣,既解決了電池生產中材料的循環利用,節約了資源,又為行業的健康發展創造了良好的外部環境。化學與物理電源行業中的鉛酸蓄電池、鎘鎳電池和含汞電池都是國家嚴格控制的六類有毒有害物質,因此,在“十二五”已經取得成效的基礎上,我國化學與物理電源行業應該進一步加強生產過程中的污染防治,確保杜絕有害物質的污染事故發生。要積極采取措施實現廢舊電池的回收處理,研究使用期滿動力鋰離子電池再利用可行性,千方百計提高資源的循環利用率。

    3)體現自主創新,加快結構戰略性調整的要求

    國家產業政策調整重點鼓勵推進低碳排放、循環經濟發展的“綠色新能源”產業的發展,鼓勵自主知識產權的建立,加快新型動力電池、儲能電池和可再生能源的發展。

    4)體現以市場為主導,加強宏觀調控政策的導向作用

    堅持擴大國外市場和對外開放。擴大國外市場的著力點從注重出口量的擴大向注重產品質量和檔次的提高轉變;對外開放從注重“引進來”向更加注重“走出去”轉變。鼓勵和支持有條件的企業到有資源優勢和市場優勢的國家和地區辦廠。充分利用國內外兩個市場,提高國際競爭力。

    3、發展目標

    1)行業主要產品產量、銷售額與出口額增長目標

    新能源產業作為國家“十三五”重點發展領域已無懸念,化學與物理電源產業是新能源產業的重要組成部分,“十三五”期間仍將保持持續、快速增長,其中傳統的化學電源將進入平穩發展期,產業增長重點在“動力電池、儲能電池和傳統電池應用”三大領域,增長貢獻率較大的主要電池品種有新發展IT、純電動車動力與儲能鋰離子電池和新型液流電池等;傳統汽車和新型汽車起停以及通信應用鉛酸蓄電池(含鉛碳電池等)和不斷擴展應用的鋰一次電池。2020年,我國化學與物理電源行業中的化學電源產品總產值將達到4000-5000億元左右,年平均增長率10-20%;鋰離子電池、鉛酸蓄電池將持續成為化學與物理電源行業的支柱產業,鉛酸蓄電池保持平均8-10%增長,鋰離子電池年平均增長率20-30%;我國化學電源出口仍將保持持續快速增長的態勢,年平均增長率10-15%,出口品種增加,檔次提高,鋰離子電池將占出口總額的 55%以上。“十三五”末,我國化學電源主要產品的產量、銷售收入和出口額目標分別見表 7、8、9。

    2)行業競爭力目標

    韓日中鋰離子電池OEM市場比例提升至40%;鋰原電池市場份額超過50%;電動車動力電池市場量世界第一,安全運行無電池事故;

    3)行業資源循環回收利用目標:

    鉛酸蓄電池安全回收率98%;動力電池安全回收再利用率達100%;

    4)大型企業成長目標超500億元銷售收入企業 1-5個;超300億元銷售收入企業10個;

    5)知名產品品牌目標:

    進入世界知名品牌,原電池5-8個;蓄電池8-10個;液流電池1個;超級電容器1個;

    6)自主創新能力提升目標:

    新增企業級、地方級與國家級研究中心數量超過“十二五”末的一倍;

    研究投入超過“十二五”末的一倍;

    專利申請超過“十二五”末的一倍;

    研究隊伍中新吸收及自己培養的各類型中青年人才增長一倍;

    五、“十三五”化學與物理電源行業主要任務和發展重點

    1.“十三五”化學與物理電源行業主要任務:

    歸納起來,十三五化學與物理電源行業的主要任務就是:抓住市場與政策機遇、突出抓好發展重點、突破關鍵技術和技術創新,千方百計提高行業(企業)競爭力,努力完成與超額完成行業“十三五”規劃各項目標,為2020年實現部分電池產業由電池制造“大”國向電池制造“強”國的轉變,并為“十四五”(2025年)實現化學電源行業全面由電池制造“大”國向電池制造“強”國轉變的宏偉目標打好堅實基礎。

    2.“十三五”期間化學電源行業發展重點

    1)鉛酸蓄電池產業

    ①繼續支持國家的許可證制度實施,重點推進取證產業的升級(提升先進裝備、強化清潔生產、推行量化管理)與產品升級(合格率98%),鞏固我國鉛酸蓄電池世界產量第一地位,力爭出口在有序競爭中擴展(年均增10%),并不斷發展壯大國內市場(年均增10%),包括可能起步的起停應用市場等;重視與促進超大規模企業(或企業聯合體)形成與發展、推動企業創新技術與產品、知名品牌以及高端人才隊伍的培育或培養,不斷夯實行業做“強”的基礎。

    ②繼續支持電池無害回收利用與清潔生產設備的關鍵技術攻關,盡快完善鉛酸蓄電池清潔生產設備改造與無害回收利用改造,支撐鉛酸蓄電池產業與產品升級以及成本降低,建立起若干個清潔生產示范線或基地,推進該產業得到政府、社會公眾的認可。

    ③發揮我國在鉛酸蓄電池新技術研究方面已有的基礎與優勢(成果、人才隊伍、國家經費支持等),通過技術創新研究,努力提高鉛酸蓄電池比功率、比能量,延長其循環壽命與使用壽命。其中包括加快卷繞式電池、超級電池(含鉛碳電池)、增強型富液電池以及改進型AGM電池的技術完善、驗證和開拓市場(HEV起停系統應用、儲能應用等),同時,盡快突破雙極性和電極輕量化關鍵技術等。由此,為做“強”我國鉛酸蓄電池行業提供技術支撐。

    2)鋰離子電池產業與產業鏈

    ①重點推進產業升級(提升先進裝備、強化先進控制與推行先進管理)與產品升級(小型鋰離子電池體積比能量提升20%,達700-750Wh/l,動力電池單體比能量200-250Wh/kg),提升我國小型鋰離子電池在中日韓市場地位的比例至35-40%),力爭出口在有序競爭中擴展(年均增10%),在國家新能源汽車有利政策支持下,保持國內市場高速發展(年均增20%);并且重視與促進超大規模企業(或企業聯合體)形成與發展、推動企業創新技術與產品、知名品牌以及高端人才隊伍的培育或培養,不斷夯實產業做“強”的基礎。

    ②繼續支持關鍵材料與關鍵設備的關鍵技術攻關,盡快完善鋰離子電池產業鏈建設,支撐鋰離子電池產業與產品升級以及成本降低,其中關鍵材料主要包括高鎳NMC與NCA、高電壓尖晶石結構LMO、層狀結構富鋰NMC、以及橄欖石結構LMP、LMFP等以及硅基負極材料,功能電解質材料、固態電解質材料、含涂層隔膜或新型隔膜、功能粘合劑、阻燃電解質等;關鍵設備主要包括全自動電極設備、全自動高精度電池、電池模塊組裝設備、全自動高精度電池化成設備、全自動高精度電池分類檢測設備和電池模塊內部缺陷檢查設備等。積極推進鋰離子電池行業智能制造工作,建成5-10個數字化工廠。

    ③發揮我國在鋰離子電池研究方面的優勢(成果、人才隊伍、國家經費支持等),突破300-350Wh/kg、循環壽命2000次和成本1元/Wh的電池關鍵技術。

    ④持續支持新型電池體系的創新基礎與技術研究,目標是發展更高比能量和低成本電池技術,包括新一代鋰離子電池材料體系、全固態鋰或鋰離子電池、金屬鋰電池(Li/S與Li/空氣)、多價金屬與反應材料體系等。通過這些研究,為我國實現最終的鋰離子電池“強”國地位轉變提供支撐。

    3)金屬氫化物鎳電池

    ①重點推進產業升級(提升先進裝備、強化先進控制與推行先進管理)與產品升級,在國家新能源汽車有利政策支持下,力爭實現國產動力電池在HEV市場份額的增長。

    ② 繼續支持關鍵材料與關鍵設備的關鍵技術攻關,盡快完善金屬氫化物鎳電池產業鏈建設,支撐金屬氫化物鎳電池產業與產品升級以及成本降低,其中關鍵材料主要包括泡沫鎳、球形Ni(OH)2,電解質材料、隔膜、功能粘合劑等;關鍵設備主要包括全自動電極設備、全自動高精度電池、電池模塊組裝設備、全自動高精度電池化成設備、全自動高精度電池分類檢測設備和電池模塊內部缺陷檢查設備等。

    ③ 發揮我國在金屬氫化物鎳電池研究方面的優勢(成果、人才隊伍、國家經費支持等),突破金屬氫化物鎳電池新材料技術以及動力與儲能應用電池關鍵技術等。

    4)鋰原電池

    ①重點推進產業升級(提升先進裝備、強化先進控制與推行先進管理)與產品升級,力爭出口在有序競爭中擴展(出口額年均增10%),在國家新能源汽車有利政策支持下,保持國內市場持續發展(產量年均增20%);并且重視與促進大型企業(或企業聯合體)形成與發展、推動企業創新技術與產品、知名品牌以及高端人才隊伍的培育或培養,不斷夯實產業做“強”的基礎。

    ②繼續支持關鍵材料與關鍵設備的關鍵技術攻關,盡快完善鋰原電池產業鏈建設,支撐鋰原電池產業與產品升級以及成本降低,其中關鍵材料主要包括納米CFx材料、FeS2材料、薄型金屬鋰帶、高活性碳材料、高性能隔膜、有機電解質、高純度SOCl2等;關鍵設備主要包括全自動電極制造(涂膜或PTFE粘合電極)設備、全自動高精度電池組裝設備、全自動高精度電池分類檢測設備和電池模塊內部缺陷檢查設備等。

    ③發揮我國在鋰原電池研究方面的優勢(成果、人才隊伍、國家經費支持等),突破鋰原電池關鍵技術,比能量提升至400Wh/kg—Li/CFx+MnO2)、貯存壽命增至10年以上;低溫-40℃下可獲得常溫容量的80%等。

    5)堿性鋅錳與鋅錳一次電池

    ①重點推進普通鋅錳電池產業升級,提升堿錳電池比例至60%。力爭出口在有序競爭中擴展(堿錳電池出口額年均增5%),同時保持國內市場持續發展(堿錳電池產量年均增6%);并且重視與促進大型企業(或企業聯合體)形成與發展、推動企業創新技術與產品、知名品牌以及高端人才隊伍的培育或培養,不斷夯實產業做“強”的基礎。

    ②繼續支持關鍵材料與關鍵設備的關鍵技術攻關,盡快實現堿性鋅錳電池隔膜國產化;實現全自動高精度電池、電池模塊組裝生產線、全自動高精度電池分類檢測設備國產化。努力推進建成我國第一條無人值守智能電池示范生產線。

    ③支持我國在鋅錳電池方面的持續研究,突破一次鋅錳電池降低鉛含量的技術和扣式堿錳和鋅銀電池的無汞化技術。同時盡快解決制造堿性鋅錳電池鋼殼所用的鋼帶國產化問題等。

    6)燃料電池

    繼續構建和完善我國燃料電池的技術創新平臺,鼓勵質子交換膜燃料電池,直接甲醇燃料電池等小型實用燃料電池的開發與應用;支持燃料電池的技術創新,努力降低成本,在關鍵技術和產業化方面有所突破,形成具有自主知識產權的專有技術;拓寬小型燃料電池系統的應用領域和燃料電池在電動車上的示范運營。為形成完整的應用產業鏈,需要抓緊:

    ①發展低成本制氫與高容量儲氫技術研究與演示應用:制氫技術包括大規模煤氣化制氫和可再生能源制氫研究;高容量儲氫技術包括輕質超高壓儲氫瓶和新型高比容量儲氫材料研究等;在以上基礎上,考慮實施城市供氫網系統研究及示范。

    ②燃料電池本體與材料技術:開展催化劑、電解質膜等關鍵材料以及電極、雙極板等關鍵部件的基礎研究和工程開發;發展燃料電池堆、燃料電池輔助裝置、燃料電池發動機等系統集成技術,并推進其產業化和市場規模演示;

    ③燃料電池電動汽車動力系統技術:研發應用于電動車、電力、通訊和國防等領域的氫/空氣燃料電池系統,并進行演示評價。

    7)特種電池

    ①努力創建獨樹一格的或世界一流的特種化學電源產業,包括貯備電池、航天蓄電池與原電池以及電源系統;其中,全面推進鋰離子電池在衛星上的全面應用,應用的單體電池比能量達到140Wh/kg。在研的下一代電池比能量達到180-220Wh/kg;鋰氟化碳一次電池比能量突破600Wh/kg等。

    ②努力創建獨樹一格的或世界一流的特種物理電源產業,包括航天高效太陽電池與方陣、柔性薄膜太陽電池(大面積、高效率14-16%,AM0,25℃)與方陣以及空間電源系統。

    8)超級電容器及其它新型蓄電池

    ①鼓勵超級電容器產業化技術的研究與開發,擴大應用試驗;推動超級電容器與電池技術的合作,加強超級電容器與電池混合使用應用系統的研究,包括內混合系統如超級電池等,逐步實現產業化,為電動車提供新型的動力源,拓寬超級電容器的應用領域。加強創新研究,從材料體系和新概念入手,不斷提高超級電容器的比功率與比能量(3-5kW級/kg,40-60Wh/kg );

    ②努力推進液流電池產業擴展,在規模儲能市場找到自己的定位,實現市場擴展,達到600MW總規模;

    ③努力推進新型自主知識產權的鋰離子水溶液電池、快速表面反應超級電容器等的研究進程;加速新型全固態電池、鈉離子電池等技術研究與應用攻關。逐步實施相應電池產業化進程。

    9)電池先進制造設備

    已含在各類電池中,但是應該給予特別重視,因為它是保障中國電池行業從“大”變“強”的基石。

    10)電池回收與再利用(含資源回收再利用)

    ① 鞏固鉛酸蓄電池許可證制度實施成果,實現全部鉛酸蓄電池無害回收處理再利用;

    ② 加強鋰離子電池再利用研究,確立再利用標準,實現其再利用;同時,加快研究對不能直接再利用電池的資源回收方法,建立可行的回收制度與資源再利用體系。

    六、主要措施和政策建議

    1、提高自主創新能力,為化學與物理電源行業振興和發展注入新的動力

    完善化學與物理電源行業的創新體系、提高自主創新能力,繼續推進企業的技術改造,幫助企業提高創新能力和創新條件。促進行業基礎研究成果與工程化、產業化的銜接,提升產業核心競爭力。支持科研院所積極開展綠色二次電池、可再生能源新體系的研究,使我國在新型電池研究開發中取得更多的自主知識產權。通過組建行業聯盟或技術協作聯盟等形式,推進電池與上下游產業鏈的合作,如鋰離子動力電池與電動自行車、電動汽車、電源管理系統等領域的交流與合作,組織攻關,提高產品技術水平,促進推廣應用。

    2、加強行業引導,優化產業布局,構建產業保護和經濟安全體系

    提高行業整合能力,培植優勢產品和優勢企業,擴大產業規模,提高科技含量和附加值。通過引導企業并購與重組,提高產業集中度,培育和鼓勵骨干企業做大做強;完善市場、環保等優勝劣汰機制,通過行業規范(準入條件)的提高,促使電池企業規?;鸵幏痘乐挂缓宥?;加快電池產業集群的培育,形成和完善產業鏈,提升我國電池產業的整體水平。

    3、積極推進行業節能減排和清潔生產,實現可持續發展

    支持企業加強環境保護和實施清潔生產,研究和建立廢棄電池回收和再利用體系。實現鉛酸蓄電池生產從鉛冶煉到回收再生形成封閉式循環;逐步形成鉛酸蓄電池“誰生產、誰回收”的運行機制,鼓勵鉛酸蓄電池骨干企業履行社會責任,向廢鉛酸蓄電池回收再生產業鏈延伸,從源頭上控制污染風險;推廣電池生產和回收再生“節能減排”新技術;制訂和推廣電池環境標志產品標準,提高電池行業環保準入門檻;支持電池回收再生產業政策的研究;推動以環境保護、資源利用為目的的電池回收、再生技術的研究與產業化,實現有效化管理。

    4、積極引導企業開辟新的國際市場,研究和應對國外技術貿易壁壘

    堅持出口市場多元化,降低國際市場高度集中的風險,實現出口國家和地區的“多國化”,積極開拓新興市場和潛在市場。鼓勵自主品牌產品出口,提高檔次和附加值,逐步減少加工貿易,實現結構優化。拓寬國際合作渠道和領域,發揮行業協會協調組織作用,以龍頭企業帶動實施走出去的戰略,到有電池材料資源和市場資源的國家和地區辦廠。進一步研究應對和消除國外技術貿易壁壘對我國電池產業的影響,在提高自主創新能力的同時,按照WTO 規則,構建有效的產業保護和經濟安全體系;高度重視 WTO 游戲規則的研究和知識產權保護,積極消除國外技術壁壘和反傾銷等貿易壁壘對我國電池產業的影響。

    5、實施積極的產業政策引導,保證產業健康有序發展

    對電池產業發展實施政策引導,通過制定有關法律法規,促進污染嚴重、浪費資源和高耗能的產品逐步退出市場,引導高新技術產品形成產業規模,提高國際市場占有率。為推進動力電池和儲能電池產業化技術的突破,建議政府借鑒美國、日本等國的經驗,將動力電池、儲能電池及關鍵材料繼續列為國家重大產業化項目,資助有條件的企業和科研院所通過產學研結合實施技術突破和產業化。建議出臺鼓勵擴大新型動力電池(包括鋰離子電池、氫鎳電池、新型鉛酸蓄電池等)和太陽電池等國內消費的產業政策,如稅收優惠、政府補貼等,以推動市場的啟動和節能減排;建議出臺鋰離子電池電動自行車補貼政策,推動鋰離子電池電動自行車的普及。建議對“十三五”期間重點和優先發展的電池產品、材料及裝備的研究開發和產業化給予政策上的支持,對高新技術產業化重點項目給予專項資金資助,國家風險投資向新型電源項目傾斜。建議建立太陽電池多晶硅材料、鉛酸蓄電池、電池回收再生企業的準入制度,提高電池行業的能耗和環保準入門檻;對已有的企業也要建立優勝劣汰機制,讓不符合節能和環保要求的企業退出市場或通過整合、整改等實現達標生產。建議規范電池行業相關的標準化技術委員會,明確各自的分工,形成科學、合理和可行的電池及材料標準體系,規范行業的標準化工作。

    6、在“十三五”行業面臨重大發展機遇與嚴峻挑戰之際,努力做好行業協會的服務工作:

    除了發揮好政府與行業的橋梁作用外,“十三五”行業協會搭建四大平臺,以便為行業成員做好服務,推動“十三五”行業規劃順利實施。

    1)搭建行業信息平臺,協會及時發布相關政策和行業信息,便于企業第一時間了解政策導向和行業發展趨勢,使其在產業導向、行業重大技術開發、聯合應對國際貿易壁壘、提高行業在國際市場的話語權等方面發揮重大作用。

    2)搭建行業技術或學術會議平臺,協會定期或不定期組織技術與市場交流活動,讓行業內直接了解到國內外最新研究動態與技術成果。同時也給國內企業或研究單位及時發布自主研究成果的機會。協會更希望通過這些交流活動平臺幫助企業或單位物色和培養技術領軍或學術帶頭人。

    3)搭建國內外行業名牌產品收集與檢測對比平臺

    為了配合電池由大做強,行業協會決定在十三五開展電池產品抽查、測試對比和評價工作,通過實際數據推進我國電池企業永不懈怠、持續發展的信心與決心。

    4)搭建行業數據收集與分析平臺

    十三五期間,行業協會期待與會員單位一起繼續做好行業數據統計工作,及時收錄數據,用季報、半年報和年度報的形式傳達給會員單位。

    “十三五”期間,我國化學與物理電源行業不僅面臨著新的有利于產業發展的外部環境,循環經濟、低碳經濟的新型工業化發展方向將推動我國電池產業保持持續、快速增長,新材料、新能源和新能源汽車等戰略性新興產業的發展,將加快化學與物理電源產業的結構調整,同時我國化學與物理電源行業的發展也面臨著資源短缺、貿易保護、節能減排等許多新矛盾和新要求,機遇和挑戰并存?;瘜W與物理電源行業仍是一個充滿生機的朝陽產業,只要我們的思路對頭、謀劃得當、措施有力,就能實現健康、持續發展。

    中國化學與物理電源行業協會

    2016年 1 月 18 日

    附件:“十三五”化學電源行業主要電池領域重大(或重點)項目建議

    (一)原電池領域的重大項目:

    1、高比能量(600-700Wh/kg)的鋰原電池材料(以CFx為基礎,也包含其它新型高電壓/高比容量正極材料等)與電池研究中的重要基礎問題與關鍵技術;

    2、薄型與超薄型(含薄膜電池)鋁塑封包裝(或稱紙片式電池)鋰電池材料、工藝與生產技術研究以及推廣應用;

    3、堿性鋅二氧化錳電池性能提升的相關材料、工藝與生產技術研究;

    4、堿性鋅二氧化錳電池全自動無人值守生產線示范(120-240ppm,產品合格率超過99%,);

    5、鋰錢幣電池(Coin cell)全自動無人值守生產線示范(240-360ppm,產品合格率超過99%,);

    6、標準圓柱形鋰原電池全自動組裝示范生產線(120-240ppm,產品合格率超過99%);

    7、鋰原電池電極自動生產線(新型自動涂膜-Coating技術);

    8、原電池自放電評估方法及電池擱置壽命預期方法(包括模擬仿真等,建立企業累計的數據庫);

    9、國產原電池名牌產品與國際同類產品的收集與對比檢測,建立行業級共用數據庫;

    10、超薄型金屬鋰帶的加工技術與設備系統(鋰帶厚度:10-100微米可調,均勻性符合要求)注:系金屬鋰蓄電池與薄膜鋰原電池共同需求;

    11、高比能量金屬空氣電池新技術發展;

    (二)蓄電池領域的重大項目:

    鉛酸蓄電池

    1、鉛酸蓄電池新技術(鉛碳、卷繞、雙極性、泡沫石墨等新技術研究或技術完善研究)、新工藝(針對提高利用率的鉛粉工藝、固化工藝改進等)、新產品(起停系統電池等)與新應用(起停、吊車能量回收等)研究;

    2、超高標準鉛酸蓄電池清潔生產、自動化生產線示范(清潔度超過國家標準許

    可度30%);

    3、超高標準鉛酸蓄電池全密閉清潔回收系統示范(環境中-周邊廢水或空氣中無有害物檢出);

    4、國產鉛酸蓄電池名牌產品與國際同類產品的收集與對比檢測,建立行業級共用數據庫;

    5、鉛酸蓄電池產品應用跟蹤調查與有效回收的措施研究;

    堿性蓄電池

    6、堿性蓄電池(金屬氫化物鎳電池和特殊應用鎘鎳電池)新技術、新工藝、新產品與其生產技術以及國產化替代進口產品應用研究

    --針對我國地鐵、高鐵、航空等的迅猛發展需求,滿足國內產品替代要求

    7、金屬氫化物鎳電池比能量提升、比功率提升以及壽命延長的關鍵技術研究(針對混合電動車輛與儲能等);

    鋰離子電池

    8、新一代鋰離子電池材料研究、評價、生產與應用;

    9、超過750Wh/L能量密度鋁塑膜封裝鋰離子電池研究與開發以及規?;a與應用;

    10、國產3C用鋰離子電池名牌產品與國際同類產品的收集與對比檢測,建立行業級共用數據庫;

    11、薄型與超薄型(含薄膜電池)鋁塑封包裝(或稱紙片式電池)鋰離子電池材料、工藝與生產技術研究以及推廣應用;

    12、純電動車用300-350Wh/kg(單體)、循環壽命3000(80%DOD)次以上,成本低于1元/Wh、安全型鋰離子電池研究與開發;

    13、高比功率(3000W/kg-10S、高比能量混合型(200-250Wh/kg)、長循環壽命(5000次,60%DOD)鋰離子電池研究與開發(應用于PHEV);

    14、長壽命(15-20年)儲能型鋰離子電池研究與開發及其評價系統(含仿真等);

    15、超高功率起停系統用鋰離子電池研究與開發(低溫啟動:-30℃下冷啟動電流,高于700A);

    16、全自動鋰離子電池關鍵材料生產線(正極、負極、隔膜、電解質)示范項目;

    17、聚合物電池全自動化示范生產線(含裝備與工藝);

    18、圓柱型電池全自動化示范生產線(含裝備與工藝);

    19、大容量殼體式電池全自動化示范生產線(含裝備與工藝);

    20、大容量動力電池安全評價研究(包括仿真、測試等),建立數據庫;

    21、動力電池系統設計(熱、機械、電、控制等)與評價研究(包括仿真、測試等),建立數據庫;

    超級電容器

    21、新型超級電容器體系重要基礎問題與關鍵技術(比能量超過50Wh/kg、比功率超過10kW/kg)等;

    22、超級電容器與其它電池混合體系的應用研究與評價方法研究;

    23、超級電容器及其關鍵材料的生產裝備與工藝研究;

    液體流動氧化還原電池

    24、新型液流電池體系重要基礎問題與關鍵技術等;

    25、液流電池的應用示范研究與評價方法研究,建立數據庫;

    26、液流電池及其關鍵材料的生產裝備與工藝研究;

    新型蓄電池體系

    27、高比能量(400Wh/kg)、長壽命(500次,100%DOD, 容量保持率80%)鋰硫電池體系重要基礎問題與關鍵技術;

    28、高比能量(500Wh/kg)、長壽命(300次,100%DOD, 容量保持率80%)鋰空氣電池體系重要基礎問題與關鍵技術;

    29、新型低成本(含鈉離子、水溶液鋰離子、鋅離子電池體系等,單體電池水平:0.5元/Wh)長壽命(10000次以上,100%DOD, 容量保持率80%)儲能電池重要基礎問題與關鍵技術;

    30、安全型全固態電池重要基礎問題(高導電率材料、電極/電解質交界面等)與關鍵技術;

    31、多價金屬與化合物材料電池體系的重要基礎問題與關鍵技術;

    (三)燃料電池領域的重大項目

    1、低成本、長操作壽命燃料電池材料體系的重要基礎問題與關鍵技術;

    2、燃料電池性能提升與成本降低研究(低溫啟動、運行壽命延長至3000小時以上、成本降低等);

    3、燃料電池的工藝優化與自動化生產技術;

    4、燃料電池示范運行壽命評價,建立數據庫;

    (四)軍用特種電池領域的重大項目

    1、熱電池新體系基礎研究(含低熔點電解質與新型正負極材料);

    2、熱電池新工藝研究(涂覆工藝制備熱電池電極片);

    3、鋅氧化銀儲備電池新技術研究;

    4、高比特性金屬鋰貯備電池研究;

    5、高比能量、長壽命航天用鋰離子電池研究;

    6、復合電源(不同電池間或與超級電容器或不同電極復合)概念與基礎創新技術;

    7、軍用燃料電池技術應用研究(包括潛艇AIP動力等)。


    (審核編輯: 智匯小蟹)

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