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中国2020动力电池研究目标

来源:未知 作者:admin 时间:2018-11-08 10:32

    上汽集团前瞻技术研究部程伟表示,从汽车用户角度、行业角度看,燃料电池车和纯电动是相互补充的,是燃料电池和锂电电池的关系。短期来看是一个补充关系,因为对燃料电池车动力系统架构仍然需要动力电池,启动的时候辅助系统需要高压的供电,在车辆制动的时候能量回收需要动力电池,动态加速也需要动力电池的补充。燃料电池和纯电动在中长期来讲还是竞争关系。
  在9月举办的2018全球未来出行论坛上,不少车企谈到对锂电池和氢燃料电池相结合的“电电混合”汽车的探索。同济大学汽车学院教授章桐在接受记者采访时表示,针对目前国内燃料电池功率普遍偏小的现状,“电电混合”是当下较为适合中国国情的发展路线。
  此前,也有国内某电池专家在一次会议上提到,做燃料电池的人完全可以考虑电电混合或者是做一个增程式的燃料混合动力车。氢燃料电池汽车与纯电动汽车两条发展路线并非是绝对平行的,两者也可有交集,实现两种路线的优势互补。这一电池的技术路线是高比能锂离子正极(镍钴锰)和锂金属负极。2017年这一项目已经实现了309wh/kg,但循环次数只有275次;2018年,已经实现350wh/kg,循环次数150次。
  Battery500计划进展,Battery500计划联合国家实验室、大学和产业界共同攻关。当时,IBM、特斯拉都参与其中。
  德国:动力电池要Made in German
  Herbert Zeisel介绍,德国对于动力电池研发也非常看重。该国把动力电池研究看做确保技术主权、加强创新能力的重要因素。
  德国还发起了电池研发的资助计划。在行动计划中,计划要简化研究成果向产业应用转化,以及实现电池“德国制造”(Made in German)。具体执行方面,这一计划将价值链上下游的参与者都串联起来,从上游的材料、到正极、负极、隔膜、电解质、电池制造商、电池包制造和主机厂。HerbertZeisel认为,德国在电池整个价值链的诸多部分都都处在一个好位置。在纯电动、氢燃料电池汽车规模推广和普及仍需诸多技术、基础突破的当下,“电电混合”这一技术路线呼声渐高。中国在这一技术路线上起步并不晚于国外。在去年年底举行的第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会上,长江公交“氢”装上阵,实现动力电池与氢燃料电池“电电增程”方式的商业化运营。
  国内锂电池产业拥有一定优势,发展“电电混合”技术路线较为实用,也更具经济性。通过与锂电池结合,能在合理的范围内适当降低燃料电池系统的功率,从而起到降低产品成本的目的。
  业内人士指出,燃料电池存在动态响应速度慢问题,当车辆的运行状态在极短的时间内发生急剧变化(如起步、急加速),动力系统往往无法达到车辆所需的功率,但锂电池恰好就能解决这些问题。由锂电池提供车辆加速、减速等非稳态下所需的大功率,而燃料电池则用来提供稳定工况下的输出功率。“电电混合”能通过锂电池解决电动汽车的电控问题,同时用氢燃料电池来解决电动汽车的续航问题。新能源汽车板块相关标的实现净利润216亿元,同比增长13.1%。其中,上游原材料板块继续保持收入和利润高增长;由于补贴退坡,动力电池公司业绩承压。但从环比情况看,第三季度原材料降价但电芯价格未出现明显波动,使得电池企业盈利水平有所回升。
  据华金证券统计,今年前三季度,新能源汽车板块相关标的整体实现营业收入2318亿元,同比增长23.1%;实现净利润216亿元,同比增长13.1%。单看第三季度,实现营业收入866亿元,同比增长10.1%,实现净利润75亿元,同比增长6.5%。
  具体来看,上游原材料板块前三季度继续保持收入和利润的高增长。前三季度该板块整体实现营业收入409亿元,同比上升28.8%;实现归母净利润约105亿元,同比提升59.8%。营收以及归母净利润均在各个环节中排名居前。但从环比情况看,原材料板块第三季度实现净利润25亿元,较第二季度下降37%左右。
  上游板块利润增长与原材料价格涨跌息息相关。分析人士指出,今年以来,锂钴价格虽然波动较大,但平均价格仍高于去年同期。受近期原材料价格下跌影响,第三季度净利润环比下降。
  中游(正负极+隔膜+电解液)板块,前三季度实现营业收入542亿元,同比增长23.2%;实现归母净利润52亿元,同比增长23.4%。电芯板块前三季度实现营业收入393亿元,同比增长26.9%;实现归母净利润35亿元,同比下降23%
  华金证券分析师指出,由于补贴退坡,导致产业链上的标的公司的毛利率处于下降通道,未来两年行业将处于洗牌期,大部分动力电池以及中游(正负极+隔膜+电解液)公司的业绩仍将承压;相关子产业链技术型龙头公司有望通过内生外延的方式做强做大。在上游材料价格下调的背景下,业绩有望阶段性超预期增长。
  值得注意的是,从环比看,第三季度电芯行业营收和利润环比增速均较高,分别为34.9%和129.3%。分析人士告诉中国证券报记者,主要在于三季度以来原材料降价但电芯没降价,使得电池企业盈利水平回升。
  以宁德时代为例,三季报显示,宁德时代第三季度实现营业收入97.76亿元,较第二季度环比增长73%,高于第二季度52%的环比增速;实现净利润15.72亿元,较第二季度环比增长162%,远高于第二季度28%左右的环比增速。 中国2020动力电池研究目标,也由电动汽车的目标倒推而来。到2020年,A0级电动汽车能耗要达到10kwh/百公里;A0级电动汽车总成本,可以和燃油汽车竞争。
  在电池方面,无疑需要提升电池的性能,主要在于能量密度、电池寿命、成本控制、梯次利用和回收。同时,电池的安全管理能力也需要提升。
  欧阳明高介绍了在高比能量、低成本电池(300wh/kg,100$/kwh)研究上,目前中国的进展。
  中国动力电池路线图,这就是他此前透露的、科技部新能源车重大专项动力电池专项研究。CATL、力神和国轩,采用高镍正极和硅碳负极。欧阳明高评价,一些性能已经接近应用要求,但安全性能还没有完全达到国标要求。
  他举CATL的研究数据表明,能量密度达到304瓦时/公斤,循环寿命在25℃时可达1200次,在45℃时可达800次。
  至于2020年之后,欧阳明高透露,中国动力电池2025年能量密度目标400wh/kg,材料体系应该是富锂锰基正极+高比能硅碳负极;2030年,能量密度目标是500wh/kg,材料体系方面,正负极仍是富锂锰基正极+高比能硅碳负极,但是电解液将演变为固态电解液。
  美国:降钴或去钴着力降低成本,David Howell介绍,美国能源部的研究着重于电池材料革新、电芯电化学优化、增强可持续性和降低成本。
  具体的战略目标是:到2022年9月,电池包的成本要降到150$/kwh(2018年是197$/kwh)。方法是:有效降低或者解脱电池对重要材料的依赖,比如说钴,以及回收利用动力电池材料。同时,他们也希望能够研发出15分钟充满的安全电池。
  在这样成本提升的过程当中,技术路线和各国差不都,从目前的石墨/高压镍钴锰,到硅/高压镍钴锰,最后过渡到锂金属电池或者锂硫电池——大约在2030年,电池包成本降到80$/kwh。
  降成本的最重要手段就是低钴或者无钴。低钴主要的技术路线是高镍811,寻求用锰、镍、钛来替代钴。去钴则是镍锰、铁锰、铝镍作为正极等方向。
  看起来美国的动力电池研究更追求降低成本,对性能提升不那么重视?David Howell还介绍了Battery500计划。2016年7月,当时的奥巴马政府宣布发起了Battery500计划,用五年、投资额5,000万美元,打造能量密度500wh/kg,循环寿命1000次的电芯。
  在10月举办的中韩汽车论坛上,中国汽车工程学会、宇通、上汽等代表提及这一课题。中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华表示:从技术上来说,这几年形成一个比较有规模特色的,用“电电混合”动力系统,就是燃料电池和电池的混合,这是目前比较符合燃料电池的发展水平,也符合燃料电池的技术特点,特别在商用车上。从2015年、2016年以来,到目前在氢能燃料电池发展,地方热情高于中央。很多是地方推动的研发和应用发展。
  宇通客车燃料电池开发高级经理李飞强表示,宇通在做一个动力系统参数的匹配,以公交工况为例,计算出驱动系统平均功率,包括动力性的匹配动力性的功率,最后达到燃料电池和动力电池最优的匹配。能量管理方面基于燃料电池动力系统耐久性多约束条件分析,研究电电混合动力系统多层工作模式划分机制,通过基于滞环区间的有限状态能量管理控制技术,提升动力系统的耐久性。
  
  以长江电动客车作为开发平台的广东泰罗斯汽车动力系统公司已通过国家强制性测试,进入国家氢能车公告目录并进行小批量生产。明年将形成批量生产能力。
  氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源。从目前看,新能源车主流方向是纯电动,但从未来看,氢动力应该是终极之路。自2015年丰田推出“未来”、本田推出“清晰”、现代推出“NEXO”氢燃料电池汽车量产后,日韩汽车企业的超前行动对汽车行业冲击很大,中国开始追赶。
  业内人士认为,“电电混合”并不是过渡阶段的技术路线,这一路线将长期存在,且未来氢燃料电池系统在“电电混合”汽车产品中所起到的作用会越来越大,发展大功率的氢燃料电池系统势在必行。
  留给我们的窗口期已经不多,单纯依靠纯电动的技术路线并不能满足市场替代战略的现实需求,电动汽车与可再生能源的结合将是实现突破的关键,现阶段氢-电混合将是较适合的技术路线,将在替代燃油汽车细分市场战略中发挥主力作用。

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