镍氢电池运行新格局透析.docx

银氢电池运行新格局透析1.l我国银氢电池简介虽然锂电池越来越受欢迎，但银氢(NiMH)电池继续在电池市场中占有相当大的份额，大陆银氢电池的年产量一直稳步增长。2005年，中国银氢电池产量超过9.6亿只，预计今年产量继续以超过15%的速度增长，达到11亿只左右。银氢电池组件目前占总体电池组件产量的20%,随着锂离子电池组件继续扩大市场，银氢在大陆的市场份额预计也会不断下降。举例来说，以前银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，银氢电池在手机产业中的份额在2005年降至只有5%o虽然面临锂离子电池和电池组件的威胁，生产厂商仍然对于今年银氢电池及电池组件的前景充满信心。实际上，大中华地区的多数供应商正在计划提高今年的产量。例如，辽宁九夷三普电池有限公司(UniOnSUPPe)今年将把月产能从去年的1,440万个提高到1,700万个。同时，三普电池还于去年10月建成一家新厂，该厂拥有较多的粘贴、装配和分级设备，今年将再投资37.5万美元安装更多的制造设备。去年年中，江门三捷电池实业有限公司(JJJ)投资了10万美元安装新的测试设备。到年底的时候，该公司已把银氢电池的日产能从30万个提高到50万个,现在则可以月产180万个银氢电池组件，而且还将进一步改善制造工艺和整合工艺流程。江苏海四达化学电源有限公司(HighStar)据称是中国大陆主要的烧结型银镉(NiCd)和银氢电池及电池组件生产商。该公司已投资大约123万美元新建一条生产线，计划近期开始量产，预计这条新生产线将使今年的产量提高2530%。为了避开电池产业中的激烈竞争，已有部分厂商目前致力于提供OEM服务，而不是生产标准电池。不少香港电池生产商已转向环保的可充电电池，例如在银氢和锂电池及电池组件方面。“随着消费者和产业的环保意识增强，银氢电池已成为碱性电池的良好替代品JJeffPOWer有限公司表示。据介绍，电动汽车和电动自行车、摩托车和玩具是对其银氢电池需求最强劲的应用领域，同时，JeffPower的电池也可以用于便携产品和电动工具。该公司在广东东莞拥有一家工厂，有300350名工人，可以月产100万个银氢电池。便携电子、玩具，以及数码相机等耗电量较高的产品，继续推动对银氢电池及电池组件的需求。据香港万顺电子有限公司(VanSOn)表示，该公司的银氢电池广泛用于数码相机、MP3播放器和其它音频产品。万顺电子在东莞也有一家工厂，占地面积达24,262平方米，拥有2,500名员工。工厂已通过ISO9001标准认证，银氢电池及电池组件还通过了TUV、CE、UL、CUL>CSA、SAA、SEMKO、NEMKO、KEMA和CB认证。同样，香港正源电池有限公司(Minamc)to)的银氢电池及电池组件的主要应用领域是玩具、便携收音机、CD播放器和其它消费电子产品。正源电池在杭州的工厂大约有800名工人，每年可生产1亿只电池，其中，银氢电池约占总体产量的30%,并通过了UL认证。该公司最近在武汉新建成一家工厂，生产面积达3,000平方米，装备了六条自动生产线。但据透露，这家新厂将偏重于生产锂电池，计划每月生产1,000万个。这家公司多数原材料采购自中国大陆，不过也有一部分来自日本、美国和德国。多数厂商都认为，去年产品价格普遍持稳，但利润率略有下降，主要是因为原材料价格上涨。随着原材料价格上涨，厂商也提高了银氢电池的价格，未来价格趋势仍系于原材料价格走势，预计产品价格仍将上涨。例如，三捷电池去年把银氢电池及电池组件价格提高了10%,江苏海四达的多数关键原材料，如正、负极和隔离材料，是从加拿大、英国、日本、德国、俄罗斯、韩国和比利时进口。由于原材料价格持续上涨，该公司也考虑在未来数月内提高银氢电池及电池组件的价格。部分公司预测银氢电池组件的价格今年将上调5%左右。目前AA电池报价是5美元；工业电池组件的报价是每组1020美元，或每节20美分至10美元；EV电池组件的价格是每组50300美元。产品开发目标是高容量电池尽管大陆地区生产银氢电池和电池组件的企业众多，但多数在批量生产低成本产品。从行业角度来看，日本厂商继续控制全球银氢电池产业，尤其是在关键材料与技术方面，台湾地区厂商受日本和大陆同行的双重竞争压力，数量在逐年减少，或者转向锂电池等其它领域，或者退出电池产业。研发高功率银氢电池及电池组件已经成为目前大陆厂商的重点和首要任务。除了拥有自己的研发队伍以外，各厂商还与大学和研究院所建立了技术合作，以获得额外的研发资源。例如，三捷电池与哈尔滨工业大学建立了技术合作，致力于提高其银氢电池的标称容量。该公司目前能够批量生产AA2400银氢电池，容量为l4Ah,额定电压为1.2V,计划在数月内把容量提高到L6Ah。江苏海四达把销售收入的35%用于研发活动。除了拥有一支由55人组成的研发队伍以外，该公司还与中国科学技术大学、南开大学、复旦大学和南京大学建立了技术合作,以开展银氢电池及电池组件的研发工作。三普电池公司的研发重点是具有高容量和超长充电保持能力的电池组件。此外，三普电池表示，在其电极制造工艺中将专注于使用“湿粘贴”(WetPaSting)方法，尽管这会导致制造成本上升，但利用这种技术将减少银氢电池组件的性能变化。三普过去曾与美国能量转换公司签署了一项专利授权协议，通过支付专利费的方式获得了生产、使用和销售银氢电池的权力，其获得专利的HV系列具有5C的快速充电和大约130A-200A放电率。另一个研发重点是开发工作温度范围更宽的电池。JeffPower的研发队伍有20人,该公司专注于改善电池的电气性能和机械属性，还致力于开发寿命更长、功率更高和工作温度范围更宽的电池。JeffPower主要生产银氢和银镉电池及电池组件，其AAA和AA尺寸的银氢电池，容量高达2Ah；F尺寸的银氢电池，额定电压为L2V,标称容量高达12Ah。万顺电子的银氢电池尺寸包括AAA、AA、C、D,还有9V型号，容量从L3Ah至1.6Ah0正源电池公司也表示目前在开发高容量电池：“我们的电池用于高功率应用，例如遥控汽车，就需要真正的高功率电池J2.2.2我国银氢电池生产与出口银氢（NiMH）电池继续在电池市场中占有相当大的份额，中国银氢电池的年产量一直稳步增长。2006年中国银氢电池产量超过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。而在规则中被限制的锂离子电池自1992年由索尼公司产业化以来，全球锂离子电池市场基本由日本独霸天下。2000年以前，日本锂离子电池产量约占世界总产量的95%以上。2003年，中国电池总产量已达262亿只，约占全球电池总产量的一半以上，中国已是名副其实的电池制造大国，目前的电池产量和出口量都位居世界第一。如果电动汽车是石油用完后汽车的主流，那么电动汽车用锂离子电池肯定会大行其道，而在锂电池方面有深入研发与投资的企业将会成为未来汽车零部件行业的巨头，甚至可能改变全球汽车零部件供应商格局。近几年将投产汽车用锂电池的企业很多都不在全球汽车零部件百强之列，现有的汽车零部件企业百强中只有博世、大陆集团、麦格纳、江森自控、日立（汽车业务）等还力图在锂电池领域占据领先地位,07产量（万排名企业产品只）而且大都通过合资或收购方式来实现对这一陌生、但潜力巨大的市场的掌控。1深圳比亚迪股份银氢256792汤浅（天津）实业有限公司银氢113753深圳市联科实业有限公司银氢91404深圳市豪鹏科技有限公司银氢67835河南环宇电源股份有限公司银氢56356无锡松下电池有限公司银氢50347东莞市迈科科技有限公司银氢47508三洋能源（天津）有限公司银氢45879中山欧力工业有限公司银氢250010惠州时代电池有限公司银氢2180三洋能源（苏州）有限公11银氢956司湖南科力远高技术有限12银氢815公司1.3国内外银氢电池主要竞争企业一、小型Ni-MH电池的现状与发展方向1.市场趋势银氢电池于1988年进入实用化阶段，1990年在日本开始规模生产，此后产量成倍增加。目前在日本，三洋、松下和东芝形成了三足鼎立的局面,所占市场份额分别为40%、30%和20%,生产能力已达到1500万只/月。最近报道，三洋公司出资9000万美元购买了东芝银氢电池生产线，使三洋公司银氢电池的生产能力占日本总生产能力的60%以上。从表1中可以看出，Ni-MH电池实际产量一直超过市场推测值，这表现了Ni-MH电池良好的发展态势。我国在“863”计划推动下，用于信息领域的银氢电池产业已初步形成。目前我国小型银氢电池的生产能力已达到1.6亿只/年。1998年国内生产量已达5000万只。AA型银氢电池容量已达160OmAh,研究水平进入国际先进行列，并取得了一系列有创新性的技术成果。建立了一条中试示范生产线，两条生产示范线，并带动了一批银氢电池生产企业的发展。表11997年日本对银氢电池市场的推测与实际产量年19971998199920002001推测值478571594638639实际产量641754783696-1.性能状况能量密度体积比能量：提高材料性能和增加电池内填充密度，银氢电池体积能量密度从1990年的180WhL增长到1997年的360WhL,与锂离子电池相当。银氢电池的高比能量使其在移动电话、笔记本电脑等领域内具有非常大的竞争力。质量比能量：从开始的55Whkg上升到77Whkg,但电池的单位质量仍然是锂离子电池的1.5倍。目前轻型贮氢合金如V-Ni基和Mg-Ni基合金正在开发研究之中。电池的成本成本已降低至最初的1/3,几乎达到了与银镉电池相同及低于锂离子电池成本的1/2。功率特性在保持银镉电池1.5倍的能量密度前提下，放电性能从5C率提高到20C率。现在，高功率银氢电池已经进入长期被银镉电池垄断的电动工具市场。环境保护对银镉电池的限制给银氢电池提供了一个很好的进军电动工具市场的机会。这个市场大约需电池5亿只/年。目前，提高Mm-Ni5基合金功率特性的研究正在进行。高功率银氢电池已经在HEVS找到了新的市场。3.发展方向在小型二次电池领域，Ni-MH电池在市场竞争中面临银镉电池和锂离子电池两面夹击。在价格方面银镉电池占据优势；在比能量方面Ni-MH电池不如锂离子电池，在与银镉电池的竞争中，Ni-MH电池通过实现规模化生产，降低了生产成本，迅速取代了部分银镉电池市场，并在近年来发展迅猛的移动通讯、便携式电脑领域站稳脚跟。为了与锂离子电池竞争,Ni-MH电池正在向高容量化方向发展。目前，AA电池容量已达14001800mAh,4/3A电池容量达到35004500mAh,体积比能量达360Wh/L以上，已超过了目前锂离子电池产品。表2为近年来日本东芝公司银氢电池容量上升情况。表2日本东芝公司银氢电池容量上升情况(mAh)电池型号1997年19971998年1999年AAA590700800L-AAA6908009004/5AA11201300-AA1280150016004/3A350040004500日本汤浅(YUaSa)公司圆筒型AAA750型(单4型)银氢电池达到世界最高容量,AAA850型将于今年10月开始上市出售(样品已于5月开始出厂)。该电池可与锂离子电池匹敌，具有优良的体积能量密度和耐高温性能、自放电量与原来的产品相比减少了1/2o同时采用该公司具有专利权的游离球状镉和高密度氢氧化镇活性物质。虽然银氢电池的体积比能量已超过了锂离子电池，但其质量比能量仍然低于锂离子电池，所以轻型贮氢合金和高比容的正极活性物质正在开发之中，以提高银氢电池的质量比能量。表3日本汤浅(YUaSa)公司高容量电池的技术指标型号形式电压容量AAA750单L2V750mAh(Lowest700mAh)AAA850-1.2V850mAh(Lowest800mAh)另外，由于移动电话继续向小型化、低电压趋势发展，AAAA型Ni-MH电池产品现已问世。总之，小型Ni-MH电池将朝着低成本化、高容量化、轻型化、新品种化等方向发展。二、镇氢动力电池的现状与发展方向1.电动车用动力电池发展背景除作为电子信息领域迫切需求的小型移动电源外，银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。受国情影响，欧美等发达国家如美国、德国、法国、日本等国家开发的电动车以电动汽车为主，同时包含一部分电动摩托车和电动自行车；发展中国家尤其是中国内地以及中国的台湾、香港地区，近期的电动车市场主要为电动摩托车和电动自行车。据统计，国内已有200家公司、企业着手小型电动车的开发、生产和应用，同时，部分单位开展了电动汽车的开发应用。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CheVyS-IO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，日本政府也有一个由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，确定银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系列高能方形密封银氢电池(吸氢合金为AB2系)，电池能量密度可达7090Whkg,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。日本松下公司开发了HEV-6.5电池(65Ah),其功率密度高达500Wkgo1996年松下与丰田合作推出EV-95(容量100Ah)电池用于RAV电动车，一次充电可行驶215km,最高时速125km；松下、汤浅、东北电力/古河公司分别推出电动汽车用95100Ah方型银氢电池；1999年日本研制的高能型银氢动力电池驱动一辆四轮5座电动轿车，一次充电行驶距离达500km,平均时速100km,将于6月份进行2万km的环球旅行。1998年“京都新闻”报道日本蓄电池公司首次推出电动汽车用IooAh银氢圆柱型电池,输出功率达200Wkg0电池直径57mm,高230mm,耐压能力是方型电池的5倍。该电池可能成为EV的候选电池之一；松下、汤浅、古河公司分别推出电动汽车用95-100Ah方形Ni-MH电池；1999年3月，三洋公司将D型7AhNi-MH电池用于电动助力自行车，投放市场5000辆。表4为松下电动车用银氢电池的主要性能指标。表4日本松下电动车用银氢电池的主要技术指标性能参数EV-95EV-28HHR650D标称电压/V12127.2标称容量/Ah95286.5比能量/WhkgJ635841比功率200300500(80%DOD)Whkg1质量kg18.76.01.1尺寸mm116×175×38875×110×38834×380德国Varta公司开发的HEV-IO(IoAh)电池，其能量密度为5070Whkg,功率密度为500Wkg。法国Saft公司开发研制的电池，容量为IoOAh,电池能量密度在5070Whkg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5070Whkgo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，表5为国外几家公司研究机构开发的电动车用大容量Ni-MH动力电池的性能情况。目前，美国OVoniC公司已与通用公司、日本松下已与丰田公司合作计划实现电动车用Ni-MH动力电池的产业化。表5电动车用大容量Ni-MH动力电池性能情况对比公司名称电池容量/Ah电压/V电池尺寸mm电池比能量/Whkg-'美国100,13.2,412×102×70,70Ovonic公司90,5013.2,12179Saft法国公司10012390×120×19560日本古河电池公司10012280×165×20560日本汤浅公司9712388×116×17565日本松下电池公司10012388×116×17570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L4L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l20o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，银氢电池由于技术成熟，今后5年内（2005年前），HEV所用电池将以银氢电池为主（占95%）,从2006年至2020年锂离子电池的应用比例将上升至40%,银氢电池仍将占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-IO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800Wkg（UHP）o表6高功率Ni-MH动力电池开发概况美国OVoniC公司（方日本NatiOnal公司（圆形电池）柱形电池）150Ah:290W/kg,800W/L120Ah:355W/kg,1100W/L90Ah:225W/kg,600W/L60Ah:630W/kg,1700W/L30Ah:600W/kg,1450W/L20Ah:570W/kg,1600W/L6.5Ah/1.2V:53OW/kg,1820WL6.5Ah/7.2V:500W/kg,1730WL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银镉电池，进一步降低银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。1.电动工具用动力电池电动工具市场长期以来被具有高倍率放电特性的保镉电池垄断。由于该电池负极材料镉有剧毒，对环境造成污染,世界各国将禁止使用。由于电动工具市场的庞大，大约需电池5亿只/年，因此世界各国都在致力于开发电动工具用银镉电池的替代品。绿色环保型银氢电池与银镉电池具有互换性，且容量密度是其1.5倍以上。随着Ni-MH电池制备技术的日益成熟，其高功率特性也得到很大提高。所以，电动工具电池市场不久的将来会被银氢电池所挤占。目前，日本松下推出HHRSC300P3500mAh银氢电池性能将是银镉电池电动工具市场的取代品。美国发展了SC型电池，容量可达至U1.21.4Ah,且能在1020C率放电，因此已进入电动工具市场，逐步取代高功率银镉电池。永备公司的L2AhNi-MH电池已实用化，它比银镉电池在电动工具中的工作能力有显著提高。德国Varta公司也开发了用于电动工具的超高功率型(UHP)Ni-MH电池。我国的天津津川公司、江苏海四达、广东佳力等开发出电动工具用高倍率放电的Ni-MH电池，并已开始投放市场。中国电动工具生产量占世界总产量的30%。而且每年对欧美均有大量的出口。2003年欧洲不再允许使用银镉电池，这给银氢电池提供了一个良好机会。目前世界各国Sc、C、D型电池由于热平衡问题均未得到很好解决，因此生产规模均未形成。我们必须抓住这一大好时机，抓紧高功率Ni-MH电池的研制，才能在市场竞争中取得有利地位。1.4银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。如低钻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(0H)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(C)H)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aNi(OH)2,放电电压几乎100%都在1.2V以上。随着市场的需求，新型绿色环保型银氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。银氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。银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的银氢电池产业，将年耗混合稀土金属7636吨,金属银22599吨，金属钻3881.7吨,金属镒1725吨，金属铝287.5吨。建立银氢电池回收体系,将有利于保护环境和充分利用有色金属资源。