(能源化工行业)新能源汽车电池研究

（能源化工行业）新能源汽车电池研究

新能源汽车动力电池

1.入门篇：电动车电池大浪潮来临

1.1比一般引擎更环保的电动车是近几年全球关注的焦点，也许20年内，各种电动车将汇集成庞大的一股潮流，创新的

电动车相关产业，也变成经济新势力。

1.2工业的发迹源国家英国，正进行全球最大规模的绿能电动车试行活动，把我们原来只会在新闻报道或杂志报道中

看到的高科技电动车，在英国重要城市的街头上路。这象征的意义很大，英国让伦敦（London）、新堡（Newcastle）、考文垂（Coventry）、格拉斯哥（Glasgow）、伯明翰（Birmingham）等八个城市地区，提供340辆包括绿能电动车，这些车辆都有各国车厂、当地的电力公司与研究机构共同组队来执行，并通过GPS与卫星监控追踪，测量电动车实际效益。目前，车辆每公里的CO2排放量都在180~200公斤或者更多，而欧洲已经有多国立法建立新标准，要求在2012年排放量减少到140千克以下。

几种电动车的比较如下图所示：

英文及 缩写 工作原理及市场情况 优点 缺点 油电混合车 1. 采用汽油或柴油等传统燃料为动力来源的引擎，同时搭配马达来 HEV 改善低速动力和油耗。 Hybrid Electric Vehicle 2. 目前国际市场上，汽油油电混合车与柴油油电混合车都有很好的不需要特别的燃料，续仍旧是汽油当主发展 航力长，技术最为成熟，要动力，但已经3. 以日本市场最为积极，丰田（Toyota）与本田（Honda）旗下的解决单车成本问题后容比传统汽车的油油电混合车目前在全球电动车市场的占有率超过一半以上。由于易普及 油电混合车需要传统引擎搭配电动马达，传统汽车大厂在引擎方面的技术实力比新兴电动车厂还要纯熟，产能比较大 耗少一半以上 插电式油电混合车 PHEV Plug-in Electric Vehicle 1. 针对纯电动车续航里程严重不足的现状，有汽车公司提出制造双 模电动车，即PHEV。不同于现阶段的HEV仅能透过汽油来提供介于油电混合车与电动离不开传统马达动力来源，另外也可以通过充电方式提供动力来源，可以大量减车之间的一种过渡性产技术，因此和传少汽油的使用量。这种汽车是在油电混合车上增加了纯电动行驶品，采用“短途用电，统马达一样要面模式，并且加大了车用电池容量，使车辆在纯电动状况下可行驶长途用油”的工作模式， 对能源挑战 50公里到90公里，超过这一里程则启动引擎工作。 2. 特别适合于日均行驶里程有限且基本固定的上班族使用 3. 概念最早产生于美国，并早已有了一些改装车、试验车问世。 纯电动车 EV Electric Vehicle 人类的马达技术已经很可充电电池的重主要采用电力来驱动马达，技术困难之处在于储存电的技术，也就是成熟，充电、电池的技量、体积、容量、电动车用电池，因为没有像油电混合车一样采用汽油动力，所以电池术也发展了很长时间，充电时间、稳定的容量、效率要够，才能有足够的续航力。 只要有电力供应的地方安全性与昂贵的就能够充电 成本，这些部分需要继续改善。 氢燃料电池车 HV 原理及市场： 缺点： 优点： 目前氢燃料电池的使用主要有两种不会造成环境污染，燃烧过后的成本过高，而且氢燃料的储存和运输需要途径，一种是直接导入氢动力引擎排放物是纯水，氢动力车行驶时很好的技术，否则氢分子容易逸失。另外，不产生任何污染物 氢动力车最大问题就是氢气怎么来的呢？需要电解水或利用天然气分解出来，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核能来分解水分子取得氢气，否则并不能降低二氧化碳排放量 Hydrogen 燃烧，另一种透过燃料电池的化学Vehicle 反应，把能量转化为电能来驱动马达。 太阳能动力车 SV Solor Vehicle 原理及市场： 优点： 缺点： 必须打造出很创新的汽车外形，一般车型太阳能电动车也算是纯电动车，但 是取得电的方式增加为太阳能。 有阳光的地方就能补充电能，行是无法吸收足够太阳能的。这种车辆受天气及云的影响高。还有造价问题，比前述几种电动车要高，离真正能实用于市场上还需要很长一段时间。 把太阳能光电板暴露在阳光下，就驶时不产生任何污染物 能将太阳能转化为电能驱动马达，让车辆行驶

1.4 车用电池与绿能环保车的绝妙搭配

推动电动车相关技术最积极的公司，并不是大车厂，也不是新兴车厂，或者是电池零部件厂商、马达厂商这些电动车相关产业，而是电力产业的核心——电力公司。

在未来，油电混合车与电动车大量被采用后，车辆平均消耗的石油将减少40%，这对油价会造成一定的下滑影响，我们可以相信，

随着全球有越来越多的车辆，从目前的8亿台汽车，在2020年可能成长到14亿台车，包括中国、印度等开发中国家对汽车的需求大增，而如果没有油电混合车、纯电动车，对全球石油的消耗将相当惊人，油价势必很可观。

随着电动车的导入，石油的消耗可维持在一个平衡点，不至于爆增。 绿能电动车特点 驱动方式 能量系统 能源和基础设备 排放量 主要特点 商业化过程 主要问题

油电混合车 引擎+马达驱动 引擎、蓄电池 加油站/电网充电设备 低排量 续航里程长/仍部分依赖汽柴油 已规模化量产 蓄电池效率/电池管理系统 纯电动汽车 马达驱动 蓄电池 电网充电设备 零排量 续航里程短/初始成本高 有销售，但未规模化 电池安全性及效率/充电网点 燃料电池汽车 马达驱动 燃料电池 加氢气设备 超低排量或零排量 能源效率高/续航里程长/成本高 仍处于研发阶段 成本高昂/制氢技术有待突破 2.3 G8已经决议在2050年时，发达国家温室气体排放总量将减降80%以上。

依据新能源CO2排放系数，燃烧车用汽油1万公秉（1公秉=1000公升）油当量约排放2.59万公吨二氧化碳。 如果绿能汽车得到快速发展，到2020年，中国可以节省3300万吨油。

英国已经用车辆的二氧化碳排量决定“车辆执照费”，费率从70英镑到155英镑，汽油车费率比柴油车高，使用“替代燃料”的车型税率最低。德、法两国也确认2012年的新车二氧化碳排放标准为120~130g/km，而到了2020年，标准更将降至95至110g/km。

各国奖励电动车产业一览

国家 中国 奖励 购买燃料电池公车，补助金额每辆达到60万元人民币 13个大城市开始推广，油电混合车可以获得4000元到42万元人民币补助不等，纯电动车还有燃料电池车可获补助6万到60万元人民币 补贴110亿元人民币，发展电动车以及关键零组件 向消费者提供补贴金额，4年内预计提供500亿人民币 2010到2011年间，只要消费者在上海购买、注册省用率15%以上的电动车，就可以获得最高20%的买车补助款。 美国 对购买电动车车主实施税收减免，幅度2500到7500美元。 能源部拨款数十亿美元补助车厂生产电动车，各州也提供土地兴建车厂 能源部特别成立20亿美元的补助计划，以促进电动车电池以及相关零部件发展 奥巴马约8000亿美元的刺激经济方案，其中有1500亿美元用于新能源发展，在税额抵扣优惠方面，可再生能源的优惠额度由100亿美元提升到200亿美元。 2012年时，美国联邦的车辆中，有一半需为电动车。 日本 实施绿色税制，让购买纯电动车、油电混合车、天然气车、柴油车的消费者可以少付税 设立低排放车认定制度，只要通过认定标准，可以享有不同的税负减免优惠，排放二氧化碳超低的，赋税减免越多。 平均每台电动车可获20万日圆税负减免。 南韩 实施燃油税改革，调涨燃油税，下调液化石油税，拉大两者之间的价差，鼓励民众使用环保能源。 补助每辆新购的CNG公车22500美元，CNG垃圾运输卡车补贴60000美元，提供每座加气站最高达70万美元的低息贷款，年利率4.5%。购买每辆CNG公车减免1万美元购买税，每座加气站则减少1万5000美元的企业税。 欧盟 欧洲议会通过法案，要求机关以后采购车辆时，不仅需要考虑汽车价格，还必须注重环保节能，以排放低污染、低二氧化碳的车款为优先。 英国 投入总额约3亿英镑，进行低碳排放计划。 投入2.5亿英镑，加速低碳排放车辆普及。购买电动车可获得2000到5000英镑奖励。 法国 制定二氧化碳排放标准，排放介于100克到130克之间，可获得200到1000欧元的奖金，如果排放量在60克以下，可得到最高奖金5000欧元，但是二氧化碳排放量超过标准，将会被多课200到2600欧元的税。从2008年起，陆续投入4亿欧元，帮助汽车厂研发、制造电动车 德国 实施石油税收法，针对电动车实施税收优惠，目标是到2010年每年税收优惠约30亿欧元，2050年时一年税收优惠50亿欧元，且对于油电混合车2008年起已经投入5亿欧元补贴。

2.4 纯电动车就是完全采用电来担任动力，其车身安装了有马达的配置，以及提供马达电力的电池。这种纯电动车舍弃了传统燃油引擎，也把存放燃油的油箱取消，省去的空间与重量，转由重量不轻的电池来取代和使用。纯电动车完全依赖电池动力，使用马达与电机控制系统驱动驱动。它不使用液体燃料，没有轰鸣的引擎，也没有冒烟的排放管，具备最佳的环保诉求。

纯电动车与燃油引擎在某种程度上是类似的，那就是越轻越环保、燃油引擎车是越轻越省油、越能减少二氧化碳排放量并省钱。

纯电动车则是越轻越省电、越环保（减少使用的电可以帮助电厂减排），提高续航力。但由于电池本身有一定的重量与体积，目前各家厂商的努力方向是设法减轻纯电动车整体的车重。

当然，纯电动车车型的改变时很重要的部分，电池位置的适当配置，车重的拿捏，都考验纯电动车厂车的智慧。同时，电动车上路，需要很多配套措施才跑的顺，特别是充电设备方面，不能只有住家充电设备，工作地点也要，而马路上需要设置充电站，或者是加油站增加充电设备，这些都会是纯电动车普及的关键。

纯电动车之所以没能普及的原因除了基础设施需要强化外，根本的原因在于成本，纯电动车最大的成本支出在于昂贵的可充电电池，约占纯电动车约40%~50%的成本，不论是采用镍氢电池或锂铁电池，电池的价格要进一步下降，纯电动车的成本才能够降低，提高普及率。

.tw预估，2015年全球纯电动车市场率达到50万辆，2020年可达200万辆。 各品牌车厂投入纯电动车状况

在2002年，通用汽车（GM）曾经召回并销毁了该公司打造的全部EV1系列电动车，原因是过高的成本与极低的市场接受度，使得纯电动车在美国市场几乎扼杀在襁褓之中。但是到了2007年底，日本车厂日产汽车（Nissan）于该年东京车展上宣示将于2012年大量生产电动车，将于日本、欧洲市场等地推出。

日产采取的方式是两路并进，他们除了设法从电池、车身结构、传动结构上改善纯电动车的生产成本与效能，也积极与各国合作进行纯电动车需要的充电设备基础建设。比如说日本东京都，就与日产方面合作在大东京地区设置数百个充电站。双管齐下来解决纯电动车的问题，未来的纯电动车普及之路就会比较顺达。

由于各国的支持，包括日产（Nissan）、雷诺（Renault）、斯巴鲁（subaru）、三菱（Mistubishi）、宝狮（Peugeot）、奔驰（Mercedes-Benz）与BMW等车厂，已经积极切入纯电动车的开发设计与制造，更有Ecotricity公司Westfield、Delta Motorsport、Lightning等较小车厂进行纯电动车的打造。的裕隆汽车业投资了纳智捷（Luxgen）这个自创品牌，由华创负责关键设计，也即将进军纯电动车市场。

产业链改变，电动车小厂出头天

目前市场上各家厂商为了快速让纯电动车普及，正努力减轻充电电池重量，并降低成本，还得提高电池的能量密度，这是因为要减少电池的体积，放在纯电动车身内才不会太占据空间。厂商们为了使成本继续减少到目前的一半，甚至是四分之一，纯电动车厂与汽车厂商、系统供应商正进行合作来加速开发速度，这是有效减少研发成本的方法。

纯电动车的研发、生产与制造，和传统车厂的方法有很大的不同，如果从头到尾自己来开发纯电动车，厂商会面临的是各种不同领域科技的整合。这些科技包括了高效能电池、机电控制系统、马达、传动装置系统、热处理系统、车身结构等多项技术，如果是小

厂商，很难面面俱到，而即便是极具规模的传统车厂，要整合这么多技术也是需要很大的努力。

但是，纯电动车的制造几乎可以完全分工，有的厂商可以专门只进行纯电动车的设计，赚取设计费，有的则是专门生产电池、马达、传动装置系统、车身等部分。这样一来，专门进行组装纯电动车的公司可就方便了，需要哪些东西，就和合作的供应商购买即可，特别是这当中有相当多的零组件，如马达、车身等等已经很成熟。

在这种情况下，纯电动车的开发与制造，会偏向于不同厂商合作的态势，非常类似个人电脑工业的情况。当前的全球电脑工业，就是很明显的分工产业，任何有志要打造一台电脑的厂商，可以从各种供应商获得需要的零组件，在进行组装即可。固然传统厂商已经运作了数十年，供应链体系已经很成熟，正如电脑产业一样，而纯电动车产业则是新兴的，还不能算是成熟产业。

因此，纯电动车的打造需要各方合作，而这给了很多小厂商机会，形成这几年来的特殊商机，除了发达国家外，也受到许多没有孕育出重要传统车厂的发展中国家重视，因此在这个运输车辆产业的浪潮上，是有机会选择切入点来投资电动车产业的，给了这些国家提升国内产业水准，加入国际运输车辆市场竞争的可能性，也将是这几年全球纯电动车产业的现象之一。

短程运输将是纯电动车未来的主力市场

小型的纯电动车，现阶段比较适合在短程的运输用途，比方说都市内短程代步、机场、科学或工业园区、游乐度假区等等，行驶不过100公里的短程用途。大型的纯电动车，如电动巴士，适合由单位率先支持，提高大众运输工具的环保诉求，减少都会区的

二氧化碳排放量。

.tw预估2015年全球的纯电动车市场可达到50万辆，2020年可达200万辆。未来的纯电动车，将不限于我们较为熟悉的环保电动双人或四人小车，而是有电动巴士这种由高度投资与鼓励的车辆出现，也会有车体较大的纯电动休旅车、纯电动豪华大轿车等。

至于当前已经很常出现的纯电动车，还不是运输主力，自然是轻型通勤用纯电动车（LEV）、纯电动机车、电动轮椅、电动高尔夫球车等等。其中，LEV是印度、中国等发展中国家，重点培植的车重，希望能够减少发展中国家未来汽车大增后产生的环保需求，并为本土纯电动车产业扎根。

2.5 HEV、PHEV区别

目前，市面上销售的油电混合车（HEV）系统，以引擎发电和回收车辆刹车时的能量对电池组充电；插电式油电混合车系统则是能用110或220伏特的一般市电，给高能量电池组充电，在都会区短程行驶时，其电能足可供应纯电动模式行驶约13公里，完全不排放废气，达到目的地或回家时，再以市电辅充高能量电池组电量，引擎之动力只在电池电量偏低、长程行驶或须全动力输出时启动，可使都会区之车辆大量减少废气排放。

预估插电式油电混合车在市区行驶模式下，还可比纯油电混合车车种更节省50~70%的燃油消耗量，且车辆在行驶同距离状况下，所耗之电费较油价便宜约四分之三，据说，丰田研发实验中之插电式油电混合车Prius油耗已达79.5MPG（Mile Per Gallon）。

而美国通用汽车（GM）之插电式油电混合车2009 Saturn Vue Green Line，其锂离子充满电之电力，可以纯电动行驶16公里。瑞典车厂Volvo亦将与Saab车厂、瑞典ETC电池以及瑞典合作研发插电式油电混合车款。

另外，通用汽车业推出了插入式串联油电混合车的概念车Chevrolet Volt Concept，此模式与丰田的串、并联的插电式混合车不同。该款概念车采用锂离子电池，以电池电力作纯电动模式行驶，可以通过家用电源充电，或用引擎带动发电机，通过发电；来驱动马达行驶，引擎不直接驱动车辆，而是只作串联方式发电，换算油耗约为一公升可跑21公里。根据通用汽车所提供的资料显示，其锂离子电池在充满电力以后，不使用引擎发电状况下，约可以电动模式行驶约公里。该引擎还可使用85%的乙醇和15%的汽油混合的燃料E85，并规划改用柴油引擎，以便使用生质柴油，更进一步将以燃料电池代替引擎。

柴油油电混合车

相同体积的柴油内含的能量高于汽油，加上柴油引擎效率亦高于汽油引擎，可比汽油引擎省油25~40%，在现代科技把柴油引擎变干净后，车厂开始在高油价时发柴油油电混合车来节能；法国雪铁龙汽车之C4即为柴油油电混合车。

具备超级电容的油电混合车

德国BMW则有油电混合车概念的Efficient Dynamiscs，该车配备用于回收能量与用于辅助蓄电的大容量电容器，其电容器能释放约10秒左右的能量，可提供缓慢起步时，先以电动马达驱动之电能，待车速上升至设定值，或大力踩油门时，引擎才开始启动，而在停车时，引擎则停止运转。

油电混合车技术取决于国际大厂

油电混合车需要非常好的引擎与马达技术配合，车身结构与电池系统也是关键，现阶段仍是以汽车大厂具备技术、产量优势，使得它比纯电动车更快普及到市场上。目前量产之油电混合车，以日本丰田之汽油与电力油电混合车的技术与销量居世界领先地位，其以行星齿轮组为动力输出设备，可将一体式启动发电机、引擎以及驱动马达之输出结合在一起，具有串、并联运转之模式。

所谓串联运转，简单来说就是引擎持续运转在高效率区，动力不传至车轮，纯粹只用来发电给驱动马达，由马达以电动模式驱动整车；而并联运转即是引擎动力驱动马达动力同时传到车轮驱动车辆，一体式启动发电机并依电池充电状况决定是否发电，以对电池发电。

目前市面上的油电混合车，主要有丰田Prius、丰田Camry Hybrid、Lexus RX400h、本田Accord Hybrid Civic Hybrid、本田insight、福特Escape Hybrid等。在洁净交通工具科技领域中，目前以油电混合车成效最为显着，近几年内，将可见到各车厂量产之油电混合车大量上市。

太阳能电动车市场

最先在日内瓦车展现身的Quant太阳能概念车，动力规格512匹马力，极速将达到每小时275公里，并号称有500公里的续航能力，能在20分钟内完成充电，开发出这台车的瑞典跑车公司Koenigsegg，采用瑞士公司NLV Solar提供的太阳能模组打造，最近正与美国车厂通用（GM）洽谈收购通用旗下亏损的瑞典SAAB汽车事业，打算用SABB的生产线生产太阳能车。

另外，日本车厂丰田在2009年5月18日发布的第3代Prius则在车顶采用了太阳能模组，，通过这个模组提供的电力进行换气，并结合了空调的遥控操作，可在不启动引擎的情况下通过充电电池的电力运转，降低汽车停在大太阳底下时不断增高的车内温度，提高燃油效率与舒适性。

2.7燃料电动车

燃料电池类型，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。也就是采用不同的燃料在电池内进行化学反应，产生电力，然后通过电力来带动马达，使车辆行走。

燃料电池车是另一种被重视的环保车，其设计理念相当环保，如果是氢燃料电池的车辆，其行驶的过程能跟空气中的氧结合，只会排放出水蒸气，噪音非常低，且氢这个元素几乎取之不尽，用之不竭，而且除了通过电解水或分解甲烷取得外，很多任务业的衍生产物就有氢。

但燃料电池车的缺点是需要很好的技术整合，而且生产燃料电池需要的氢，要耗掉电来分解水才行，这些电能需要火力发电厂、核能电厂或水力电厂，成本和效益也是必须要考虑的地方，预期未来如果发电方式更为洁净与低廉，燃料电池的氢原料来源取得才不会是个环保问题。

另外，氢燃料电池还有密度、储存、压力与安全性问题，特别是抗撞击、震动等等，这些都需要高成本来解决，即便是通过甲烷、汽油和乙醇为主的燃料电池来转换出氢来，仍旧需要石化燃料，不论是开采取得或生质能源均然，但好处是这种运用石化燃料的方式几乎不会产生空气污染，能量转换效率比单纯把燃料送到引擎去烧要高。

全球各国投入资金发展燃料电池技术

2008年欧洲议会通过“氢能源和燃料电池联合技术发展计划”，提供10亿欧元科研经费，用于加速推进燃料电池的研发规模。至于美国，则有能源部制定“氢计划”，希望在未来五年内投入三十多亿美元开发氢燃料技术，打算提高燃料电池汽车的比重，未来期望在2020年能有25%的比例。

实际的市场上，以氢能为主的燃料电池汽车已经开始销售。2008年6月，全球第一款大规模生产氢燃料电池汽车由日本本田开始量产上市。2008年10月，美国通用汽车也开始销售氢燃料电池汽车。

印度著名的塔塔汽车则依靠购买全球最新技术，建立燃料电池汽车产业生产聚落，其中包括收购韩国大宇商用车及美国福特旗下

的捷豹（Jaguar）、路宝（Rover）这两个知名品牌。

中日美韩竞争专利技术

新能源产业链核心主要是燃料电池技术。在专利竞争方面，日本、美国、韩国处于领先地位，中国、加拿大、德国则紧追其后。 世界化学品生产制造商塞拉尼斯、杜邦、巴斯夫、Methanex,燃料电池开发商Ballard 动力系统、国际燃料电池及汽车生产商Mercedes—Benz、福特汽车、现代汽车、福斯汽车等都纷纷联手开发燃料电池和燃料电池汽车。

燃料电池巴士

目前由Mercedes-Benz生产的燃料电池巴士，已经陆续在欧洲、中国等地上路，这类型的车辆需要能够辅充氢的加氢设施，一般是设置在巴士总站与中继站。 燃料电池油电混合车

燃料电池（Fuel Cell）是由燃料与电池组合而成，包含甲醇、乙醇、天然气、以及汽油等，均可分解出氢作为电池燃料，其以特殊催化剂使燃料与氧发生化学反应产生电能，只排放二氧化碳和水，无排放废气的污染。

美国通用汽车已经开发出全世界第一个以汽油为动力的燃料电池，宣称其电力效率可达80%。日本丰田之燃料电池油电混合车

为全球首辆商业运转之燃料电池复合动力车，其利用氢吸藏合金箱作高压氢氧罐，提供燃料电池之氢氧来源，充填一次2公斤的氢氧可行驶250公里，且只排放水，是为清洁动力。 插电式燃料电池概念车

美国通用于2008年拉斯维加斯消费性电子展（CES）上，展示插电式燃料电池概念车Cadillac Provoq，目前先以小型马达代替燃料电池使发电机运转发电，以串联式油电混合车模式，同事充电至电池组并驱动马达行驶，待燃料电池能商业量产时，即可取代专用之小型马达。

许多国家致力于降低都会区之汽车排放污染，因此有众多使用燃料电池之油电混合车巴士正在欧、美、日市区进行示范运行，累积测试资料，以作为未来产量之依据。 燃料电池车的未来展望

由于燃料电池车还不能算是成熟的产业，我们预估2010年所有的车辆中大约不到1%是燃料电池车。预估至2015年以后，燃料电池车的市占率才会有明显的增加。

2.8电动车动力系统

电动车是目前市面上可见的、有机会取代传统汽、机车的新型交通工具。传统车辆的动力来源是汽油或柴油引擎，除引擎本体外，还需要有油箱、油泵、滤油器、空气滤清器、化油器、喷嘴与点火装置等组件，同事排气管装有消音器与触媒转化器，而且水冷式引擎还需要冷却水系统。

相比较之下，电动车的动力系统显得较为单纯。目前市面上常见的电动车，其动力系统分为两种，一种是采用铅酸电池、镍氢电池、或锂电池等蓄电池系统的电动车、主要的动力组件是电池组、充电器、电力控制器与马达等，因此动力系统较为简单。另外还有以燃料电池（使用最广的是氢-空气或氢-氧气型燃料电池）为动力系统的电动车。

蓄电电池系统

蓄电池系统的电动车较为简单，虽然电池材料有许多种，目前常见的就有锂电池、铅酸、和镍氢等多种，由于汽车需要大电流来带动，所以锂电池的特性较为适合，不过由于锂电池在安全性上的考虑，如果制程有瑕疵会有预热起火等问题，所以现在也有许多新产品如磷酸铁锂电池或是东芝开发的SCiB电池等，就是希望从安全上与锂电池竞争。

不过，这类蓄电电池不论材质为何，都是需要与外部电力连接充电，然后再以通过电力控制器带动马达来运作。

燃料电池系统

燃料电池虽然号称电池，但其实是一种发电机。使用燃料电池的电动车，是将电池组、储氢罐、马达与其他相关组件加以整合，便可组成燃料电池引擎系统，以作为燃料电池电动车的动力来源。这种系统可分为水冷式与气冷式两种，水冷式动力系统能源效率较高，但较为复杂，适合应用于较大型的汽、机车中。气冷式动力系统能源效率较低，但是结构单纯，适合装设于小型的自行车与代步车中。

由于燃料电池组的反应物需要由外界供应，所以要有提供氢氧与空气的系统，同时要装设电池组冷却系统，因此燃料电池电动车的动力系统比一般电池电动车较为复杂。

电机类型由原来的日系永磁电机、北美系交流感应电机、欧系永磁和感应电机并存的状况，发展为均向永磁电机靠拢的态势。在在新有的电机驱动系统参展商中仅有一家坚持交流感应系统，认为永磁电机在实际使用过程中没有交流感应电机稳定可靠，几乎所有的驱动系统商带来的产品均为功率不同、转速不同的永磁电机系统。

电机转速有向高速化发展的趋势。各电机驱动系统的设计制造商为了满足整车制造商，纷纷提高电机转速，过去常用的4,000rpm（转数/分钟）和6，000rpm，已有比较显着的成长，而较新的技术开始往10，000rpm、12,000rpm和14,000rpm发展。这些高速电机为了满足车辆的要求又纷纷加装了减速装置。据了解，这些新型的电机其综合的功率较单电机的要高，成本相当，而电机的冷却方向往液冷却装置发展。

2.9电动车热管理议题

电动车的性能表现依赖作为能量储存系统的动力蓄电池组。电池组性能直接影响整车的加速特性、续航能力以及制动能量回收的效率等，电池的成本和使用寿命直接影响车辆的成本和可靠性，所有影响电池的参数必须得到优化。

控制温度，维持效能及安全性

电动车的电池在使用中发热量很大，电池温度影响电池的电化学系统的运行、使用寿命和充电可接受性、功率和能量、安全性和可靠性。所以，为了达到最佳的性能和寿命，需将电池包的温度控制在一定范围内。减小保内不均匀的温度分布以避免模组间的潜在危险。由于电池包的设计既要，密封、防水、防尘、绝缘等，又要考虑空气流场分布、均匀散热。电池包的散热通风设计、成为电动车研究的一个重要领域。

在新型纯电动车的研发中加强电池均衡及热管理系统研究的力度，采用专用流体分析软体FLUENT和通用大型有限元分析软体ANSYS对电池包内流动情况进行分析，同事进行了大量的实物验证试验，在考虑各种因素的情况下对电池包的尺寸、电池布置、甚至箱体材料等进行优化。

马达热管理

电动车与一般汽车一样都需要热管理的技术支持，什么是马达热管理系统？马达热管理系统用一个形象的比喻来讲，就是给马达

装了一台变频空调，使马达在工作的时候保持在最佳的冷却水温度——90度。研究人员在研究时发现，只有在最佳温度下工作，马达才最省油。为了保证这个马达的正常运转，他们就给它安装了一台变频空调，变频空调内就是一个主要的控制器，也就是说温度越高，这个风扇的专属也就越大，从而保证马达工作在最佳的温度内。这个热管理技术主要有两个系统组成：一个是冷却智能控制模式；第二个是风扇智能控制模式。

马达的冷却智慧控制系统是为了维持马达在一个最佳的温度下工作，通过精确控制马达冷却水的温度，使马达不过冷也不过热，始终保持在90度左右的合理范围内，使马达工作在一个最佳的曲线下，这样就可以使马达发挥它最大的能量，这就是智慧空调，让它保持在90度的温度下，在这个温度下，就可以发挥出最高的效益。

除了发挥最大的效益外，还要精确地控制散热，给马达加装了风扇智慧控制系统，在马达散热的过程中，决定转动的时候，需要它高速的时候它就高速，不需要的时候它就停止。这个原因是风扇在一般的情况下，高速运转的时候，会消耗10千瓦左右的能量，这个会占马达10%左右的功率。如果能够合理地控制风扇的运转，就能节约一部分能源，这个变频空调的理论。一方面让它在合适的温度下运转；另一方面让风扇在不需要的时候不转，来保证马达不冷不热的状态。 电动车市场推广的阻碍与挑战

能源危机的日益加剧和汽车保有量的与日俱增，使得传统引擎汽车面临严峻挑战，特别是经济正处于高速发展中的中国，石油消

耗和进口量不断攀升，给油耗大户汽车工业的发展造成了前所未有的压力。在此情况下，发展电动车的呼声迅速升温，不少知名的整车厂商都已经宣布将很快推出自己的电动车产品，电动车的时代已经离我们越来越近。 电动车的发展瓶颈

近几年对电动车的研发投入不断加大，一些技术难点正逐步克服，但是仍有很多业内专家对当前的电动车技术及其产业化前景存有疑虑，归纳起来电动车的发展瓶颈主要有以下几个方面： 一、 电动车电池

电动车对电池的要求极高，必须有高能量密度、高电力密度、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿命尽量长。目前，铅酸电池发展最久且成本最低。但是铅酸电池的特性，并不适合应用于车用电池领域。而其他较为成熟的电池，如镍氢电池，性能优于铅酸电池，但在快速充放电能力、电力密度与能量密度等条件仍有改善的空间。

目前，越来越多的研究人员考虑采用锂离子电池作为电动车的车用电池。锂离子电池有以下几个优点： 1. 工作电压高（是镍氢电池、镍镉电池的3倍）、 2. 体积小、 3. 品质轻、

4. 使用寿命长、 5. 自放电率低、 6. 无记忆效应、 7. 无污染等。

在锂离子电池中，锂铁电池较被看好，这种电池虽然能量密度不及锂钴电池，但是安全性高，单体电池的循环次数达到2000次，放电稳定，价格相对便宜（相对于锂钴电池），可能成为未来电动车动力的新选择。然而，即使是这种比较便宜的锂铁电池，其成本依然十分高昂。假如一款成熟的电动车重量高达1.5吨，最高时速130公里，一次充电续航里程200公里（时速60公里）来计算，所需的锂铁电池（76AH、工作电压320V）将重达350公斤。 总之，目前尚无一种高价格性价比的电池能够同时满足电动车产业化的性能与成本需要。

二、 其它技术瓶颈：

1电池使用寿命短而更换成本高：

现在国内多是锂电池生产厂家提出免费保质期限只有1年，如前所述。即使是一辆性能相当普通的电动车，电池成本也要约30至40万元。如果一年或者两年后消费者要自费更换电池，其费用将是多么巨大。

2、电池适应性差：除了快速充电问题很难解决外，电池在低温条件下容量将明显降低，在高温条件下（50℃）又需要冷却才

能正常工作，而这也是消耗自身能量的。此外，随着使用时间的延长，电池的各种性能将逐渐下降，其结果将造成电动车

整车性能（车速、加速性、一次充电的续航里程）不断下降。

3、 充电便利性问题：对于无车库的城市车主，在家充电并不方便，即便可以用家用220伏电压充电，安全上也存在一

定隐患。为根本解决这一问题，唯一的办法是在社区、停车场设置充电站，类似网路的普及不是短期内能够实现的。

4、电量耗尽问题：目前凭借电压判断电量的方式并不准确，这也是世界性的技术难题。一旦误判导致电量耗尽而抛锚，电动车将

比汽车麻烦的多。

5、电动车空调问题：电动车空调的耗电功率在3~4KW，一般开启空调，电动车的续航里程至少要减少三分之一，换言之，原来

能行驶90公里的电动车，当使用空调时最多只能行驶60公里。

6、能量回收困难：在考虑行车安全的前提下，电动车在减速及制动时可以回收的能量有限，目前最多只能回收这部分能量的20%。

这对于不断启停的城市路况，会对续驶里程造成很大影响。

三、运行经济性

纯电动车不使用燃油，不受油价飞涨的影响，电力相对燃油较为便宜。但是由于电动车需要改变整个动力体系，这就需要承担

额外的成本来换装电机、电池、特别是电池和电机控制系统的成本很高，必将带动整车销售价格的提高。为了满足车速和续驶里程的需要，又必须增加电池容量，这样整台车的重量和成本还要增加。与此同时，现有引擎的节能技术也在不断进步，如果没有的特殊扶植或一定数额的经济补贴，用户选择购买价格昂贵的电动车就不见得划算了。

2.11电池效率参差不齐

用于电动车（EV）和油电混合车（HEV）的电池技术已经获得了显着进步，不但电池能量密度已稳步提高，而且电池还能可靠地充电和放电数千次。如果设计工程师能有效利用这些技术进步，那么就成本、可靠性和寿命而言，电动车和油电混合电动车就有潜力与传统汽车竞争。

一个电池规定的容量是指电池从100%充电状态到零充电状态所能提供的能量。充电到100%充电状态或放电到零充电状态会迅速缩短电池寿命，因此应该仔细管理电池以避免完全充电或完全放电状态。与工作在30~70%的充电（利用40%的容量）状态之间相比，工作在10%充电状态到90%充电状态之间（利用80%的规定容量）可以将电池的充电循环总次数减少到原来的三分之一或更低。

在有效电池容量和电池寿命之间进行平衡，给电池系统设计工程师带来了挑战。考虑前文提到的利用40%容量与利用80%容量的情况，如果系统将电池为仅使用其40%容量，以便使电池寿命延长到原来的三倍，那么电池尺寸必须增大一

倍以获得与利用80%容量情况下一样多的可用容量。但这会使电池系统的重量和体积增大一倍，从而提高成本并降低效率。

汽车制造商一般要求电池寿命超过10年，且对必需的可用电池容量做了规定。电池系统设计工程师面对的挑战是必须竭尽所能用最小的电池组实现最大的容量。为达到这个目标，电池系统必须采用精密的电子电路仔细控制和监视电池。 电动车电池组系统

电动车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池，充电到4.2V的锂离子电池而言，这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看做单个高压电池，每次都对整个电池组进行充电和放电，但电池控制系统必须考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其它电池，那么经过多个充电/放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。

如果这个电池的充电状态没有周期性地与其他电池平衡，那么它最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组古装。为防止这种情况发生，每个电池的电压都必须监视，以确定充电状态。此外，必须有一个装置让电池单独充电或放电，以平衡这些电池的充电状态。

电池监视系统

对于电池厂商而言，有好的电池仍须要有好的电池监视系统（Battery Management System，简称BMS）才能够使车用电

池模组顺利运转，这也是现阶段各大电池厂与车厂积极投入的领域。由于厂商在电机领域具有相当的经验，这个领域也是很适合厂商切入。

在电池监视系统架构之间做抉择时，至少有五个需要平衡的主要要求。它们的相对重要性取决于最终客户的需求和期望。 1、

准确性：为了利用可能的最大电池容量，电池监视器需要准确。不过，汽车是一种离讯系统，在很大的频率范围记忆体在电磁干扰。任何的准确性降低都会对电池组寿命和性能造成有害影响。

2、

可靠性：不管采用何种电源，汽车制造商必须满足极高的可靠性标准。此外，高能量容量以及有些电池技术潜在的不稳定性是人们担心的主要安全问题。相对于严重的电池事故，在保守性条件下，执行断开操作的故障安全系统更加可取，尽管它有可能使乘客不幸滞留。因此，必须仔细监视和控制电池系统，已在系统中确保整个电池寿命期的全面控制。为了最大限度减少假和真的故障，一个设计良好的电池组系统必须有完善的资料传输，最大限度地减少故障模式以及故障检测。

3、

可制造性：现代的汽车已大量采用复杂的电子产品。就汽车制造而言，增加复杂的电子电路和配线以支援电动车/油电混合电动车电池系统，会使复杂性更高。总的组件和连接数量必须尽量地满足严格的尺寸和重量，并确保量产切实可行。

4、

成本：复杂的电子控制系统可能很昂贵，最大限度减少入微控制器、接口控制器、电流隔离器和晶体振荡器等成本相对高昂的组件数量可大大降低系统的总成本。

5、 功率：电池监视器本身也是电池的负载，其较低的工作电流可提高系统效率，较低的备用电流可在汽车熄火后防止电池过渡放电。

2.12 车厂竞相与电池制造商签约

新能源汽车市场越来越得到欧美汽车巨头的认可。福斯（Volkswagen）汽车集团原来的技术命门是高效清洁柴油车，但当前，他们正被油电混合车的强大市场前景“吸附”过来。福斯汽车向外界透露，福斯汽车集团与世界领先的充电电池开发商日本三洋（Sanyo）公司缔结合作协定，两家公司将携手开发基于锂离子技术的新型高效高性能电池系统。并准备在2012年正式投入环保汽车的使用。

2010年福斯步入锂电时代

在锂电池领域市场占有率居全球首位的日本三洋电机5月28日宣布，将加强对车用锂电池研发及生产领域的投资，并从2009年开始量产。从2006年初开始，三洋就与德国福斯集团携手开发新一代镍氢电池系统。该电池已进入试制阶段，今后的主要任务将是进一步提高其安全性能等品质保证系数。

福斯集团则表示计划最早在2010年开始，将锂离子电池技术应用于汽车。在2009年日内瓦车展上，福斯汽车集团展示了Golf TDI（柴油）油电混合车的养车，显示出高科技柴油油电混合车系统与7速DSG技术相结合所具有的强大节能潜力。奥迪（Audi）也有代号为A1的概念车，采用这项创新技术，续航里程已经可以达到100公里。

戴姆勒汽车也与德国Evonik公司合资生产汽车锂离子电池，按照双方签订的合作意向书，戴姆勒汽车将持有作为开发和生产合作方的Evonic公司旗下的Li-Tec Battery公司近50%的股份，Evonic公司仍对该公司具有控股权。但如果与建第二家生产高效能锂离子电池的合资工厂，届时戴姆勒汽车将拥有新工厂90%的股份，剩余股份由Evonic公司持有。电池技术主要由Li-Tec Battery公司来提供。戴姆勒汽车将从2010年起量产电动车，并已经量产电动车和燃料电池油电混合汽车。

日本加快锂电开发技术

预计到2015年，全球市场油电混合车电池的需求与现在相比增加三倍，市场规模将达23亿美元，将于2009年首次应用在油电混合车上的锂离子电池很可能会占据整个电池市场的半壁江山。日美欧汽车大厂预计2010年前后将正式在车用车上搭载锂离子电池。

丰田（Toyota）也在加快研究开发锂离子电池技术。丰田与松下共同出资建立的电池生产企业Panasonic EV能源将投资新建一间生产下一代锂离子电池的工厂，并加强现有工厂的镍氢电池产能，公司车载电池产能有望从2007年的50万个左右增加到2011年的100万个。

日产和NEC共同斥资1.94亿美元在全球首次量产油电混合车及电动车等环保型汽车专用的锂离子电池。新合资工厂产品可提供10000辆油电混合车或电动车使用，未来产量将提高5倍。日产同时向雷诺（Renault）公司提供这种锂电池。并计划2010年开始

向美日市场推出电动车。

三洋在这几年将投资800亿日圆，力争到2015年使新型车用锂电池产能达到每月1000万个模组，满足170万至200万辆油电混合车的需求，还将根据市场需求动向考虑于2010年建设新的车用锂电池工厂。同时，三菱重工（Mitsubishi）、东芝（Toshiba）也表示2010量产或投资车用锂电池。

车用电池厂的运营分析 电池厂 AESC 应用车种 HEV、EV 主要客户 日产、雷诺、富士重工 产能规划 2010年年产量约30万个电池组 Panasonic EV Energy HEV、PHEV 丰田 2011年可望供应100万台电动车锁需的车用电池 三洋 东芝 HEV EV 福斯、奥迪 2010年年产量12万个电池组 2015年月产值达到2000亿日圆。2015年单月产能1000万颗。 比亚迪 EV、PHEV 比亚迪 供应旗下车厂使用，预估2009年年产能80万辆车。 A123 Systems PHEV、EV 通用、上海汽车 2013年产能可供应500万辆HEV SB LiMotive LG Chem HEV、PHEV HEV、PHEV 通用、现代、起亚 2020年目标市占率30% 2013年前市占率20% 2.13电动车充电地点普及议题

一直以来，电池的一次充电续航里程、充电时间、使用寿命等被认为是阻碍电动车商业化的最大瓶颈。但目前很多业内专家都认为，充电站的布网建设，欲成为制约电动车发展的一个瓶颈。

据悉，在电动车充电站10分钟即可充满70%的电，而在家庭或停车场使用普通电源充电，220伏大约要10小时左右才能完全充满。不过，据了解，目前建议价充电站多花成本大约在100万至150万元之间。这么大的投入，单靠一家企业去建设充电站显然不大

可能。此外，当许多电动车同事需要充电时，瞬间电量将会非常大，对于电厂来说如何负荷瞬间的大电量也是技术上的一大考验。

各国积极建设充电网

东京电力公司是一家为日本首都地区供电的公共事业集团。日本东京电力公司已经带头参与有关的基础建设，2010年东京将率先建成两百多个充电站，三年后将增加到一千个以上，为电动车解决路上充电的困扰，为后续的绿能新车型上市做好基础准备。

东京电力公司已经开发出了一种充电设备，能在5分钟的停车时间内提供足够让一辆小型电动车行驶40公里的电量，比目前的实验系统有极大的改进。

汽车企业也没有放松对电动车的研发。本田、丰田、三菱等公司纷纷表示，要在一两年内上市跟多电动车型。

在此之前，通用汽车业宣布将与非营利性机构——美国电力研究协会（EPRI）及三十多家电力企业展开大规模合作，以加速推动电动车的商业化进程。据悉，这是迄今为止，汽车制造商与电力行业就电动车的商业化推广展开的规模最大、范围最广的一次合作。

建立全球统一充电标准

除了建构充电网外，汽车产业也正在协调出一个业界标准，德国第二大能源企业莱茵斯韦斯特电力股份有限公司（RWE）在汉诺威展示了与戴姆勒集团合作制定的电动车充电插头标准的原型样品。世界几大主要汽车制造商与顶尖的能源企业也已经针对标准达成共识，确定了具体方案。

该标准将对所有的汽车制造商开放以确保未来电动车在世界范围内可以使用统一的方法充电而无需添加各自的调整系统。这个计划强调，未来一辆电动车在意大利的充电方法必须和在丹麦、德国好法国一样。吸取笔记型电脑和刮胡刀在异国充电困扰的教训，在汽车界，电动车充电问题必须提前获得解决。

2.14 电动车市场燃气车市明灯，掌握关键技术抢占市场先机

电动车市场已经成为各家汽车大厂逐鹿的战地，日本大厂早在1990年代就已经专注发展这方面的技术，而欧美车厂则是因为油价、能源等议题逐渐发烧，才意识到环保节能车种的重要性。

日系车厂投入时间早，价格具有竞争力

具有前瞻性眼光的日系车厂目前已经生产出价格亲民的油电混合车，丰田的Prius几个从2.2万美元起跳，不仅与一般轿车的价格拉近，性能方面也受到消费者喜爱，在北美的电动车市场中，高居市占第一，有量产的能力也有终端市场支持，使得丰田能够继续创新研发，生产油电混合车，未来将推出电动车款。

从丰田推出车款的策略来看，主力产品为油电动力混合车，加上与电池厂Panasonic EV Energy紧密合作，掌握电池关键零组件，有利降低成本，进一步赢得终端销售市场。

日产近期也积极投入电动车市场，与丰田不同的是，日产将主力产品放在电动车，近期发表的Leaf就号称可以每次充足电后，行

驶160公里，最高时速可以达到140公里，Leaf是采用锂电池，电池的部分是日产跟电池厂NEC结盟的AESC提供，价格方面，Leaf的价格也具有竞争力，相较于三菱、斯巴鲁的车款便宜，日产强调这个车款式世界首辆平价的车款，并且对未来的销售相当有信心。

不过，纯电动车突显出充电站的问题，如果没有适当密集度的充电站，那纯电动车的行驶范围将受到，如果考虑到车辆行驶中使用空调系统，那电动车的行驶距离以及车速势必大打折扣。因此，零排放温室气体的电动车尽管是优势，但是真正广泛普及的时间何时来临，仍需观察。

欧美车厂起步较晚，受惠加持

欧美市场方面，由于奥巴马的新能源辅助加持，各家车厂也纷纷投入，希望一方面取得补助，推进电动车市场，一方面能够借由补助度过金融海啸，但是目前技术方面依旧无法跟日本相比，且上市车款的时间点多落后日系车厂，失去抢进市场的先机。

面对日系车厂积极布局，同事价格又具有吸引力，通用、福特均已经规划出电动车、油电混合车的新车上市时间，2010年后，将会有欧美主要车厂的电动车上市，价格方面，还没有确定。

不过，欧美车厂仍相对具有品牌优势，有利于在当地方发展，加上支持，福特、通用依旧可以在这块儿市场中分得一席之地，但需视未来电池技术发展的情况而定。

中国势力崛起——比亚迪

在汽车产业方面，中国是迅速跳向电动车市场，不像欧美以及日本在汽车领域发展多年，这个产业现象对中国来说，是个机会。首先，中国内需市场庞大，在中国的保护和补助下，有利当地品牌车厂发展。此外，中国车厂具有成本优势，有可望将价格拉低，对于销售成绩具有相当帮助。

中国市场崛起，这一点股神巴菲特投资比亚迪就可得到验证，但是目前中国的电动车产业，还在初期实验阶段，而且充电站的密度也有限，未来必须要配合基础建设，才能帮助电动车迅速普及。

在海外市场方面，汽车产业对中国来说，国际竞争力较弱，加上品牌知名度低，内需市场还是中国车厂成长的主要机会。但是比亚迪经过巴菲特的加持后，快速的打开国际品牌知名度，甚至旗下的e6型号电动车将会在2010年于美国上市，届时皆可以观察美国人买不买巴菲特的帐了。

能否量产，价格是关键

比较通用汽车的油电混合车Volt以及丰田的Prius，尽管通用宣称，VOLT、每公升可行驶100公里，是Prius的四倍，但是价格方面，Volt要4万美元，比Prius2.2万美元高出许多，且Volt的上市时间是2010年，不仅成本上难以竞争，上市时间点也晚了。

电池成本约占电动车4~5成的水准，如果要降低成本，就必须掌握电池来源，日商用结盟的方法确保电池来源以及价格，在加上大量生产，因此成本降低的速度快，但是对美系车厂来说，市场尚未纯熟就贸然量产恐有风险，因此，如果降低终端售价以刺激需

求，再大量生产，可望使欧盟车厂电动车的售价降低。

全球重要电动车、油电混合车上市时程一览 车厂 亚洲车厂 Luxgen BYD Nissan 车厂纳智捷，裕隆集团创立的品牌车种，2010年发表电动车款 中国车厂比亚迪，2008年推出F3DM，2009年比亚迪汽车有F6、F3R、F0、F8、DM油电混合车等至少5款新车。 日商日产，目前已经发表电动车Leaf，估计2010年在日本上市，2012年全球销售，并且2010年有Fuga油电混合车上市，目标2020年成为主流车种。 Toyota 日商丰田，目前已经有Prius油电混合车上市，2010年推出插电式油电混合车，2012年推出电动车款，估计2015年推出燃料电池车。 Mitsubishi 日商三菱，目前已有电动车iMiEV上市，估计2012年达到量产目标，使价格更具竞争力。 Honda Subaru 日商本田，2011年推出Civic油电混合车 日商斯巴鲁，2010年推出电动车Stela 车款发表时程 Hyundai 韩商现代，2010年推出油电混合车Avante、Sonate 欧美车厂 Daimler 2009年推出Mecedes S400油电混合车，并且规划推出油电混合车ML-class以及E-Class，插电式油电混合车则预计推出Sprinter，2010年则计划推出电动车Smart。 GM 2010年推出油电混合车以及1油电混合车款Saturn、Aura、Chevrolet、Volt，2012年推出Cadilac、GMC Sierra，电动车方面2012年预计推出Opel以及Flexteme。 BMW Volks wagen Ford 预计2010年推出7系列油电混合车、以及电动车款Mini，并且与Fiat集团合作，生产品牌Isetta电动车。 2013年推出油电混合车Audi1、AudiQ7，并且2011年与Porche合并后，将推出电动车款Cayenne，在插电式油电混合车方面，则预计推出Golf，并积极规划电动车款。 以电动车市场为主，估计2010年发表Van-type commercial car，2011年则有Small Passenger car上市。 插电式油电混合车则预计在2012年上市 Telsa Th！nk 目前已经有电动车Roadster上市，预计2011年后有新款车种发表 是挪威的电动车厂，未来将与日本合作，推出电动车款，目前已经发表电动车City Nice Mycar 英国车厂，生产较平价、小型的电动车、强调外观具有设计感。

2.15 X-Prize大奖催生新型电动车厂

X Prize 于2007年4月开始开始设立能源汽车（Progressive Automotive X Prize）奖项，公布竞赛规则，宣布汽车设计只要能达到每加仑可跑100英里（100 MilePerGallon）或是2.4公升可跑100公里，且可以用合理的价格来销售电动车，即可参与竞赛获得1000万美元奖金。2008年获得赞助者资金，正式定奖项名称为Progressive Insurance Automotive X-Prize）（PIAXP）

虽然目前有汽车厂商推出节能概念车，但并无法满足消费者的实际需求，而PIAXP竞赛的目的在于让节能概念车车展现出具体成果，并且可实际应用于未来车市上，创造出让消费者想购买的实用又环保的高效节能汽车。

2.16 油电混合车将主导市场15年

虽然现阶段各种技术的电动车各擅胜场，但以现阶段各种条件看起来，油电混合车将会是主流的技术，根据.tw预估，油电混合车在绿能电动车市场上至少将享有15年的主导地位。

为什么油电混合车技术会胜出呢？

1. 火力发电仍为电力市场主流，用温室气体排放量换电动车的电能不够环保。

首先，目前放眼国际电力市场，火力发电仍旧是主力，从工业以来，蒸汽机除了提供工厂机械、车辆动力，也能够产生蒸汽压力来推动发电机，采用的燃料不外乎是煤矿、石油、天然气（瓦斯）等燃料。

其中，英国有九成的电力来自于火力发电，美国、与德国也有约八成电力是采用火力发电，采用核能发电较著名的如法国，使用火力发电比例就只有一半，至于，约还有七成是采用火力发电。

火力发电的主力是燃烧煤，会排放较多的二氧化碳，也因此更洁净的燃煤火力发电设备也正陆续安装与开发，希望提高火力发电的能源使用效率，又能减少二氧化碳等温室气体的排放量。

如果人类全面采用电动车，那么把产生二氧化碳的问题，导向以火力发电为主的发电厂去，站在减少都市区空气污染的立场上行得通，毕竟发电厂普遍位于郊区，但对整体的二氧化碳排放量并没有做到有效的减分，这与接下来提到的第二个方面有关。 2. 若全面转换为电动车，整体电力供应仍不足，势必增建电厂。

目前或短期内全面转换电动车还不可行，对整体的二氧化碳排放量并未有效地减少，这是因为，当前的电力供应仍不足以应该全面的电动车化。人类势必要兴建更多的发电厂。而在以火力发电技术为主的情况下，新建的电厂采用火力发电的比例还是很

高，这样会制造更多的二氧化碳排放，比起车辆都改成电动减少的温室气体排放两者相比较仍是有改善的空间。另外，火力发电厂的发电成本，随着相关燃料的价格波动，要大幅降低也有实际上的困难，这让短期内全面转换为电动车显得并不是很经济。

人类需要更好、更洁净的发电技术来克服这些问题，改用效率、成本与环保兼顾的新型火力发电厂，以及更安全更有效率的核能发电厂、更多永续能源的太阳能、风力发电厂、逐步改善人类创造能源的方式，提高全面换用电动车的条件。 3. 电动车充电时间就算再缩短，短期内仍逊于油电混合车的便利性

即便是使用了超级电容、改善电池效率、提高充电设备的电压以压缩电动车的充电时间（如充电从220V提高到400V、800V，减少一半到四分之三以上的充电时间），电动车要充满电仍需要数十分钟的时间才行。这比起边跑边充电，又可随时就近五分钟加好油的油电混合车实在是不够便利，这也让油电混合车先行有市场优势。

加上基础设施还不够普及，住宅与办公大楼要先准备好充电设备，至少才能建立上班通勤的基本纯电动车用电模式，这需要一些时间。之后的路上充电站，更需要各国支持与推广兴建，才能让纯电动车上路时减少当前基础设施不足的大问题。

4. 汽车大厂享有优势，油电混合车出线兼顾生产与技术问题

传统汽车大厂有量产车身与引擎的优势，油电混合车除了电动马达以外，还有重要的燃油引擎，汽车大厂可以沿用过去技

术加以改良。另外，结合马达与引擎动力的技术目前已经工业化成熟，零组件的标准化比纯电动车体系要快而且更具规模，短时间内，主要的汽车大厂仍旧会以兼顾市场需求和环保诉求的油电混合车为主，而不是纯电动车。 结论：

小型的纯电动车，现阶段比较适合在短程的运输用途，比如说都市内短程代步、机场、科学或工业园区、游乐度假区等，行驶不过100公里的短程用途。大型的纯电动车，如电动巴士，适合由单位率先支持，提高大众运输工具的环保诉求，减少都会区的二氧化碳排放量。

而油电混合车，享有量产规模、技术到位，成本可负担等优势，确实会在这十五年内主导电动车的市场，并减少全球车辆的石油消耗量与成长幅度。

Chapter 3 电池篇——未来前景看好的全球电池产业

电池产业的历史：

电池的发明应当追溯到意大利医生Galuarni在1780年发现“动物电”或“生物电”开始，然后意大利物理学家伏打基于动物

电之发现，在1799年发明了伏打电池，成为人类史上最早的电池。接下来在1859年铝蓄电池的发明之后，电池产业便开启了一系列的创新与技术演进，包括干电池、碱性电池与镍氢电池等。在1980年代，英国（不是美国大学吗？）Goodenough教授首次发表的锂钴电极材料论文，之后Sony正式在1990年推出锂离子二次电池，并且逐渐发展成为市场主流产品。目前锂离子电池市场最新的发展是大容量、大功率的磷酸铁锂电池，从原本只有几家厂商投入，至今日本大厂Sony也在2009年8月宣布开始生产磷酸铁锂电池，电池产业迈向新的纪元。

近年来，由于石油危机与全球暖化的议题甚嚣麈上，世界各国便着手进行其它创能技术的研发，其中包括太阳能与生质燃料的研发，期盼透过大自然与生物体所赋予的能量中，进而转换成为日常生活中所需的电力来源。

电池 ：电池技术与产品发展过程 目前小型电池主要生产国为日本与韩国，生产的主力厂商为ElectricLG chemical。中国市场伏打电池 铅蓄电池 锰锌干 碱性电池 sanyo、镍镉/镍、Samsung SDI锂离子 、Sony、与太阳能、 电池 氢电池 电池 燃料 的兴起，带动了中国BYD的电池产能与市占率不断提升，2009年将有机会进一步与LG 靠拢。 生物电池 2008年由于松下与LG电池厂火灾，加上低价笔记型电脑（netbook）异军突起，导致笔记型电脑使用的锂电池短时间内供不应

求。同时，为追求长效使用，笔记型电脑厂商也趁势推出6-cell电池模组，更刺激了电池的整体需求量。

日本向来以3C与家电产品独霸全球，为因应产品自身的需求，多数日本集团很早即投入电池的研发与生产以满足自身或日本国内内需使用，因此，现今可携式的消费性电子装置所使用的电池，也是呈现日本厂商独大的局面。

根据集邦预估，日本电池占全球整体市占率在2008年仍超过5成，惟韩国Samsung SDI与LG chemical正持续扩产以期增加市场占有率，并进一步威胁长久以来Sanyo与sony在该领域霸主的地位。

在大电池方面，油电混合电动车被视为下一代新运输工具来降低全球碳排放量，为延缓全球气候暖化现象来贡献一份心力。诉求节能环保的丰田第三代Prius在上市后，再度造成抢购热潮，上市第一个月就在日本卖出两万多辆，一举拿下全日本最畅销的汽车，其中Priussuo1搭载的电池是由Panasonic EV Energy所提供的镍氢电池。

在锂电技术方面，由于锂钴电池具有安全性的问题，目前较为热门的新正极材料为磷酸铁锂。由于磷酸铁锂电池具有放电功率大、循环寿命长、充电时间短与较佳转换效率等优点，已成为下一代热门的锂电池代表技术。磷酸铁锂正极材料分子间具有较强共价键，结构稳定，电池过充时不会有爆裂的情形产生，因此被视为下一代使用于环保车的储能设备。

预计2009年全球电池市场规模包括铅酸、镍氢与锂电池三种主要电池产品将可以达到436亿美元，其中铅酸电池占整体比重高达

七成，其次为锂电池的比例是20%，预计在油电混合车、电动车题材持续发烧之下，锂电池的需求将逐年成长，取代传统的铅酸与镍氢电池。

电池的种类 ：依照电力形成的方式不同，电池可以分为化学电池、物理电池、生物电池机

化学电池：在电化学的领域上，化学电池也称为电化学电池。化学电池是指通过氧化还原反应，将正极、负极活性物质的化学能转换成为电能的一种装置。而以可否重复使用来区分，又可分为只能使用一次就不能再利用的一次电池，与可进行重复充放电的二次电池。

➢ 一次电池包括日常生活中常见小电量电池如水银电池、干电池（碳锌电池）、碱性电池（碱锰电池）等，由于单次使用的特性，

对环境的伤害较大。

➢ 常见的小型二次电池包括手动工具使用的镍氢电池，3C产品搭载的锂电池。而大型的二次电池则包括汽机车的铅酸电池、油电

混合车所使用的镍氢电池以及电动车的动力来源锂电池等。 ➢ 燃料电池

通过添加燃料，电池将持续电力以提供予装置所使用。依目前燃料电池发展现状来看，气体（氢氧燃料）、液体（甲醇）

与固体（锌）都是燃料电池维持电力的添加物燃料。 物理电池：

物理电池包括：太阳能电池、热起电力电池与原子力电池。物理电池是利用光与热等物理能量转换成电力。 生物电池：

利用生物本身所具有的电能转换为可用之电。例如利用微生物中的糖分与触媒（特定酵素）反应后产生氢气再与空气中的氧气结合来进行发电。氢气乃是再生电的重要来源，若能有效寻找出产生氢的酵素群，便能成功地发展处有效的生质能源。 电池的种类一览 电 池 化学电池 一次电池 二次电池 干电池、碱性电池、空气电池、水银电池 铅酸电池、碱性二次电池、有机电解液二次电池 、 聚合物电池 碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、 磷酸燃料电池（PAFC）、 种 类 物理电池 生物电池

燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固态氧化物燃料电池（SOFC） 太阳能电池、热起电力电池、原子力电池 酵素生物电池、微生物电池 现今主流二次电池种类为铅酸电池，镍氢电池与锂离子电池。铅酸电池为目前大众最常用的电池，由于安全性高，加上价格便宜，大部分都应用在汽车与机车上。镍氢电池拥有较高体积与重量能量密度，循环寿命长，因此过去大量被利用在消费性电子产品与电动工具上，惟镍氢电池在高温时特性不佳，加上自放电率高，因此消费性电子产品的电池也都转往锂电池市场。锂电池综合上述优点，目前除了在消费电子产品被大量利用外，强调环保与节能的运输工具也将是锂电池业者所瞄准的处女地。

图表： 二次电池产品特性比较

材料 正极 负极 二氧化铅 硫酸 电解液 体积重量循环寿自行 能量能量命 密度 充电记环安全性 优点 缺点 主要应用 放电电压 时间 忆保保存月数 （小效产时） 应 品 2 8 密度 Wh/L Wh/L 100 40 450 铅酸电池 Lead Acid 铅 30 无 否 佳 结构简单 技术成熟 成本低 重、 汽车 体积大 大型工铅污染 具机 镍氢电池 （NiMH） 氢氧化 储氢 合水、 电解质氢氧 化钾（Potassium 300 80 800 8 1.2 4 有 是 佳 充电快、 高温特安全、 性不佳、 记忆效消费性电子产品、 电动工镍 金 Hydroxide） 应高、 具机 自放电率高 锂离子电池 磷酸铁锂 锂钴 碳 材料 LiPF6LiCIO4 、250 135 >2000 45 3.2 <2 无 是 优 寿命长、体积能充电快 油电车 量稍差 电动车 电动工具机 450 135 1000 45 3.75 2~4 无 是 可 体积、重成量密度高、 高 寿命长 本PC、 消费性电解质电子产有毒 品、电动工具机

铅酸电池在2009年仍占有二次电池市场超过7成的市占率，铅酸电池所具有的安全性、低成本等优点，短时间内难以完全被其他技术电池产品所取代。铅酸电池厂商近年来饱受原材料价格波动所苦，导致获利波动幅度加大。从2006年末开始，铅金属现货价格一飞冲天。由于铅原料价格占铅酸电池成本六成之多，铅价格上涨，直接压缩了厂商的获利，预计全球铅酸电池规模将从2009年的313亿美元，逐年小幅成长到2013年的332亿美元，但是市占率将从2009年的71.8%逐年下降到2013年的60.5%。

镍氢电池最初在便携式电子产品中所使用，近年来由于锂电池的崛起，镍氢电池仅能在少数消费性电子产品或电动工具机的应用中出现。然而，镍氢电池的优点也早已吸引了电动车产业的目光。工信部公布的【新能源汽车生产企业及产品准入管理规划】中，将应用镍氢电池的油电混合车归为成熟商品。加上日本丰田（Toyota）目前推出第三代油电混合车Prius造成抢购热潮来看，镍氢电池确实在未来能够在环保车上占有一席之地。

锂电池早已吃下大部分消费性电子产品的市场，在往电池大型化，大电流放电的市场上，现今市场上主流的锂钴电池由于存在安

全性之考虑，电池厂商把技术纷纷投向磷酸铁锂电池上。磷酸铁锂正极材料的专利由美国德州大学教授Goodenough申请获许，并将专利授权于Phostech进行磷酸铁锂粉末的生产制作，由于磷酸铁锂正极材料分子间具有强共价键的特性，较之锂钴材料比较安全，特别在过度充电情况下，不会释放出氧气，造成电池爆炸的发生。另外，磷酸铁锂的优点还包括循环寿命长（高达2000次以上），放电功率大，转换效率佳，体积小等。磷酸铁锂若是能在专利授权上松绑，相信很快能成为市场主流技术。

电池成分 磷酸铁锂电池 C-LiFePO4 安全性及环保安全性最佳，符合环保要求 要求 循环次数 最佳 不能接受 锂锰电池 LiMn2O4 有可能发生爆炸或起火 锂钴镍电池 Li（NiCo）O2 锂钴电池 LiC0O2 稳定性极差，必须谨慎处稳定性极差，必须谨慎处理，可能发生爆炸或起火 理，可能发生爆炸或起火 尚可接受 尚可接受 循环寿命可达5,000次以上，是循环寿命约100~800次（依循环寿命约300~500循环寿命约300~500目前最佳电池 不同放电倍率而改变） 次，不适合大倍率放电 次，不适合大倍率放电 能量密度 可接受 可接受 可接受 佳 高 佳 高 长期使用成本 最经济 温度耐受性 极佳（-45℃ ～70℃） 高于50℃则迅速衰退，不适高于55℃或低于-20℃则高于55℃或低于-20℃则合高温放电 迅速衰退 衰退

全球车用电池厂商创立形态

成立形态 集团多角化与垂直整合 出资业者 电池厂商 Sanyo Electric 集团运营多角化 Co.，Ltd 或因集团内需而做Toshiba 垂直整合 Couporation LG Chem Ltd. 韩国 日本 投资股东 国别 日本 成立时间 BYD Company Automotive Energy Nissan，NEC 中国 日本 1995 2007 Supply Tokin，NEC Corporation Blue Energy GS Yuasa Honda GS Yuasa Mistubishi Corp，Mistubishi Motor Panasonic EV Energy Co.， Ltd Panasonic Toyota 日本 2007 日本 2007 日本 2009 电池厂商结合汽车Co.，Ltd Lithium Energy Japan 供应链合组新电池大厂 公司 电池厂商结合汽车Johnson 零部件业者 Controls-Saft Johnson Controls ,Saft 美国 2006 SB LiMotive Co.，Ltd Samsung SDI Bosch 韩国 2008 同业合组新公司 出资股东各自代表Hitachi Vehicle 不同应用之技术提 Energy Ltd 供者，加速新公司产量时程 Hitachi,Shin-Kobe 日本 Electric, Maxell Hitachi 2004

除了合组新的电池公司来提供内部使用外，电池厂商也势必在扩充产能前先确立合作的车厂，以确保产能去化无忧，同时车厂也希望电池厂商持续在电池能效上创新，协助车厂在推动环保车时具有多重保证，有关电池厂商与合作车厂间的关系，参考下表：

国别 日本 电池厂商 Automotive Energy Supply Corp.(AESC) Blue Energy Hitachi Vehicle Energy Ltd. Lithium Energy Japan Panasonic EV Energy Co.,Ltd Sanyo Electric Co.,Ltd. Toshiba 车厂 Nissan Honda Misubishi Fuso,Isuzu,GM Misubishi Motor Toyota Volkswagen Volkswagen Shanghai Auto GM Daimler，Ford，Chrysler，BMW Hyundai,Kia 美国 A123 Systems Compact Power Johnson Controls-Saft 韩国 LG Chem 中国

废电池回收将是商机：

SB LiMotive Co.,Ltd BYD Company BYD Auto .tw预估，全球电池回收产业的市场规模将在2020年达到105亿美元。

Chapter 投资篇：

目前，全球每年新车的出货数量高达7000多万台，电动车渗透率不到1%，全球注目的电动车品牌Tesla，每天所需要用锂电池数量高达6800多颗。

1. 镍氢电池投资篇：

以电池材料和电池技术的发展阶段而言，镍氢车用电池是最为成熟的技术。因此在市场上所销售的油电混合车绝大部分采用镍

氢电池作为辅助动力，镍氢电池已经取代铅酸电池成为主流，造就了镍氢电池供不应求的荣景。 镍氢电池上游材料相关厂商

镍氢车用电池产业包括上游的镍矿资源、稀土资源、正极材料氢氧化镍、泡沫镍、负极材料储氢合金粉以及最后的镍氢车用电池。以镍氢电池的成本结构来看，泡沫镍占50%~60%，氢氧化镍占13%，储氢合金粉占22%。

目前镍氢电池的主要商，集中在加拿大、日本、中国等地。目前，世界上较大的泡沫镍生产商主要是加拿大的INCO、日本的住友、中国的科力远和比亚迪。

近年来，全球泡沫镍的产量随着镍系二次电池需求的增长也稳步成长，复合增长率在8~10%左右。由于上游材料的获利会受到镍价波动影响，泡沫镍、氢氧化镍、储氢合金粉毛利率较低，在9~12%之间。

各项材料毛利率如下所示：

氢氧化镍：7～15% 储氢合金粉：10%～12% 泡沫镍：8%～11% 其它8～11% 镍氢动力电池 ：30~40% 镍氢车用电车相关厂商

镍氢车用电池是从单体电池（Cell）做起，再集合成电池模组（module），然后再串、并联成电池组（Pack）安装到汽车上，使用中要求单个电池、各个电池模组及整个电池组的充、放电曲线要完全一致，因此有效控制品质的一致性，以及在材料上的专利是这些国际电池厂商胜出的关键。由于镍氢车用电池近期供不应求，因此能够加入汽车大厂供应链的厂商，获利状况相比较上游的材料厂商好，毛利率约在35%左右。

目前全球知名的镍氢车用电池厂商包括日本松下和丰田的合资公司PEVE、GS Yuasa以及被松下合并的三洋，美国的Cobasys、法国的SAFT、德国的Varta，以及超霸、韩国现代。其中PEVE、Cobasys等公司的镍氢车用电池已经顺利导入车厂。而目前能够打入现有镍氢电池供应链的厂商，多为汽车品牌厂商所转投资的公司。

除了国际品牌车厂所把持的市场外，中国地区的市场潜力也是不容小觑的。在中国庞大的内需市场支持下，当地的镍氢电池供应商反而因此受惠。仅广东一地就有一百多家做镍氢电池的私人企业。其中技术及量产能力较为领先的厂商包括春兰集团、湖南神舟、中炬森莱、科力远等公司。

镍氢电池上游材料厂商一览

地区 日本 厂商 住友化学 上市地点 东京 代号 4005.JP 附注 住友金属矿业公司为日本最大镍生产商，2009年下半年将扩增产量达19500吨以应付增加的需求，全年产量为33200吨。 中国 科力远 上海 600478 泡沫镍的供应商INCO本身并无公开发行，但是其母公司Vale（巴西淡水河谷）持有inco33%的股权，并且为世界第二大镍生产商，拥有镍矿达1160万吨。 中国 中国 中国 包钢稀土 厦门钨业 金瑞科技 上海 上海 上海 600111 6009 600390 生产镍氢电池负极材料储氢合金粉 生产镍氢电池负极材料储氢合金粉 中国最大镍氢电池正极材料氢氧化镍的生产商，汤浅和科力远为其客户。 中国

镍氢电池芯与模组厂商一览 地区 厂商 日本 汤浅电池 日本 三洋电机 新加坡 韩国 中国 科力远 中国 中炬高新 中国 四川长虹 中国 春兰股份 中国 德赛电池 吉恩镍业 上海 600842 生产泡沫镍的原材料硫酸镍 GP金山电现代 池 上市地点 代号 附注 东京 6674.JP 东京 67.JP 新加坡 00040 南韩 011760.KS 上海 600478 上海 600872 上海 600839 上海 6008 深圳 000049 长期从事电三洋成功开为全球10现代汽车与与超现有2.8万生产镍氢电斥资3亿研生产镍氢电池的研究、发可提高镍大生产厂LG化学公司霸合资成台镍氢动力池、高功率发测试镍氢池和锂离子研发与生氢充电电池商，自九十已经共同开立“湖南科电池产能 碱性镍干电电池，目前电池，目前产，为日本的放电容量年代起开发发电池合作霸动力电五大电池制和输出功率应用于电动超过5年。池有限公造商之一。密度的负极车的镍氢电今年7月现司”，主要在汽车用锂材料。08池。多年来代汽车推出从事混合电子方面与年宣布联合为多种电动伊特兰LPG动力车用三菱合资成德国大众汽运输工具提混合电动汽镍氢动力立Lithium 车公司开发供电池，包车，作为第电池组生Energy 专门用于混括荷兰的二代电池成产，首期建池和无汞碱已开发出8无动力电池性电池 至500安业务。 时高性能镍氢动力电池，目前产能可用于1500辆新能源镍氢电池动力汽车，电池市占率50%。从事燃料电池和太阳能Japan，持合动力车的Phileas巴长动力产业立的生产股51%，积大容量锂电士，匈牙利的一环，在线拟建产极量产车用池，并准备的电池。 Ganz 混合电动汽能年产供在2012年Solaris无车用高输出1.8万台电正式投入环轨电车及于动力的锂电动汽车用保汽车的使美国、欧洲池开发方面镍氢动力用 和市场已经投入了电池组。未的Vectrix160亿韩元来将扩充电单车等。 的预算。 到4.8万台 锂离子电池投资篇

电池的研究 现阶段，全球锂电池厂商90%以上几种在亚洲地区。日本电池厂商于锂电池领域市占率高达47%，以日系的sanyo、sony等公司为首。韩国电池厂以Sanmsung SDI、LG Chem为代表，市占率月25%，中国电池厂市占率为24%，然而这些厂商的锂离子电池还是应用于笔记型电脑、手机、数码相机等消费性电子产品为主。因此，在电动车市场的锂电池相关供应商将有机会重新洗牌。

虽然锂电池在电动车的应用前景最为看好，但由于汽车产业对于安全性，可信赖性等标准相对消费性电子产品还要高出很多，因此目前大部分车厂对于锂电池还是需要3~5年的验证与反复测试。而在业绩表现上，锂电池相关厂商还是需要努力一段时间才能够真正反映出来。

上游原材料 锂电池制作 下游应用 正极材料 负极材料 锂钴电池 锂镍钴电池 笔记本电脑 数码相机、手机 锂离子电池成本结构：

锂电池产业链由三部分组成：上游制作电池芯的原材料（包括正极材料、隔膜、电解液、负极材料、粘结剂、导电剂、铝塑复合膜等）以及中下游的电池芯制造和模组。其中，锂电池芯成本构成中，正极材料约占33%，隔膜约占25%~30%，电解液约占12%，负极材料约占10%。

在获利的表现上，由于正极粉材的材料不同，因此毛利率也有很大的差异。目前，正极材料毛利率大约15~70%不等，以锂铁正极材料的毛利率最高，此外，隔膜由于掌握在日商手中，毛利率也高达60%~70%。而电解液的供应商集中日韩厂商手中，毛利率约30%~40%。其它材料跨入门槛不如上述材料高，因此毛利率多半在20%~30%不等。

而根据统计，一台油电混合车所需要使用的电池材料数量，正极材料约70公斤左右，负极材料40公斤左右，电解液40公斤。而全球每年七千万台的新车规模，只需要100万台改为油电混合电动车，则需要7万吨正极材料，4万吨负极材料，以及4万吨电解液需求。切实电池供应链的相关产能恐将供不应求。

锂离子电池上游材料——正极材料

锂电池材料 从正极材料的区分来观察，以磷酸铁锂正极材料最适合应用于车用电池。但是磷酸铁锂的专利由德州大学教授Dr.John.B.Goodenough教授以及Phostech公司所把持。因此现阶段日本与韩国等电池大厂，在缺乏磷酸铁锂专利下，多半以其它正极材料导入车用电池的开发。在国外厂商中，美国A123、Valence一直在坚持磷酸铁锂的领域，而江森SAFT、松下PEVE、韩国KOKAM和法国GAIA以钴镍锰三元材料为主，但都在加紧对磷酸铁锂电池的研发。

而磷酸铁锂材料除了专利的考虑之外，量产能力也是产业遇到的技术瓶颈之一。目前磷酸铁锂的全球供应商包括美国A123、Valence，加拿大Phostech等公司。而的厂商包括台塑长圆、立凯电能、尚志精密和宏濑科技。中国地区是以天津斯特兰、北大锂动力电池 40%

先行、湖南杉杉、深圳贝特瑞以及天骄科技等公司较具规模。而日本设备厂商今年以来也开始销售能量产磷酸铁锂材料的设备。因此各家厂商在产能的扩充上都取得突破性的发展。根据各家正极粉材厂商的产能资料来看，2010年磷酸铁锂材料月产能将达到1700吨左右，其中以厂商台塑长圆以及立凯电能由于在制程上有所突破，因此扩产幅度最大，使得2010年将成为全球最大的磷酸铁锂正极材料供应地区。

假设2010年全球锂铁正极材料产能可以达到2万吨规模，届时每年只能够供应28万台的HEV，因此势必还有扩产需求。如下图所示，产能为月产能（单位:吨）

2010年全球锂铁正极材料产能预估

锂电正极材料厂商

地区 厂商 上市地代号 点 长园科技 8038 长园科技开发出自有专利的“氧化锂铁磷”正极材料。并且与台塑集团合资成立“台塑长园能源科技”，今年底完工后将创造年产5280吨的锂铁电池材料，抢攻第一大锂铁电池供应商，跃升为全球最大锂铁电池厂 宏濑科技 附注 3616 由宏基智融转投资的宏濑科技成立于2001年。宏濑以自制设备投入磷酸锂铁正极材料的开发，目前月产能以达20吨以上。2009年已经开始步入量产。 尚志精密化学 4738 尚志精密化学为大同集团旗下关系企业，于2007年开发出磷酸锂铁正极材料，并且正式量产，目前月产能约30吨。预估至2010年底可以扩产至120吨。 美国 Valence 纽约 VInc.US 从事开发正极材料及生产科充电电池的公司，产品包括磷酸盐电池、锂离子电池等。主要客户有：Segway、D&H Distrybuting、PC Connection。 中国 中国 中信 中国宝安 深圳 深圳 000839 000009 中国最大锂离子正极材料锂钴和锂锰的生产商 深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司是宝安集团子公司，致力于锂离子二次电池正负极材料及纳米应用专业化生产制造商 中国 杉杉 上海 600884 生产锂电池正负极材料和电解液大厂

锂离子电池正极材料——电解液

电解液是影响锂电池性能的重要材料之一，占锂电池成本的12%左右。电解液的主要原材料为六氟磷酸锂（LiPF6），由于生产技术难度非常高，

在国际上由东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断、由于电解液的关键原料由日本厂商所掌握，因此电解液市场是由日本厂商所主导。包括日本宇部、三菱化学、富山化学等。韩国则是以ECOPRO较具规模。

地区，台塑集团是电解液较具有规模的供应商。电池厂能元科技也有自有的电解液专利，而在中国地区江苏国泰所属华荣化工，杉杉股份所属

东莞杉杉为中国较具规模的电解液生产商。而天津金牛产能规模也不小，为锂电池厂商天津力神的主要供应商。

通常一辆PHEV需要电解液40公斤，因此目前全球电解液产能仅够提供100万台的PHEV，因此未来随着电动车拉动需求，电解液市场仍具有很大的发展潜力。

锂离子电池电解液厂商一览 地区 日本 厂商 三菱化学 上市地点 东京 代号 4188.JP 附注 与汤浅电池成立Lithium Energy Japan锂电能公司，专责车用高效能锂离子电池组的研发、量产制造与销售。2009年创造20万颗的锂离子电池产能，而锂电池组的提高量产规模与降低成本，对于三菱所致力推出的电动环保车计划，将具有极为关键性突破性进展。 日本 宇部兴产 东京 4208.JP 重要的电池隔膜生产商之一，每年由关东电化学工业提供的LiPF6达950吨，市占率25%。 南韩 中国 中国 中国 ECOPRO 江苏国泰 杉杉股份 巨化股份 南韩 深圳 上海 上海 086520.KS 002091 600884 600160 电解液生产大厂，全球市占率24% 中国最大锂电池电解液生产商 生产锂电池正负极材料和电解液大厂 生产六氟磷酸钾上游原料无水氟化氢，是杉杉股份、江苏国泰等电解液厂商的上游供应商

锂离子电池上游材料——隔膜

隔膜是液态锂离子电池的重要组成部分，在电池中起着防止正、负极短路的作用，其性能决定了电池的容量、循环寿命以及安全性等特性。占锂电池成本的30%。

目前全球的隔膜市场80%以上被日本旭化成工业（Asahi）、东燃化学（Teonen），及美国Celgard占据。由于隔膜产业具有典型的“高技术、高资本”特点，投资风险较大。因此投入的企业并不多，地区由高银化学提供镍氢电池记忆锂电池的隔离膜。中国地区能生产隔膜的企业仅有星恒科技、佛塑股份所属的金辉高科两家科技相对成熟。

锂离子电池隔膜厂商一览 地区 日本 厂商 上市地点 代号 3407.JP 附注 与德山（TOKUYAMA）联合改善了甲醇型燃料电池（DMFC）用阳离子型碳氢类电解质膜的性能。两公司今后将采用新技术，共同致力于该电解质膜性能的提高、量产及低成本化，而且还将进一步进行研究，以便将来开展业务。 中国 佛塑股份 深圳 000973 持有生产隔膜的金辉科技55%的股份。目前金辉高科的隔膜产能只有1200万平方米左右，用在汽车动力电池上的很少，主要还是用在通讯电池上。 中国

锂离子电池芯与模组

凯恩股份 深圳 002012 生产碱性电池隔膜纸，现已踏上锂电池产业。 旭化成工业 东京 目前，全球锂离子车用电池的生产企业主要有二十多家，仅日本就有东芝、日立制作所、日本电气（NEC）、GS Yuasa、丰田汽车和松下电器产业的合并公司Panisonic EV Energy等十多家相关企业。美国则是A123、江森自控（Johnson Controls）。中国的比亚迪、韩国的LG Chen等公司。

而地区投入锂离子电池的相关厂商，包括必翔实业转投的必翔电能、台泥集团所投资的能元科技。还有其它未上市的升阳国际半导体、金山电能、有量科技、兰阳能源等厂商。至于的电池模组厂以新普、顺达、加百裕、统振等厂商产品还是集中在笔记本型电脑等消费性电子应用，但是在车用电池领域，未来也都有相关的发展计划。

中国具有量产能力的厂商包括比亚迪、天津力神、深圳比克和被日本TDK全资收购的东莞新能源（ATL）。上市公司中于锂电池相关的包括中信盟固利、广州国光。中国地区由于以及内需市场支持下，电池厂商也颇具发展潜力。

锂电池芯好模组厂商一览

地区 厂商 能元科技 上市地点 代号 3127 附注 能元科技是台泥集团旗下能源事业的核心企业。以自由品牌Molicel行销全球。产品除应用于笔记本型电脑外，近年于电动工具市场、电动车市场表现亮眼。2005年起就已经开发出动力电池，而2008年底正式公布BMW Mini E全电电动汽车所使用的动力系统。 必翔实业 1726 必翔实业旗下的必翔电能拥有Phostech的正式授权，能够生产磷酸锂铁（LiFePO4）的电池芯，并且可以用来生产电动机车，电动自行车，医疗用电动轮椅，医疗用电动代步车等产品。 欧洲 SAFT 欧洲 SAFT.US 为法国最大的电源制造商，与Johnson Controls合资，在欧洲开始为汽车市场成批生产锂离子电池，同时还将向上海汽车集团股份有限公司供应电池，以将该技术扩展至中国市场。 美国 Johnson Controls 纽约 JCI.US 是世界领先的启动器蓄电池制造商，为机动车和混合动力电动机动车提供车载蓄电池以及配套的系统工程和事业服务。启动器蓄电池全球年生产能力超过1.1个亿，并在5个国家设有先进的研发中心。 美国 A123 纽约 AONE 美国重点扶植企业，主要客户包括电动工具机厂商与知名车厂。 日本 汤浅电池 东京 6674.JP 汤浅长期从事电池的研究，开发与生产，为日本五大电池制造商之一。在汽车用锂电子方面与三菱合资成立Lithium Energy Japan，持股51%，积极量产车用电池。 日本 东芝 东京 6502 .JP 开发出挤压也不会破裂或起火的新型充电电池【SCiB】，并于2008年3月开始量产。SCiB的关键在于采用了以东芝自主开发的钛酸锂【LTO】为主要材料的负极材料。东芝拟将SCiB用于电动自行车、电动摩托车、电动叉车以及无人搬运车等，并正在积极开发御用混合动力和电动汽车的【SCiB】 日本 日立 东京 6501.JP 日立Vehicle Energy公司专门生产车用电池，2009年7月开始全线生产油电混合车锂电池，月产能4万颗，4月开始设立【电池事业统括推动本部】，针对材料开发与制造设备用途的开拓，积极扩大事业版图，以2015年车用电池销售额达1千亿日圆为目标。 日本 NEC 东京 6701.JP 日产公司和NEC公司组建的合资公司致力于研制和生产先进的锂离子电池，混合动力等环保技术。这家生产锂离子电池的工厂从2009年开始运营投产，设计年产量为6.5万个，预计初期产量可以达到1.3万个。日产汽车于今年首批使用锂离子电池。运用该技术的电动汽车将于2010年投向美国和日本市场。 南韩 LG Chem 南韩 061910.KS 最新锂电池技术采用义法半导体的先进电池管理芯片，确保锂电池技术在保持经济性的同时还具有很高的操作安全性和长期的可靠性，即使是在要求极为严格的汽车动力总成系统也能达到如此高的标准。 南韩 Samsung SDI 中国 比克电池 NASDAQ CBAK.US 南韩 0000.KS 除了自己的锂电池部门外，与Bosch合资成立SB Limotive（SBL）SBL将在韩国投资5000亿韩元于车用电池市场，预计2011年正式投产。 深圳比克电池成立于2001年，2006年于美国纳斯达克上市，资本8260万美元，为世界锂离子电池芯产量最大的生产商之一。 中国 比亚迪股份 1211.HK 主要从事制造及销售充电电池、电子产品及汽车。2003年比亚迪购并秦川汽车后，正式进入汽车制造业，随后比亚迪陆续推出一系列具自主知识产权的车型如F3、F0和F6等。目前比亚迪已经成为中国自主品牌汽车生产商的重要参与者。 中国 中国 中国 广州国光 中信 咸阳偏转 深圳 深圳 深圳 002045 000839 000697 其下广东国光电子研发锂聚合物，以及大动力车用电池。 中国唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。 子公司咸阳威力克能源公司是从事锂离子电池、锂锰动力电池等清洁能源技术产业化的高科技公司、能够生产各类小型核动力锂离子电池。 车用电池将推动稀有矿产需求

以目前的技术进展来观察，可以预见3~5年以后的未来，锂电池将成为车用电池的主流。然而应用于生产锂电池的锂矿资源确是十分稀少。研究资料显示，全球矿产存量仅为1590万吨。其中能够开采的仅有750万吨，而2008年的锂矿产出量也只有3.5万吨左右。

从锂电池的生产流程来看，碳酸锂为生产锂电池正极粉材的原料，而碳酸锂则是从锂矿中提炼出来的。假设一台电动车需要100公斤的磷酸锂铁正极材料，因此需要耗用其原料碳酸锂30公斤左右，而换算成锂矿后大约需要5公斤。以目前全球锂矿电动年产出

量

3.5万吨，全数拿来用于生产锂电池也仅能够供应700万辆。相较于一年7000万辆的新车出货量，也只能够提供1/10的数量。

目前，各国已经开始警觉到能源需求影响稀有矿产资源的问题。中国已经开始稀有矿产的出口，而玻利维亚也开始与日本、法国、韩国等国的多家公司进行谈判，以联合开发锂矿资源。尤其是玻利维亚西南部边境地区的乌尤尼盐滩是世界最大的盐滩。几年前，地质学家在这片白茫茫的盐滩上勘探出一座巨大的锂矿。初步估计这片一万多平方公里的盐地已探明的锂储量达550万吨，约占全球总储量的50%。如果将这些锂资源用于生产锂电池，可满足全世界汽车工业一百年的需求。

因此，对已发展电动车产业来说，现阶段锂矿资源的存量应该足以应付能源的需求，然而开采锂矿的产能却要提升才有办法应付未来几年内会快速增加的锂电池需求。

锂矿存量分布（万吨） 玻利维亚 智力 阿根廷 中国 0 300 100 523 其它 总计 碳酸锂的制造环节必须要有所突破

128 1591 全球碳酸锂2008年产出约9.2万吨。其中智力SQM、美国FMC，德国Chemetall等三家厂商市占率高达75%，其它则是集中于中国地区。在生产成本考虑下，目前八成的碳酸锂多半是由高原的盐水湖中所提炼。

而碳酸锂根据其纯度的不同，其应用也有区别。纯度98~99%应用于工业级，医疗级的纯度为98.5%，电池极需要99.5%，高纯级则是需要99.99%以上。而根据生产碳酸锂大厂SQM的资料显示，由于应用于电池领域的碳酸锂仅27%，平均每年成长幅度约7~8%。

如果以全球碳酸锂年产出9.2万吨计算，仅能够供应300万辆的电动车。如果再考虑生产纯度，恐怕能够提供的数量将更为有限。

锂电池原料缺口恐怕于2015年提前引爆

根据集邦产研的预估，2010年电动车数量将高达200万辆左右，其中锂电池系的电动车将高达60万辆。而到了2015年电动

车数量450万辆，其中锂电池系的电动车将高达400万辆以上。

虽然，我们认为锂矿资源存量足以应付全球电动车的需求，但如果锂矿业者的开采能力以及碳酸锂厂商的生产技术跟不上未来广大的需求。锂电池原料的缺口将不排除提前引爆。

碳酸锂生产厂商一览

地区 智利 厂商 代号 SQM SQM.US 附注 智利碳酸锂产量居世界第一，而SQM公司是世界上最大的盐湖卤水锂开采公司，工厂位于阿塔卡玛，将开采出来的卤水加工成氯化锂，再转化成为碳酸锂和氢氧化锂。SQM公司从1997年开始生产碳酸锂，2006年产量2.78万吨。2008年产量2.79万吨，电池用锂产量占营收的10%，SQM计划增加锂产品出口，在亚洲市场锁定电池产业，欧洲市场则是玻璃工业。2008年SQM公司锂产品占世界市场的30%。 美国 FMC FMC.US FMC锂公司是美国FMC集团的分公司，锂工厂位于阿根廷，从1998年开始量产，锂化合物产能1.75万吨/年，其中碳酸锂1.2万吨/年，氯化锂0.55万吨/年；2004年氯化锂产能增加到0.85万吨/年，2006年锂化合物产能增加到2.05万吨/年，2008年FMC碳酸锂锂产量市占率19%，产量1.79万吨。

技术篇

1. 车用电池是发展电动车的关键

随着技术的演进，传统汽车的动力来源由以往的引擎逐渐转向电池动力模组。其中电力驱动及控制系统是油电混合车和电动车的核心，是区别于引擎汽车的最大不同点。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，其中系统中最关键的部件是车用电池。

目前用在油电混合车和电动车的车用电池型态与种类包括铅酸电池、镍氢电池、镍铬电池、锂离子电池，以及更具远景的燃料电池和太阳能电池等。由于车用电池的性能，成本和安全性，将很直接地决定油电混合车和纯电动车的发展进程，而

性能、成本和安全性也决定了车用电池各种技术路线的前景。 车用电池的技术指标

在定义上，车用电池一般是指具有较高的容量和输出功率能力，可用作为电动车辆驱动电源的二次电池。因此，在评量油电混合车的车用电池有以下几项技术指标：

1） 电力密度 Power Density （W/Kg）

代表每公斤品质的电池能提供的功率。它的大小决定电池所能输出的最大功率，标志着汽车的加速性能和最高车速，对电动车的动力性能等有直接影响。

2） 能量密度 Energy Density( Wh/kg)

代表着单位重量（如Kg）或单位体积电池所能储存的能量。也就是以电池之反应物在电化学反应时所释放出来的总能量除以电池的总重量或总体积，通常能量密度意味着纯电动模式下的续航能力。 3） 循环寿命 Cycle Life

车用电池的工作是一个不断充电——放电——充电——放电的循环过程，每充电和放电一次，车用电池中的化学物质就要发生一次可逆性的化学反应。随着充电好放电次数的增加，车用电池中的化学活性物质会发生老化，逐渐削弱

其化学功能，降低车用电池的充电和放电效率，最后部分或完全丧失其充电和放电功能。车用电池的工作循环寿命是衡量车用电池寿命的重要指标，对车用电池的使用有直接影响。 4） 尖峰电力密度 Peak Specific Power（KW）：

尖峰电力密度可定义为在80%电池容量的放电过程中每单位重量电池所能提供30秒以上的电力。这数值用来决定电动车的最大加速能力。 5） 成本：

电池的成本与电池的新技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，目前新开发的高功率比车用电池成本较高。

2. 各种电动车对车用电池的要求

一般情况下，油电混合车的车用电池需要进行频繁、浅度的充放电循环。在充放电过程中，电压、电流可能有较大的变化。针对这种使用特点，油电混合车系统对电池有以下特别要求： 1）大功率充放电能力：

电力密度是衡量蓄电池快速充放电能力的指标，相对于能力密度要求，油电混合车对电力密度要求更高。

2）充放电效率：

车用电池中能量的循环，必须经过充电——放电——充电的循环，高的充放电效率对于保证整车效率具有非常

重要的作用。

3）相对稳定性：

车用电池应当在快速充放电和充放电过程的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力系统使用条件下能达到足够

的充放电循环次数。

从下表可见，油电混合车（HEV）因为仍抱有汽油作为主要动力，续航力问题并非主要考虑。二是更为强调加速与爬

坡性能，因此相对其它类型的电动车更为注重电力密度（要求800~1200W/Kg）。而纯电动车（EV）则是完全依赖电池当作动力来源，更为强调充电后的续航能力，因此对能量密度的要求（100~160Wh/Kg）相对其它电动车要高。

HEV、PHEV、EV对于电池性能要求

重量（max.kg） 尖峰电力密度电力密度 （min.kv） 油电混合车 （HEV） 充电式油电混合120 车（PHEV） 纯电动车 （EV）

（Ⅰ）：电力启动时所需要的最小能量

（Ⅱ）：中型的PHEV，20与40英里电的里程数所需要的电池条件

（Ⅲ）：中小型EV所需的配备在空间和性能表现上都足以和同型传统汽车相提并论。

250 65；50 （Ⅱ） 50；100 （Ⅲ） 0；400 （Ⅱ） 200；400 （Ⅲ） 50 40-60 （min.kg） 800-1000 电容量 （min.kwh） 1.5-3【0.7】 （Ⅰ） 6；12 （Ⅱ） 25；40 （Ⅲ） 50；75 （Ⅱ） 100；160 （Ⅲ） 能量密度 （min.wh/kg） 30-60

以现阶段各种电池的技术观察，目前技术最成熟、能够商业化的仍属镍氢电池。但是新的技术也急起直追，未来锂离子电池以及燃料电池也有机会达到动力汽车的要求。

镍氢电池发展现状：

镍氢电池的组成由正极材料、电解液、金属材料、隔膜所组成。其中正极采用金属氢氧化镍，负极使用锡氢合金。

镍氢车用电池具有无污染、能量密度、电力密度、快速充放电、耐用性等许多优异特性。与铅酸电池相比，镍氢电池具有能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长的特点；与镍镉电池相比，其能量密度是镍镉电池的两倍。另一大优点就是镍氢电池不含有镉、铅这类有毒金属，其中一些金属还有较高的回收价值，可称为绿色能源。

下列为镍氢电池主要特点： 1） 2）

能量密度高：目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350Wh/kg。

循环次数多：目前应用在油电混合车上的镍氢车用电池，在80%放电深度（DOD）下，循环寿命可以达到1000次以上，

为铅酸电池的三倍以上。100%DOD循环寿命也在500次以上。在油电混合车中可使用五年以上。

3） 无污染：不含铅、镉等对人体有害的金属。

镍氢车用电池模组主要规格

公司 型号 松下PEVE Metal Case Prismatic Module 电压（V） 电容量（Ah） 电力密度（W/kg） 能量密度（Wh/kg） 重量（g） 尺寸（mm W*H*L） 9.6 6.5 1800 41 1510 18.4*96*382 松下PEVE Plastic Case Prismatic Module 7.2 6.5 1350 46 1040 19.6*106*285 12 8.8 1042 45 2400 45*87*323 12 7.7 1300 N/A N/A 276*242*518 美国Cobasys Series 1000 德国Varta N9

镍氢车用电池是目前最成熟与安全的技术

目前阶段开发油电混合车，车用电池选镍氢电池是比较理想的。随着油电混合车市场的逐渐成熟，镍氢电池的价格也会随之下降，镍氢车用电池前景可期。全球镍氢HEV销量占新能源车销量的99%以上。全球HEV市场一枝独秀的当属丰田汽车。自1997年丰田推出全球第一款镍氢动力HEV轿车Prius以来，其HEV销量至2008年底已经累计超过近170万辆。全球各种品牌的HEV至2008年底累计销量约有220万量，占全球所有新能源汽车销量的80%以上。长达十多年的成功商业化运行，已充分证明HEV是目前技术最成熟、使用最安全的车型。

锂离子电池发展现况

锂离子电池技术与特性

锂离子电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基材、隔膜和外壳等。其中，正极材料是锂电池中最为关键的原材料，直

接决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时也是锂电池成本占比最高的材料，约占锂电池电芯材料成本的15~20%左右。目前，正极材料主要是锂钴、锂锰、锂镍钴（三元材料）和锂铁等。而各种不同正极材料决定了锂离子电池的主要用途。

锂钴最早实现了商业化应用，技术发展至今已相当成熟，并且广泛应用在小型低功率的可携式电池产品如手机、笔记型电脑和数码相机等消费性电子产品当中。

锂镍和锂锰由于存在容量低、性能差、有安全隐患等固有缺陷，因此只能用作过渡材料，短期内用于车用电池有所表现，长期必然被锂铁所取代。

锂镍钴也就是三元材料，它融合了锂钴和锂锰的优点，无论是在小型低功率电池还是在大功率车用电池上都有应用。

锂铁材料相较于其他材料具有大电流、快速充放电等特性，是最被业界看好应用于车用电池领域的。但却是当前产量最少、成本最高的一种正极材料。

而目前锂离子电池应用于车用电池领域主要以锂锰电池以及锂铁电池为主。在规格上，由于锂锰电池的电压高达3.8V，加上材料因素，因此在能量密度以及电力密度的数据都会比现有的锂铁电池佳，然而锂铁电池循环寿命可达2000次，工作温度约-20~65℃，都比锂锰电池来的优秀，因此更适合应用于车用领域。

而在电池芯规格上，目前并没有同一的尺寸规格，外形上包括传统圆柱型、方型、薄片型、聚合物型等。传统圆柱型的规格包括

18650~40138等尺寸都有厂商在生产，尺寸的考虑主要在于自家工厂的生产效率以及技术上如何解决不同电池芯间电性平衡的问题。而聚合物锂电池由于体积可以有较多变化，重量也可以减轻，是未来最受注目的规格。以厚度为例，相较于传统锂电池，聚合物锂电池最薄可达0.6mm的厚度，重量也可以轻20~40%不等。并且可依照客制化的要求，在外形做改变。

锂离子电池芯规格

公司 型式 电压（V） 升阳半导体 锂铁电池 3.2 必翔电能 锂铁电池 3.2 1.1 N/A 93 兰阳能源 锂铁电池 3.2 30 N/A N/A 能元科技 锂锰电池 3.2 2.7 N/A N/A 电容量（Ah） 10 电力密度700 （W/kg） 能量密度 （Wh/kg） 重量（g） 尺寸（mm W*H*L） 365 （40138） 38 （18650） 1200 （Prismatic） Φ34*70*94mm 92 （26650） Φ26.4*65mm Φ40.6*138.8mm Φ18*65mm 锂电池较没有记忆效应

锂电池和镍氢电池不同，已经没有记忆效应，是以多少次循环（cycle）当做寿命计算的单位，而不是充电的次数来计算。也就是说，充满锂电池到饱再放到完算是一次，一般锂电池的充放电循环可达数百次以上。锂电池的设计会加上防止电力过低的保护电路板，这种电路板的用途是避免锂电池电量过低，因为太低的话，很难充电，锂电池也就会有损坏的风险。

燃料电池的发展现况

燃料电池的基本组件包括正极（Anode）、负极（Cathode）、电解质（Electrolyte）、燃料流场板（Gasdistributor）与电流收集器（Current Collector）等。以氢气为燃料、空气中的氧气为氧化剂，把燃料中的化学能通过电化学反应转换成电能的发电装置，除了产生电能以外只排放出净水，具有以下几个特点：

低污染：燃料电池没有二氧化碳及含硫的问题，更没有核能发电废料的问题，比一般传统火力发电方式更清洁。用氢氧与空气作

为燃料与氧化剂，其生成物只有水和热。

高效能：和一般传统的发电方式不同，燃料电池直接将燃料中的化学能转化成电能，故不受卡诺循环的，理论上能量转换效率可达到80%。

无噪音：燃料电池发电本体在发电时，不需其他移动机件的配合，因此没有噪音问题。

用途多样化：燃料电池所能提供的电力范围相当广泛，小至手机大至万瓦发电厂，都在其适用范围内。

不需冲电：一般电池是将能量贮于电池本体中，用完后即舍弃，或充电后再重复使用，燃料电池是由燃料中的化学能提供能源，只要持续不断地供给燃料，燃料电池变可以不停地发电。

燃料资源多：只要含有氢原子的石化能源如石油、天然气、煤炭、沼气、酒精与甲醇等，通过一个转换器，都可作为燃料电池的能源进料。目前更有利用高压钢瓶或金属氢化物等储氢材料制成的储氢卡匣，成为燃料电池电力组，可取代一般的蓄电池，因此被视为节能、无污染的最佳解决方案。

目前燃料电池在技术上依照电解质及电极材料的不同，主要被发展的共有质子交换膜燃料（PEMFC）、磷酸型燃料（PAFC）、熔融碳酸盐燃料（MCFC）、固态氧化物燃料（SOFC）以及碱性燃料（AFC），其性能及架构如下表所示：

燃料电池发展现况

电池种类 质子交换膜燃料 碳酸型燃料 100-220 35-60 10MW 2-4小时 180-220 熔融碳酸盐燃料 30-40 45-60 2MW >10小时 600-700 固态氧化物燃料 15-20 50-60 10MW >10小时 750-1000 碱性燃料 35-105 45-60 80KW 几分钟 50-200 太空、运输 电力密度（W/Kg） 300-1000 发电效率（%） 发电范围 启动时间 操作温度（℃） 主要应用 40-60 250KW 几分钟 25-105 太空、运输、携带装适用范围广 置电力 分布式电厂等大型分布式电厂，住家 发电 燃料电池现况：

日本曾预测下个世纪的能源供应将由石化燃料转变为氢能的社会，其中氢能转换成电能的主要装置就是燃料电池。燃料电池因具有干净、环保与能源转换效率高的优点，燃料电池的商品化发展十分看好，目前商业之应用如日本以燃料电池作为市区电力负载管理

工具；德国燃料电池动力潜水艇；美国采用汽电共生方式作为医院、饭店、建筑物之供电；加拿大推出燃料电池的巴士；福特、宝士、丰田等汽车大厂相继推出燃料电池电动车。

国内燃料电池产业近年来也加速发展，譬如亚太燃料电池与杜邦建立合作关系，主要在开发燃料电池如电动机车；3C应用方面，腾光科技结合南亚电路板、奇宏科技与思柏科技组成研发联盟，开发笔记本型电脑用直接甲醇燃料电池电力组（DMFC）。

上述五种电池中以质子交换膜燃料电池技术为车用电池的首选，具有电力密度高和启动快的能够特点。目前，国际上车用电池技术领先者为加拿大Ballard公司和德国Daimler Chrysler公司技术合作所开发出的车用电池，另外其他公司如Honda、GM、Ford、也纷纷推出自有品牌如FCX、FCHV、Hydrogen等系列的燃料电池，加快燃料电池实现商业化的脚步。根据集邦科技预测，全球燃料电池市场需求成长至2009年约25.8亿美元，预计2014年世界燃料电池需求可达到135.5亿美元，复合平均年增率43%，其中以发电系统市占率51.7%最高，其次为可携式电子产品占25.9%、产业用定置型发电系统及叉举车等特定用途动力系统12%、汽机车3.8%等，并以可携式电子产品之需求值平均年增率.6%成长速度最快。

燃料电池方面的挑战

尽管燃料电池具有节能零污染材料取得方便的优点，但在制作技术上仍面临电池耐久性与高成本的挑战，耐久性短的原因在

于车辆使用状况对燃料电池的影响，如频繁的发动次数、车速快速切换、车子不稳定驾驶、低温的行驶环境等都容易造成电池的损坏，针对此问题，福特和克莱斯勒推出PHEV油电混合车电动车，使车子能在稳定的环境下进行操作，但仍无法避免低温和难质环境下电池损耗的问题。

在成本方面则面临用来当做催化剂的贵金属铂成本居高不下，储氢罐的体积庞大且价格昂贵，运输成本大，以及加氢站等配套设施建设费用高皆使的燃料电池发展遭遇阻碍，有赖未来技术改良提出更好的解决方案。

目前一辆燃料电池车价格约14,300美元，相当于台币500万元，其价格远高于一般车款，无法被大众接受，因此中长期来看尚无法一般化，故燃料电池的商业化普及使用被各国视为长期发展目标。

各种燃料电池的种类与特性

电池种类 碱性燃料电池 （AFC） 质子交换膜燃料电磷酸燃料电池 池（PEMFC） 含氟质子交换膜 （PAFC） H3PO4 熔融碳酸盐燃料电固态氧化物燃料电池（MCFC） Li2CO3- K2CO3 池（SOFC） ZrO2 电解质 KOH 阳极 阴极 C（含Pt） C（含触媒） C（含Pt） C（含Pt）、铂黑 C（含Pt） C（含Pt） Ni（含Cr、Al） NiO 金属（Ni、Zr） 金属氧化物如LaMnO4 导电离子 工作温度 燃料 OH- 室温2000C 纯氢 H+ 氢气、甲醇 H+ 160~2200C 氢气 CO32- 600~10000C O2- 天然气、沼气、氢气、天然气、沼气、氢气、煤气 煤气 空气、氧气 氧化剂 特性 纯氧 空气、氧气、 空气、氧气、 空气、氧气 1. 使用高纯度氢气1. 功率密度高、体1. 进气中CO会导1. 不受进气CO影1. 不受进气CO影作为燃料。 积小、重量轻。 致触媒中毒。 响。 响。 2. 低腐蚀性及低温2. 低腐蚀性及低2. 发热可予利用。 较易选择材料 温，较易选择材料。 2. 反应时需循环使2. 高温反应，不需用CO2。 3. 发热可利用。 依赖触媒的特殊作用。 3. 发热可利用。 优点 1. 启动快。 1. 寿命长。 对CO2不敏感 1. 可用空气作氧化1. 可用空气做氧化剂。 剂。 2. 室温常压下工2. 可用空气做氧化作。 剂。 3. 室温工作。 4. 功率大。 5. 启动迅速。 6. 输出功率可随意调整。 2. 可用天然气或甲2. 可用天然气或甲烷作燃料。 烷作燃料。 缺点 1. 需以纯氧做氧化1. 对CO非常敏感。 1. 对CO敏感。 剂 2. 成本高 2. 反应物需要加2. 工作温度高。 湿。 3. 成本高。 4. 低于峰值功率输出特性能下降。 工作温度较高。 工作温度过高 系统效率 用途 60~70% 宇宙飞船、 潜水艇 43~58% 小型发电机组 分散型发电 移动式电源 运输工具之电源 37~47% 气电共生 分散型发电 离岛地区发电 移动式电源 运输工具之电源 >50% 气电共生 分散型发电 50%~65% 气电共生 分散型发电 取代大规模火力发取代中规模 电 火力发电。

主要的国际电池相关标准

目前全球各主要国家或市场，正在制定相关的电动车用电池标准，并参考过去电池的标准，以及结合对包括油电混合车、纯电动车等电动车特性而规划与设计。

当前的主要电池标准如下：

主要的现存国际电池相关标准 标准号 IEC62133:2002/ 标准名称 主要应用 Portable sealed secondary cells,and for 申请CB验证，必须通过此项标准 batteries made from them,for use in portable applications EN62133:2003 含碱性或非酸性电解液的单体蓄电池（电 芯）个蓄电池组：便携式蓄电芯及使用其制造的电池、便携应用的安全要求 IEC 61960:2003/ Secondary cells and batteries 电效能测试国际标注 containing alkaline or other non-acid electrolytes-secondary lithium cells and batteries for portable applications EN 61960:2004 含碱性或非酸性电解液的单体蓄电池（电韩国KPS认证主要测试标准 芯）和蓄电池组：便携式锂单体蓄电池（电芯）和锂蓄电池组 UN38.3-2003 UN Recommendations on the 锂电池运输（空运、海运）必须通过 Transport of Dangerous Goods,Manual of Tests and Criteria ,Section 38.3 UN关于危险品运输的建议，手册及试验标准，第38.3节 IEC 61959:2004/ Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid eletolytes-Mechannical Test EN 61959 :2004 含碱性或非酸性电解液的单体蓄电池和蓄电池：便携式密封锂单体蓄电池和锂蓄电池的机械试验 UL12-2007 Lithium batteries 锂电池 UL20-2006 Household and commercial batteries 家用及商业电池 QB/T2502-2000 IEC 60993-19 开口镍镉电池用电解液 Electrolyte for vented nickel-cadmium cells [29.220.30]碱性副电池及蓄电池 锂离子蓄电池组规格 轻工业标准 锂电池权威安全标准 锂电芯权威安全标准