我国电池工业产品分为一次电池、二次电池、铅蓄电池、太阳能电池、燃料电池和其它电池等几大类。新型电池技术是影响世界科技和产业发展的前沿高新技术之一,电池工业也是21世纪最具发展潜力的朝阳产业。电池工业以新材料科技为基础,与环保科技相关联,与电子、电力、交通、信息产业相配套,与休闲、娱乐、保健和提高自身素质消费观念的转变相适应,它关系到可持续发展战略的实现,是新能源领域的重要组成部分。现就我国电池产业及能源效率情况初步分析研究如下:
一、 电池产品概况
1、电池分类
电池(battery)为将其它形式能量直接转换成直流电能的装置。按照转换能量的形式可分为物理电池和化学电池两大类。化学电池是将化学能直接转换成直流电能的装置,俗称电池。
电池按其使用性质的不同,可分为原电池、蓄电池、贮备电池、太阳能电池和燃料电池等几大类。
原电池又称一次电池,一旦它的活性物质耗尽,该类电池不能通过充电的方式使其恢复获得再使用。电解液不流动的原电池称为“干电池”。原电池是最常见的民用电池,如普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锌空气电池、锂电池等。
蓄电池又称二次电池,这类电池可通过充电多次重复使用,如铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等都是常用的蓄电池。由于铅酸蓄电池数量比例较大,通常将铅酸蓄电池单独列为一类,其它则称为小型二次电池,具体包括镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池。
贮备电池是为了使电池有较长的贮存期,贮存时将电池的其它部分与电解质分别贮存,使用时再注入电解质溶液进行活化,通常应用于军事等特殊场合。
燃料电池是一种电化学能量转换装置,它利用氢或含氢载体和氧之间的直接反应产生电能,没有直接燃烧的过程,活性物质通过装置的外部得到补充。
太阳能电池又可细分为太阳能光伏电池和太阳光化学电池。太阳能光伏电池通常归类为物理电池,目前实际应用的太阳能光伏电池是一种半导体器件,它受到太阳光照射时能够产生光伏效应,将太阳光能转变成直流电能,具体包括晶体硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池。
太阳光化学电池则利用光化学反应的能量化学转换,将太阳能转换为化学能,主要有两种方法:光合作用和光化学作用。
表1 常见电池的分类
电池类别 电池品种
一次电池(原电池) 普通锌锰电池
碱性锌锰电池
锌-氧化汞电池
锌-氧化银电池
锌-空气电池
锂锰电池
锂-卤化物电池
锂-碘电池
二次电池(蓄电池) 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池
小型二次电池 锂离子电池
镉镍电池
氢镍电池
铁镍电池
锌银蓄电池
贮备电池 钙铬酸钙电池
铝化锂二硫化铁电池
钙五氧化二钒电池
镁三氧化钨电池
燃料电池 碱性燃料电池(AFC)
质子交换膜燃料电池(PEMFC)
磷酸燃料电池(PAFC)
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)
固体氧化物燃料电池(SOFC)
太阳能电池 太阳能光伏电池 晶体硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池
非晶硅太阳能电池
化合物半导体太阳能电池
太阳光化学电池 TiO2纳米电池
还有一些其他电池分类方法,如按电极系列分类、按电池形状或大小分类、按电极结构分类、按电池的用途分类、按电解质分类,或按某种电池性能分类。
2、应用领域
电池广泛应用于交通运输(汽车、电动自行车、摩托车、叉车、船舶、列车),日常生活(电动剃须刀、电动玩具、钟表、收音机、DVD、摄像机、照明),通讯(手机),计算机(移动手提电脑、UPS),矿山(矿产资源开采与运输),风能发电储能,太阳能发电储能,甚至包括航空航天、军事用途等。
3、主要材料
电池主要电极材料包括:锌、二氧化锰、镍、镉、锂、铅、铜、银、铂、钴、多晶硅、单晶硅、石墨、碳素材料、塑料等。
根据不完全数据统计,2005年规模以上电池生产企业总产值为983.0801亿元,比2004年同期增长24.41%。2005年电池产量约315亿只,比2004年约增加13%,我国电池产量已超过世界电池总产量的一半。2005年电池出口总量228.8亿只,出口额53.2亿美元,比2004年分别增加3%和27%。2005年电池进口量为61.65亿只,比2004年减少了2%,但进口额增加了22%,进口额为42.19亿美元,其中小型二次电池进口额增幅较大。国内电池消费量约138亿只。
二、 我国电池工业简况
1、电池年产量持续增长
根据不完全数据统计,2005年规模以上电池生产企业总产值为983.0801亿元,比2004年同期增长24.41%。2005年我国电池产量达到315亿只,比2004年产量280亿只增加了12.5%,我国电池产量已超过世界电池总产量的一半。
2、电池出口量持续增长
2005年我国电池出口量为229亿只,比2004年出口量221亿只,增加了3.6%。2005年我国电池出口量占全年电池总产量的72.7%,也就是说,我国电池销售对国际市场的依存达到了72.7%。我国电池行业产品以出口为主,已经成为世界电池产品加工基地,并国际知名电池跨国公司都在中国设立生产厂,因此国内电池市场竞争已明显具有国际市场竞争的特点。
3、电池进口快速增长
2005年我国进口电池61.65亿只,比2004年减少了2%。2005年电池进口额达到42.19亿美元,比2003年增加了22%。进口额增长速度远远高于进口量的增长速度,其中主要是锂离子电池进口额增加幅度较大。
4、国内电池消费情况
2005年我国电池消费量约147亿只,达到人均每年使用电池约11.4只。
2005年我国电池行业运行基本情况如表2所示:
表2 2005年电池行业经济运行基本情况
项 目 2005年 2004年 同比增加(%)
生
产 电池总产量 315 280.34 12.36%
其
中 一次电池(亿只) 286 251.86 13.56%
小型二次电池(亿只) 29 28.45 1.93%
铅酸蓄电池(万kVAh) 7065 6015 17.46%
电池总产值(亿元) 983 635.23 54.75%
出
口 电池出口总量(亿只) 228.8 221.21 3.43%
其
中 一次电池(亿只) 202.89 199.24 1.83%
小型二次电池(亿只) 25.89 20.73 24.89%
铅酸蓄电池(万kVAh) 1086 829.51 30.92%
电池出口创汇额(亿美元) 53.241.97 26.76%
进
口 电池进口量(亿只) 61.65 63.01 -2.16%
电池进口用汇额(亿美元) 42.19 34.64 21.80%
5、2005年我国电池产业发展情况
(1)我国电池产量区域分布情况
2005年,我国规模以上企业约800多家,电池产量区域分布如3表所示。其中中南地区电池产量超过总产量的一半,中南地区和华东地区电池产量超过90%。
表3 2005年规模以上企业电池产量(万只)区域分布
省市 1-12月
北京 5590
天津 37034
河北 43580
山西
内蒙古 1171
辽宁
吉林
黑龙江
上海 131343
江苏 56835.67
浙江 386212.4
安徽 4627
福建 176905.1
江西 4774.46
山东 276832.8
河南 77895.4
湖北 7660
湖南 81146
广东 1312781
广西 57837
海南 1617
重庆 53734
四川 5753.74
贵州 14857.71
云南 11700
西藏
陕西 3592
甘肃
青海
宁夏
新疆 2240.08
其他
全国 2755719
(2)我国电池企业区域分布情况
据不完全统计,我国电池生产企业约3000家,主要集中在广东、上海、浙江、江苏等省市地区,如表4所示:
表4 我国电池企业地区分布
地区 小计
北京 47
天津 43
上海 159
江苏 215
浙江 139
广东 1000
香港 80
台湾 50
其它 616
全国 2346
其中2005年广东省电池生产与销售企业数量超过1000家,分布情况如下:
广州:189家、深圳:364家、东莞:303家、惠州:31家、中山:9家、珠海:6家、合计超过1000多家
6、发展趋势
“十一五”期间,我国电池工业发展的主要目标见下表:
“十一五”期间我国电池工业发展的主要目标
项 目 2004年实绩 2010年目标值 年均增长/%
电池总产量/亿只 280 326.3 2.8
一次电池总量/亿只 255.6 294.6 2.5
其中:圆柱型碱锰电池/亿只 50 89.013
小型二次电池总量/亿只 24.431.75
其中:镉镍电池 9.1 8.0 -2
氢镍电池 7.3 11.710
锂离子电池 8 16.618
铅蓄电池/万kVAh 6017 8905 8
出口创汇合计/亿美元 42 67.210
其中:一次电池 9.7 12.04
小型二次电池 25.443.712
铅蓄电池 5.9 9.9 11
2010年,我国电池总产量达到326亿只左右,年均增长2.8%;小型二次电池和动力电池形成产业规模,使我国成为全球最大的二次电池生产国;我国电池人均消费量由现在的9只/人增加到12只/人左右,消费结构将发生重大变化;我国电池出口仍将保持持续适度增长的态势,出口品种增加,档次提高。
三、 世界电池工业简况
1、全球电池总量
目前世界电池年总产量接近600亿只,我国电池年产量略超过全球产量的一半,中国已成为全球电池制造基地,国际上电池跨国公司都已到中国建立生产企业,因此我国电池市场情况基本反映了国际电池市场情况。2004年全球小型二次电池产量估计如表所示:
近几年世界小型可充电池估计生产量 (单位:亿只)
年度 镉镍电池 氢镍电池 锂离子电池 聚合物锂离子电池 小型电池
产量
2002 <9 8.02~8.62 0.52~0.6 30.87
2003 5~6 12.55 1.3 33.34
2004 18 14 18 2.8 52.8
2005 20 15.520 4.5 60
2、国外电池企业在华生产企业
近几年来,国外知名电池品牌企业都已先后进入中国电池市场,从开始进口贸易,转为在中国办厂,这些企业包括:深圳三洋、苏州三洋、天津三洋、青岛三洋、北京三洋、宁波超霸三洋、无锡日立、无锡索尼、无锡松下、沈阳松下、上海松下、南京LG、惠州金霸王,天津汤浅、天津统一、顺德汤浅、天津劲量等。外资收购中方企业成为新的特点,被收购或正在商议的企业包括:福建南孚、宁波双鹿、宁波豹王、深圳华达、武汉银泰、武汉首达等。
四、 国内主要电池产品与国外同类产品的比较,
包括产品质量指标、应用性能等(如重量比、体积比、寿命比等)
1、小型二次电池
(1)小型二次电池性能比较
表5 锂离子电池与其他电池主要性能的比较
电池 工作电压
(V) 体积比能量
(Wh/L) 质量比能量
(Wh/kg) 其他缺陷 环保问题
锂离子电池 3.6 246 100
聚合物
锂离子电池 3.7 150
镉镍电池 1.2 155 60 记忆效应 污染物
氢镍电池 1.2 190 70
(2)国产手机电池性能情况
早在1998年,中国电池工业协会组织检测了巨无霸、宝龙等十个国内品牌手机电池,向消费者推荐,引导消费。
2003年7月22日国家技术监督局组织手机电池产品质量第四次抽查,检测结果如表6所示:
表6 2003年手机电池质量抽查结果
质量较好产品生产单位
深圳超力通讯电子有限公司
深圳比亚迪
东莞市万江华信通讯配件厂
广东威力王电子有限公司
广东朝日科技实业有限公司
广东迪一电子产品有限公司
深圳赛欧电子科技有限公司
珠海市雷鸣达通讯技术发展有限公司
飞毛腿(福建)电子有限公司
摩托罗拉(中国)电子有限公司
表7 国家质量技术监督局历年手机电池质量抽查结果
抽查时间 检测样品合格数 合格率
第一次抽查 1999年 74.1%
第二次抽查 2001年 83.3%
第三次抽查 2002年 84.6%
第四次抽查 2003年7月22日 25 83.3%
(3) 国产手机电池与国外先进水平的比较
手机电池主要是电池容量、使用寿命和安全性能指标,国产手机电池质量水平与国外同类产品的比较,以深圳比亚迪公司为例,1996年起分别获得ISO14001/ISO9001/ISO9002、摩托罗拉QS9000认证,锂离子电池并通过UL1642认证。该公司为摩托罗拉手机、Kyocera、Akatel、Kuselar、Nokia等OEM定牌加工供货,比亚迪手机电池与电芯市场占有率已达到23%,占全球第二位,已成为日本同类产品主要竞争对手。
据介绍,相同型号的18650产品,三洋产品为1900mAh, 东芝产品为1950mAh, 松下产品为2000mAh, 我国比亚迪产品为1800~2000mAh, 因此,我国手机电池产品质量已达到国际知名品牌水平。
(4)国产锂离子电池手机电池与国外产品比较
国产锂离子电池主要生产企业包括:深圳比亚迪、深圳比克、福建飞毛腿、惠州德赛、天津力神、深圳华粤宝、哈尔滨光宇等。
其中国产“飞毛腿”牌手机电池与国外品牌手机原配手机电池主要性能指标对比,如表所示,国产手机质量性能已达到或超过国外品牌手机电池。(表见附件)
2、铅酸蓄电池
(1) 铅酸蓄电池主要生产企业产品介绍
保定金风帆蓄电池有限公司
该公司主要专业生产起动型汽车电池,年生产能力280万kWh, 产销量全行业第一。产品获得中国驰名商标,通过ISO9000,QS9000,VDA6.1质量认证。先后为“桑塔纳”、“捷达”、“切诺基”、“夏利”、“依维柯”、“奥迪A-6”、“斯太尔”、“富康”、“风神”等以及引进车配套,与“昌河”、“东风”配套。为30多个汽车生产商,40多个车型配套。国庆50周年阅兵式指定汽车电池。产品得到国外多家汽车生产公司的质量确认。该公司内设立了铅酸蓄电池内唯一的国家级技术中心。风帆牌电池为中国驰名商标。2003年该公司铅酸蓄电池为296万kVAh, 销售额为5.6612亿元,其中出口量291.39kVAh, 出口金额548万元。
(2)铅酸蓄电池产品制造技术水平现状
●免维护型铅酸蓄电池生产制造设备情况
近几年,我国已有几十家企业引进免维护型铅酸蓄电池生产设备,例如长江电源厂具有美国、意大利等几个国家的引进生产线设备。
●密封铅酸酸蓄电池产品制造设备情况
在密封铅酸蓄电池技术方面,为了缩短与国外先进水平的差距,先后引进国外设备和技术,但几乎全部限于在固定型VRLA方面,有关国外技术在华情况如表8所示:
表8 1986年以来主要引进技术和设备的项目
单位 技术来源 引进时间
深圳华达电源有限公司 美国GNB技术 80年代中后期
沈阳松下 日本松下
杭州南都电源公司 西班牙TUDOR技术 90年代中期
广东汤浅新力蓄电池有限公司 日本汤浅技术 90年代中期
上海江森 美国Johnson Controls 技术
山东华日电池有限公司 日本GS技术90年代中期
天津统一 日本GS技术
沈阳东北蓄电池股份公司 德国哈根技术(胶体型) 1997年
西安国力电池工业有限责任公司 美国PSI技术 90年代后期
北京世纪千网 铅布电极技术
保定风帆 拉网极板技术
江苏双登 密封胶体电池技术
从上表也可以看出,外国密封铅酸蓄电池技术主要以美国和日本为代表,胶体型密封铅酸蓄电池则以德国哈根技术为代表,通过引进,现在我国密封铅酸蓄电池的规格已成系列,有6V电池,12V电池(容量从1.2Ah开始),有2V单体电池(容量如有到3000Ah不同规格)。这类产品的应用主要在固定型,如UPS等。
通过引进消化吸收国外铅酸蓄电池技术和制造设备,目前,我国已能够成套生产并出口铅酸蓄电池生产线设备。
●国内外铅酸蓄电池产品性能对比
国内生产的免维护汽车型铅酸蓄电池,主要为进口的各国不同类型的汽车配套,电池的外形结构尺寸和技术性能完全符合相应国家,如德国、日本、美国等的汽车起动用铅酸蓄电池标准。现以BJ/XJ213吉普车配套的58-475MF和夏利轿车配套的55B24L-MF两个品种为例进行对比,如表9和表10所示:
表9 58-475MF蓄电池与美国同类样品的电气性能对比
项目 参照标准要求值 实测数据
美国样品 国产风帆牌
充电接受能力 AM15203(美)≥9.5A 33.829.4
荷电保持能力 AM15203 ≥75% 86.6
贮备容量 AM15203 ≥82min(27℃) 100.8 107
-17.8℃起动能力 AM15203 ≥7.2V 7.4 8.22
析气率 AM15203 ml/(min•ml)≤0.05(暂定) 0.020.02
水损耗 DIN43539-83(德) ≤6g/(A•h) ≤1
寿命 AM15203 ≥2200次 1200~2700 2200~4200
振动 AM15203 不渗透 不渗透 不渗透
表10 55B 24L-MF 蓄电池与日本同类产品主要电气性能对比
项目 JIS D5301-91(日)
标准要求值 实测数据
日本样品 国产风帆牌
5h 率容量 达到容量的95% 以上 102 110
高倍率放电性能(15℃) 5s 电压≥8.6V 9.1
持续时间≥120s 138
充电接受能力 ≥4.5A 11 10.5
轻负荷寿命 1440次 1440 2700
由表9和表10可见,国产免维护蓄电池只在充电接受能力这一项不及美国,也略差于日本,其它指标都略超过国外产品。我国蓄电池的负极配方,特别在有机膨胀剂方面,尚有待改善提高。
3、一次电池
从一次电池数量比例看,锌锰电池所占比例为90%。从产品性能和发展方向看,碱锰电池是首先倡导的。因此主要介绍碱锰电池产品的情况:
(1)碱锰电池性能比较
表11 无汞LR6碱锰电池产品质量检测结果
序
号 生产单位 商标 43Ω
放电时间
(h) 3.9Ω
放电时间
(h) 10Ω
放电时间
(h) 1.8Ω脉冲放电
(次) 1000mA恒流脉冲(次)
标准指标(应大于) 60 4.0 12 320 200
1 福建南平南孚电池有限公司 南孚 102.7 8.4822.0747 386
2 中银(宁波)电池有限公司 双鹿 102.3 8.7822.5793 487
3 宁波豹王电池有限公司 豹王 99.08.4921.8738 484
4 广州市虎头电池集团有限公司 虎头 92.16.8319.0648 408
广州市虎头电池集团有限公司 虎头 7.5219.5631
5 上海白象天鹅电池有限公司 白象 95.37.8020.0698 414
6 重庆力可达电池有限公司 火车 86.87.1618.4534 257
7 浙江野马电池有限公司 野马 101.2 8.2622.1712 462
8 四川长虹电器股份有限公司 长虹 90.77.2018.7641 278
9 厦门三圈日化有限公司 三圈霸道 92.17.6619.7652 379
10 广东正龙股份有限公司 正龙 89.97.2618.8625 477
11 国外RL MAXELL 84.57.1617.7601 356
12 国外JBWMN1500金霸王 93.87.5720.4705 404
13 国外JBWMX1500金霸王 93.77.6319.9722 481
数据来源:2004年全国电池行业产品质量检测结果与国家质检总局产品质量抽查检测结果
(2)国产无汞LR03碱锰电池产品主要性能与国外同类产品比较
表12 无汞LR03碱锰电池产品质量检测结果
序
号 生产单位 商标 5.1Ω
放电时间
(min) 10Ω
放电时间
(h) 75Ω
放电时间
(h) 3.6Ω脉冲放电
(次) 600mA恒流脉冲(次)
标准指标(应大于) 130 5.0 48 350 140
1 福建南平南孚电池有限公司 南孚 276.0 9.6872.6738 364
2 中银(宁波)电池有限公司 双鹿 265.4 9.4480.1752 476
3 宁波豹王电池有限公司 豹王 268.8 9.4477.5712 349
4 广州市虎头电池集团有限公司 虎头 218 8.0669.5613 276
广州市虎头电池集团有限公司 虎头 234.9 8.23 622
5 上海白象天鹅电池有限公司 白象 242.9 8.6473.9688 323
6 重庆力可达电池有限公司 火车 227.6 8.2569.1604 270
7 浙江野马电池有限公司 野马 273.6 9.3279.2732 433
8 四川长虹电器股份有限公司 长虹 240.7 8.2570.9651 255
9 厦门三圈日化有限公司 三圈霸道 247.1 8.5470.3678 285
10 广东正龙股份有限公司 正龙 234.9 8.2670.7621 349
11 国外RL MAXELL 216.9 7.8568.1612 314
12 国外JBWMN2400金霸王 248.8 8.4970.8,
691 348
13 国外JBWMX2400金霸王 254.6 8.6972.9710 416
数据来源:2004年全国电池行业产品质量检测结果与国家质检总局产品质量抽查检测结果
(3)现行产品执行标准
GB/T 8897.1-2003/IEC 60086-1:2000
GB/T 8897.2-2005
国家九部委联合发文《限制电池中汞含量的规定》
国际标准IEC 60086-2
参照欧盟电池指令91/157/EEC,98/101/EEC等出口目标市场有关电池环保法规等
(4) 部分企业产品与国外同类产品性能比较
粗略将电池性能分为小电流放电(43Ω4h/d)、大电流放电(3.9Ω1h/d)、脉冲放电(1.8Ω10s/min),从检测数据对比结果看,国内产品性能指标已达到国外同类产品的水平,有些指标已超过国外产品。从性能价格比看,国内产品优于国外产品。部分企业产品及对比情况介绍如下:
●福建南平南孚电池有限公司产品性能及与国外产品比较
表13 无汞LR6碱锰电池产品质量检测结果
商标 生产日期 43Ω
4h/d
放电时间
(h) 3.9Ω
1h/d
放电时间
(h) 10Ω
1h/d
放电时间
(h) 1.8Ω
10s/min
脉冲放电
(次) 1000mA
15s/min-1h/d
恒流脉冲(次)
终止电压(V) 0.9 0.8 0.9 0.9 0.9
标准指标(应大于) 60 4.0 12 320 200
南孚 2004-03 102.7 8.4822 747 386
国外A 2004-05 90.97.6 20 658 371
国外B 2004-04 87.47.7 17.83 665 454
国外C 2003-11 90.67.3 18.81 608 330
国外D 2004-04 90.47.1 18.9599 380
数据来源:福建南平南孚电池有限公司质量检验部
表14 无汞LR03碱锰电池产品质量检测结果
商标 生产日期 5.1Ω
4min/h-8h/d
放电时间
(min) 10Ω
1h/d
放电时间
(h) 75Ω
4h/d
放电时间
(h) 3.6Ω
15s/min
脉冲放电
(次) 600mA
10s/min-1h/d
恒流脉冲(次)
终止电压(V) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
标准指标(应大于) 130 5.0 48 350 140
南孚 2004-03 276 9.6872.6738 364
国外A 2004-04 240 8.4 68.9670 312
国外B 2004-01 243.6 8.9 73.9702 321
国外C 2003-11 235.2 8.2 72.1631 304
国外D 2004-01 228 8.1 72.2608 339
数据来源:福建南平南孚电池有限公司质量检验部
●广州市虎头电池集团有限公司产品性能及与国外产品比较
表15 无汞LR6碱锰电池产品质量检测结果与对比
商标 43Ω4h/d
放电时间
(h) 3.9Ω1h/d
放电时间
(h) 10Ω1h/d
放电时间
(h) 1.8Ω10s/min
脉冲放电
(次) 1000mA
15s/min-1h/d
恒流脉冲(次)
终止电压(V) 0.9 0.8 0.9 0.9 0.9
标准指标(应大于) 60 4.0 12 320 200
国外公司1 87.27.6 18.2737
国外公司2 90.07.5 19.7672
虎头 91.87.6 18.7686
表16 无汞LR03碱锰电池产品质量检测结果与对比
商标 5.1Ω
4min/h-8h/d
放电时间
(min) 10Ω
1h/d
放电时间
(h) 75Ω
4h/d
放电时间
(h) 3.6Ω
15s/min
脉冲放电
(次) 600mA
10s/min-1h/d
恒流脉冲(次)
终止电压(V) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
标准指标(应大于) 130 5.0 48 350 140
国外公司1 247.7 71.5752
国外公司2 237.7 69.2690
虎头 238.1 70.3651
●浙江野马电池有限公司产品性能及与国外产品比较
表17 LR6电池性能比较
电池商标 开路电压
(V) 短路电流
(A) 电池内阻
(mΩ) 放电终止电压0.9V
10Ω 24h/d 1.8Ω 15s/min 24h/d 3.9Ω 24h/d 1500mA 24h/d
时间
(h) 容量(mAh) 时间
(次) 容量(mAh) 时间
(min) 容量(mAh) 时间
(min) 容量(mAh)
野马 1.615 13.5117 19.54 2283 659 1636 363.6 1756 21.2529
国外公司1 1.615 >15 93 19.03 2241 672 1660 381.7 1834 19.7492
国外公司2 1.621 >15 111 19.27 2284 682 1715 359.1 1740 20.1502
国外公司2 1.605 >15 91 19.42 2297 666 1670 549.3 1698 23.19 578
国外公司3 1.604 >15 111 18.63 2173 638 1561 340 1774 17.6440
表18 LR03电池性能比较
电池商标 开路电压
(V) 短路电流
(A) 电池内阻
(mΩ) 放电终止电压0.9V
20Ω 24h/d 3.6Ω 15s/min 24h/d 3.9Ω 24h/d 1000mA 24h/d
时间
(h) 容量(mAh) 时间
(次) 容量(mAh) 时间
(min) 容量(mAh) 时间
(min) 容量(mAh)
野马 1.615 12.21 121 18.35 1097 675 861.9 139.2 670.1 13.77 214.7
国外公司1 1.615 11.8211 18.15 1060 648 796.6 134.7 621.9 4.9782.7
国外公司2 1.611 12.23 154 17.76 1067 665 845.9 134.5 639.2 11.53 192
国外公司2 1.605 10.98 124 16.97 1024 650 828.2 126.5 592.1 11.45 190.5
国外公司3 1.614 12.01 127 17.62 1042 618 783.7 110.6 526.7 10.2169.7
国外公司4 1.616 11.98 155 17.96 1065 647 816.1 117.9 558 10.13 168.3
4、中国名牌电池
经过改革开放,我国电池市场越来越活跃,竞争也更激烈,虽然我国电池产销量逐年增加,但从总体上讲,我国电池价格普遍较低,主要通过价格优势扩大市场,缺乏品牌优势。市场竞争,说到底就是品牌竞争,电池品牌在市场中所占地位,直接反映企业在市场上的地位,也代表着一个行业、一个民族,一个国家的地位,因此培育中国名牌电池非常重要。电池协会积极配合国家质检总局和中国名牌战略推进委员会的工作,推荐评价和宣传中国名牌电池产品:
2004年,深圳比亚迪、福建飞毛腿、广东德赛锂离子电池3个品牌获得了中国名牌产品称号。
2005年,南孚、双鹿、555、豹王、白象和火车牌碱锰电池6个品牌通过了中国名牌电池评价复评,2005年碱锰电池新增三圈、长虹、正龙、野马四个品牌获得中国名牌称号
五、电池产品的新技术、新产品、新应用领域
1、新技术、新产品、新应用领域
(1) 关于锂离子电池
从产品性能,环保,特别比能量和能源效率方面看,目前开发研究生产锂离子电池是电池领域的热点。从产业规模看,是目前最具商业前景的产品。锂离子电池广泛应用于手机、MP3、数码照相机等通信娱乐电子产品,在电动汽车方面已进入实用性运行实验,在电动自行车方面已有部分产品出口国外市场。
(2) 关于燃料电池
燃料电池是电池行业重点研究发展的产品,国外已试点示范燃料电池发电,燃料电池汽车。国内研究单位较多,已有少量燃料电池出口日本,燃料电池汽车进入试验运行。但从商业性讲,应该重视小型电子器具和交通车辆方面的应用推广研究。
(3) 关于太阳能电池
太阳能电池是最近发展较快的产品,特别是国外企业都十分看好中国市场,目前太阳能电池路灯已得到应用。
(4) 关于风能发电与太阳能发电配套储能电池
从资源利用、能源紧张、清洁生产、环境保护等方面考虑,风能和太阳能发电的规模将扩大,但需要电池配套储能,开辟电池应用的新领域。
2、目前可以尽快推广的技术
(1) 电池生产设备的研究开发
从能源效率看,特别是电池组中,电池性能的均匀性至关重要,例如几节电池串联,其中一节电池早期衰退或失效,将使整个电池组失效。要解决这个问题,电池生产要实现机械化,并实现在线检测,提高产品的成品率,提高性能的均匀性。
(2) 锂离子电池
推广新型正极材料,提高锂离子电池的安全性和电性能,推广动力型锂离子电池技术,推动电动车辆的研究开发。
(3) 氢镍电池
氢镍电池的发展方向是替换镉镍电池,特别是电动工具和电动汽车所需要的动力型氢镍电池。
(4) 无汞碱锰电池
目前,发达国家或地区碱锰电池占锌锰电池总量的80%左右,而我国为25%左右,存在较大发展空间。我国碱锰电池产品的性能已达到国际品牌的水平,应进一步推广。无汞扣式碱锰电池为国际领先。
(5) 密封铅酸蓄电池
大容量胶体密封铅酸蓄电池,拉网式板栅技术、铅网电极水平铅酸蓄电池,推动在动力电池和大型UPS方面的应用。
3、国外可以借鉴的技术及国内需要进一步攻关的技术装备
(1) 电池生产装备
从整体上讲,我国电池生产装备落后于国外发达国家,以锂离子电池为例,目前主要靠手工加设备,即半机械化,需要引进国外自动化生产设备。关键的检测设备基本依赖进口。进口设备的消化吸收也是突出问题,例如碱锰电池生产线已引进了30多条,国产设备存在差距,要改变单纯依赖进口的情况,消化吸收工作有待于加强,电池生产在线检测设备与技术需求更为突出。
(2) 关键电池材料
2005年,我国锂离子电池产量达到10.64亿只,但是锂离子电池所用的隔膜几乎全部依赖进口,我国企业向日本公司购买,需要将货款提前支付,价格也较高。目前国产锂离子电池隔膜正在试制过程中,在厚度均匀性方面差距较大,为单层。而国外已经采用三层复合,特别在电池安全性能方面有较大提高。
为了解决这一局面,一方面要加大国内研究投入,争取得到国家科研经费的支持,另一方面要支持企业引进隔膜制造技术。
(3) 太阳能电池
太阳能电池的发展,主要是关键材料技术,应用性产品的开发,扩大太阳能电池的应用领域,促进太阳能电池的规模化生产。
4、国外相关产品或领域的节能降耗政策、措施、标准,包括强制性办法等
(1)国外针对不同的电池采取差异化处理,例如对于使用太阳能产品的单位或个人给予经济补助,或税收政策优惠。对汞电池和镉镍电池给予限制。
(2)国内制定政策部门目前还没有考虑到电池种类的差异,一概而论,统一要收消费税5%。事实上2005年电池全行业的利润率还不到5%,显然不符合国内实际情况。要明确支持、限制、淘汰类产品的差异,制定相应的政策,这一点很重要。
氧化汞电池是属于淘汰类产品,已明确禁止产销,但目前仍存在进出口贸易。这就说明,我们一方面要制定政策,但政策的执行落实不可忽视,也需要相应的监督机制。对于镉镍电池生产转入中国,因引起重视,特别是这类产品不能享受任何优惠政策。
(3)国外对电动汽车有明确的鼓励政策,例如美国政府很重视发展电动汽车,给予一定的财政支持,这方面媒体有报道。
六、 推广节能技术的建议
1、二次电池生产充放电过程中的节能
二次电池生产过程中化成工序,电池充电后需放电,放电时候的负载,如果采用一般的电阻,其能量没有利用。建议在化成设备装置系统,考虑放电能量的利用。鼓励研究和推广能量综合利用的化成设备。
2、产品生产工艺改进方面的节能
在氢镍电池生产工艺方面,原来的正极工艺为湿法,将正极粉料加粘合剂和水,搅拌制成浆料,然后涂抹在钢带上,烘干压制成平板电极。新的专利技术则为干法,新的工艺为将正极材料通过专用设备,由“范德华”应力作用将干粉与钢带附着粘结。在能源消耗、材料利用、节能节水方面都值得推广。
3、节能产品的推荐
铅酸蓄电池新工艺为铅布结构电极,由玻璃纤维丝芯铅丝编制成板栅,取消了板栅浇铸工艺。与原工艺相比,如果同是100安时的电池,重量减轻1/3,并能实现快速充电,产品的能量密度大幅度提高,充放电循环寿命也大幅度提高。同样拉网极板技术具有同样的节约能源,提高效率的特点,要加以推广。
4、太阳能电池技术推广
《再生能源法》已将太阳能电池列入推广产品,随着化石能源紧张,全社会已更加关注太阳能电池的技术推广和产品生产,建议在产业政策上加大扶持力度。
5、继续扩大碱锰电池生产
从产品性能和资源利用方面讲,碱锰电池放电性能是普通锌锰电池的7至8倍,加快产品结构调整,提高碱锰电池比例。并注意可充碱锰电池的研究。逐步减少糊式锌锰电池产量。
七、 产品(包括能源生产及消费)结构调整的建议
1、建议尽量采用可充电池
一般讲,可充电池的使用寿命在300次以上,粗略讲,一节相当于几百节一次电池,从能源效率,资源利用方面看,减少废旧一次电池的产生量也有利于环境保护,应该倡导使用二次电池。
2、根据用电器具的特点,配置电池
(1) 电子钟表为小电流放电,选用纸板锌锰电池或碱锰电池。
(2) 遥控器为小电流脉冲放电,采用普通锌锰电池即可。对于空调器遥控器使用有季节性,采用普通锌锰电池即可。
(3) 锌锰电池放电方式与放电容量的差别:锌锰电池在间歇使用过程中,存在电池电压回升现象,间歇放电的容量是连续放电容量的二倍左右。因此建议尽量间歇使用或轮流交替使用锌锰电池。
(4) 不同用电器具的电池套用:例如电动玩具电池使用一段时间,手电筒电池光线发暗,然后将电池转入收音机使用,或电子钟,还可用一段时间。即为大电流用电器具使用后,转入小电流放电的用电器具。
3、电动自行车使用方式与电池寿命的关系
电动自行车在启动或上坡时,单纯依靠电池提供能量,为大电流放电,对电池使用寿命不利。建议人力辅助,助力为妥。
4、关于电动汽车电池的选择
目前电动汽车用电池的选择范围为铅酸蓄电池、氢镍电池和锂离子电池三种,从电池价格看,大致为1:2:3,使用循环次数大致为1:2:3。但从电池重量看,铅酸蓄电池太重,汽车运行时因铅酸蓄电池自重所消耗的能量也较大,而对于锂离子电池讲,大容量锂离子电池的安全性问题比较突出。建议目前主要发展动力型氢镍电池。动力型铅酸蓄电池通过铅布电极电池解决重量问题,锂离子电池通过锰酸锂或多元合金正极材料和隔膜材料,解决电池安全性问题。
八、 推广节能设备的建议
1、建立节能设备目录
在政府和归口部门支持下,根据电池系列,组织专家开展调查和评价,分门别类制定节能设备目录,使企业了解鼓励、限制、淘汰类设备目录,指导设备更新,指导设备采购选用。
2、建立节能工艺推广
从广义上理解,节能还包括节水、节约资源材料,提高电池能量密度,提高电池使用寿命,因此提高电池性能,降低电池生产成本,就意味着节能。改进工艺,提高产品质量就是节能。
设备与工艺是紧密配合的,建议从节能和环保考虑,组织专家建立工艺目录,明确鼓励、限制、淘汰类电池工艺目录。
3、推广清洁生产,综合治理
逐步建立和完善电池行业清洁生产评价标准,从资源利用、生产成本、能耗、生产过程和产品消费后的环境保护问题,综合评价企业,并建立激励机制。
九、 建立健全国家能源消耗统计网络体系的建议
1、建立抽样调查模式
将企业分成大、中、小三类,按电池系列分类,建立调查指标,发挥行业协会的作用,建立调查模式。
2、建立能源消耗统计示范企业
调查抽样企业,并由此类推到全行业情况,反映全行业的能源消耗情况。
3、建立节约型企业样板企业
推广新工艺、新技术,降低能耗,建立示范企业,对节约部分,衡量或确定奖励方式和力度。
4、先在部分能源紧张的行业试点,从工作实际效果看,建议由行业协会组成项目联合工作委员会,形成全国网络。
十、 建立健全能源消耗标准发布体系的建议
1、建立推荐电池生产工艺目录
2、建立电池生产能源消耗指标体系
3、建立能源消耗指标的测定与计算方法
4、建立电池生产能源消耗标准
5、建立能源消耗标准的发布体系
6、建立节约能源奖励标准
7、建立试点行业,逐步推广,将能源消耗标准纳入行业标准体系,依靠各相关行业标准技术委员会开展工作,并形成体系。
编 后:
电池是一种特殊产品,电池的节能问题反映在如下几个方面:
1、电池材料其本身就是能源,例如锌粉可作为固体动力燃料,或在生产电池材料的过程中需要消耗能源,例如电解镍、电解二氧化锰、电解铅、铜、锌等。因此节约材料就是节能。
2、生产过程的节能主要注意降低生产过程中能耗,包括采用节能设备、余热利用、放电能量利用、节能工艺等。节约用电用水等。
3、产品使用过程中的节能主要注意正确选择电池种类、规格、放电和充电方式、配置电池容量兼顾电池使用寿命、电池配组、电池管理系统、以及维护等。
4、废旧电池回收处理再生利用的节能在电池行业有更特殊的意义,废旧电池回收处理符合资源和环境保护产业政策,特别是回收再生材料及使用,完全符合节能政策,同时也是环保要求,例如提高回收铅量和使用量等。目前亟待建立废旧电池回收处理机制和体系。
5、电池本身就是储能产品,提高电池能量效率,延长使用寿命,也就是节能。
上述内容如果要展开,或许更符合节能课题要求,建议组织人员更深研究。