縱論電動汽車和化學蓄電（簡體書）

新能源產業和新能源汽車產業列入國家“十二五”七大戰略性新興產業，化學電源是這兩個產業的核心部分。《縱論電動汽車和化學蓄電：楊裕生院土文集》集以化學電源技術的現狀和發展前景為依據，對我國電動汽車的發展路線作了實事求是的分析，提出了相應的建議，特別是從安全性和經濟效益出發，深入比較了各種化學電源在電動汽車和可再生能源兩個領域中蓄電的作用。《縱論電動汽車和化學蓄電：楊裕生院土文集》集收納了著者近幾年64篇文章、報告、訪談錄，分為發展電動汽車的戰略意義、燃料電池電動汽車、電動汽車的發展路線、動力電池及材料、可再生能源與規模蓄電等五部分。 《縱論電動汽車和化學蓄電：楊裕生院土文集》集可供電動汽車和新能源領域的企業管理、工程和科技人員參考，也可供各級政府的工業、發展改革、科學技術等管理部門人員參考。．

《縱論電動汽車和化學蓄電:楊裕生院士文集》可供電動汽車和新能源領域的企業管理、工程和科技人員參考，也可供各級政府的工業、發展改革、科學技術等管理部門人員參考。

序前言第一部分 發展電動汽車的戰略意義大力發展純電動汽車電動車與可再生能源蓄電的發展之路“電動技術產業”將為中國帶來跨越式發展機遇以純電動車為核心的“電動技術產業”正在興起發展電動車刻不容緩 節能是一個長遠國策第二部分 燃料電池電動汽車關於我國燃料電池汽車事業發展的信“氫經濟”論的降溫與電動車的發展從美國政府停止支持燃料電池電動車研發說起解讀“863”計劃電動汽車（一期）指南第三部分 電動汽車的發展路線回答《中國高新技術產業導報》記者關於電動車發展方面的問題評奧巴馬的“下一代”電池和電動車計劃關於我國電動汽車的技術發展路線的建議關於我國電動汽車的技術發展路線建議（全文）爭議電動汽車技術路徑電動汽車駛向何方？低速短程微型純電動車是市場推進的突破口要果斷制定電動汽車工業發展路線增程式電動車具有較強的過渡優勢新能源汽車應堅持純電動方向莫將電動汽車叫成新能源汽車熱烈祝賀時風集團公司小型低速純電動轎車生產線建成投產增程式電動汽車不是混合動力汽車增程式電動汽車是最佳選擇別藐視鉛酸電池微型電動汽車走自己的路才有出路電動轎車產業化應以實用小型車為突破口與科技日報討論增程式汽車的“突破”電動汽車被指掉入“高檔陷阱”應大力發展鉛酸電池微、小型轎車以電池為依據，規劃電動汽車發展發展低速電動車會斷送汽車事業嗎以電池為依據 規劃電動車發展電動乘用車並非“無人買、無車賣”院士重責新能源汽車規劃漏洞多半充半放是使用電池較佳方式節能與新能源汽車規劃解讀：發展路線比技術路線更重要《規劃》目標應落實到生產廠試論提高電動汽車安全性之道第四部分 動力電池及材料電動技術產業與動力鋰電池電動技術產業與新材料需求“863”計劃應該支持鉛酸電池的技術發展節油率是衡量電動汽車的根本標準鉛酸電池的明天會更好用新技術武裝鉛酸電池為我國科學發展做出更大貢獻“未來電動汽車高能電源研討會”開幕詞客觀看鉛酸電池鉛酸電池本身不會污染環境在張家港華盛公司的講演要十分重視“鎳碳超級電容器”報道引起的負面效應談鉛酸電池行業的轉型與發展電池中添加活性炭與超級電容器純電動公交車：怎樣補充電能最有利第五部分 可再生能源與規模蓄電液流電池及其與其他儲能方式的比較大規模蓄電裝置的化學電池中國風能發電的蓄電技術“非並網風電”應與大規模蓄電相結合簡述發展大規模蓄電的液流蓄電池液流電池蓄電技術的進展與前景關於可再生氫？氧燃料電池的議論儲能裝置直接經濟效益的判據發展規模蓄電技術要自主創新我國規模蓄電技術發展之見解能源問題與液流電池發展現狀給北京市科委的信和建議附錄楊裕生傳略．

第一部分 發展電動汽車的戰略意義
大力發展純電動汽車
2006年，我國電動汽車的研發取得了長足進步，不僅是“十五”電動汽車重大科技專項通過驗收，而且各地也不斷傳出電動車研制、生產的新消息。比如，無錫安源汽車有限公司與澳大利亞BCI公司合作成功研制出混合動力客車；山東中通客車公司的混合電動客車下線；一汽和東風的混合動力客車獲國家汽車產品公告并投放市場；東風、長安、奇瑞和一汽紛紛宣布混合動力轎車陸續投放市場等。在2006年，我國第一批純電動轎車取得了產品準入公告。
一、純電動汽車優點明顯
我國一直很重視清潔、高效汽車技術的開發。電動汽車被列入國家“863”重大專項后，在整車開發方面主要有燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車3種技術。
相對于混合動力汽車和燃料電池汽車，純電動汽車有自身的優勢。純電動汽車以電動機代替燃油機，噪聲低、無污染，電動機、油料及傳動系統少占的空間和重量可用以補償電池的需求；且因使用單一的電能源，電控系統相比混合電動車大為簡化，降低了成本，也可補償電池的部分價格。而且，純電動車的電池在夜間利用電網的廉價“谷電”進行充電，可以平抑電網的峰谷差。對車主而言，利用分時計價的廉價“谷電”，也許花2～3元電費就能省下50元的油費。總之，對國家、電網、環境、用戶，都是利益多多。所以應該大力發展純電動車和以純電動為主要運行模式的“電-油混合電動車”。
目前，有的企業已經開始嘗試，如：咸陽威力克能源有限公司用磷酸鐵鋰鋰離子動力電池在北京科技大學的協作下裝成了純電動小轎車；博信電池（上海）有限公司用生產的鋅?空氣電池研制成純電動客車并向其他公司成組地提供多種純電動車的電源。還有，解放軍某部隊與上海交通大學合作研究了電?油雙動力技術，并且應用到了電動車上。
業內人士現在普遍估計，燃料電池汽車能成氣候至少是10～15年后。而在純電動汽車方面，由于二次動力電池進展不斷，純電動汽車雖未得到重大科技專項的資助，但卻有“柳成蔭”之勢。現在應給這些即將成蔭之“柳”補澆些“水”。
二、解決幾個認識問題
發展電動汽車應該解決幾個認識問題。
電動車電池應以安全為第一位。電動車所用的電池，必須將安全性放在諸指標的首位，其次才是比能量、壽命、價格等其他因素所形成的綜合性能。鋅?空氣電池和以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子動力電池，無疑在現有的各類、各種動力電池中處于優勢地位。應該不失時機地充分利用我國這兩種電池目前的良好基礎和勢頭，給予及時支持和政策鼓勵，使之加速發展。
重新認識純電動汽車的適用范圍和電能儲量。目前階段可以如此設想：我國城市電動交通車的動力可以鋅?空氣電池為主，定點更換電池或電極材料，每個城市組建一個或幾個電池或電極材料的再生工廠，各為若干條公交線配套服務；城市內使用的轎車則可主要使用以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子動力電池，如果電池重約150公斤，蓄電15kWh，續駛150公里，那么對大部分用戶是足夠了，而整車重量不見得比燃油車重多少。只是最初的車價可能要貴一些，但隨著電池價格下降和車產量的增大，價格會不斷降低。我認為，按照現有燃油車的指標（續駛里程、加速到100公里/小時所需時間、最高時速等），全面要求城市內使用的純電動汽車是不合理的，尤其是在純電動汽車推廣應用的初期階段，而且這樣要求也是不必要的。
三、建立相關政策
國家政策對純電動汽車的發展十分重要。有關部門可以早日建立起對于純電動汽車企業的配套優惠政策，讓企業能對純電動汽車及其關鍵部件的生產放心大膽地投入。應該普及電費的分時計價并拉開峰?谷電價的差距，讓消費者從油?電差價中得到足夠的實惠以鼓起其購買純電動汽車的欲望。最初階段純電動汽車的車價可能要比燃油車貴，可以通過向購車人發放政府補貼的辦法解決一部分（或免去購車稅），購車人用油?電差價自己消化一部分。政府補貼純電動汽車的車價應該是可行的，因為肯定可以從城市空氣環境改善、減少用油等方面獲得更大的直接或間接補償。
電動車與可再生能源蓄電的發展之路*?
我國經濟快速發展，能源和環境問題“火爆”，石油價格上漲，更顯“火上加油”。正如本次會議的通知所說：“大力發展風電和光伏電成為重要的戰略決策。積極研發和推廣電動車對節省石油和減輕環境污染有重大意義。儲能電池與動力電池及相關材料的研究、開發和產業化是戰略焦點。”
本文討論當前純電動車和可再生能源蓄電及相關電池的發展之路。
一、發展純電動車
在當前四類電動車（①“油-電混合電動車”；②外充電式（plug-in）混合電動車”；③純電動車；④燃料電池電動車）中，應跨越式優先選擇發展純電動車。
1. 大力發展純電動車的理由：噪聲低；無污染；結構最簡單，使用、維修方便；完全替代“石油能源”。如每輛車2千瓦充電5小時，10度電行駛百公里，50萬輛車每日共可替代汽油5000噸，一年180萬噸！電池在夜間利用廉價“谷電”充電，可以平抑電網的峰谷差，解決當地電網調峰問題，50萬輛純電動車即可消耗 100萬千瓦的“谷電”。
2. 要重新認識純電動汽車。過去，動力電池的比能量低，認為純電動汽車只能用作特種車輛，在較小區域內行駛。如今，動力電池技術進步，性價比不斷提高，其大發展已不存在近期難以克服的技術問題、材料來源問題和價格過高的問題。有種要求是不合理的——按照現有燃油車的指標（續駛里程600公里以上、加速到100公里/小時所需時間、最高時速等）全面要求城市內使用純電動汽車，而且這樣要求也是不必要的（尤其是在純電動汽車推廣應用的初期階段）。
3. 電動車動力電池的功能指標和經濟指標：①安全性，安全第一；②比能量；③比功率；④壽命；⑤價格；⑥能量轉換效率。
鋰離子動力電池和鋅?空氣電池，在現有的各類、各種動力電池中處于優勢地位。
電動車在近、中期依靠不了燃料電池：價格昂貴，沒有市場；鉑的資源不夠用；壽命不夠長；能量轉換效率低；氫的來源和儲運有問題。遠期，要看燃料電池技術如何發展。
4. 磷酸鐵鋰電池的綜合性能最好：安全性高，不用昂貴的原料，不含有害元素。已克服了電導率低、密度不高的缺點，重量比能量可達 100Wh/kg。
鋰離子電池電動車，昂貴嗎？充電1000Wh<>
5. 扶植純電動車的政策：國家政策對純電動汽車的發展十分重要。建立對于純電動汽車企業的配套優惠政策。要普及電費的分時計價并拉開峰谷電價的差距，探索多種方便用戶的充電方式。向購車人發放政府補貼。
二、可再生能源蓄電和電網調峰——儲能電池
1. 可再生能源與蓄電——太陽能是可再生能源之源
水、風、光發電，1千瓦每年減排CO22000kg。
水能發電技術成熟，將充分開發利用—目前唯一可規模開發，但總量有限，4.02億千瓦。
風能發電，陸上離地面10米技術可開發量約3億千瓦；陸上70米高度及海上的風能資源很大。
風力、太陽能、潮汐和波浪發電，發電能力無法恒定，難用，例如風力發電，電壓不穩，功率不穩，頻率不穩，相位不穩，發電與用電不同步，并網增加調峰負擔。
必須有大規模蓄電裝置與之配套運行。
2. 規模蓄電方法的評說
評價的因素：①能量轉換效率；②能量轉換成本；③資源支撐能力；④安全性。要綜合比較“高效儲能”：通過變換—儲能—再發電的循環過程，使能量利用取得最佳經濟效益和社會效益。
儲能的直接經濟效益（E），決定于放出單位能量的投資（C）、儲能—放能循環壽命（L）、儲能—放能循環的轉換效率（T）：E=L?T/C。
抽（揚）水蓄能電站、壓縮空氣儲能、超級電容器、鈉硫熔融電池等各有優缺點。
綜合性能高的蓄電器有：①循環壽命長的鉛酸電池；②有自主知識產權的流液電池；③安全的鋰離子電池。
3. 鉛酸電池沒有過時
每輛汽車都有一塊用作啟動電源：不間斷電源，電動自行車等已廣泛使用。
優點：①價格低（按每Wh計）；②安全、可靠；③比功率高（350W/kg）；④廢電池易回收再生；⑤生產工藝成熟、較簡單。有一萬安時以上的大型產品。
鉛蓄電池“不老”！利用新技術，其比能量低、循環壽命短、充電時發生酸霧、生產中可能有鉛污染環境等缺點在不斷克服中。日本己有循環壽命4500次的鉛蓄電池（70%DOD）。
4. 液流電池前景好
全釩液流電池發展最快，優點有：①大規模蓄電——儲罐沒有尺寸限制；②安全，可深度放電；③有很大的充放電速率；④長壽命，高可靠性；⑤無排放，噪聲小；⑥啟動快，充、放電切換只需要毫秒；⑦選址不受地域限制，1～2年可建成，運行和維持費低。但有三個缺點：①正極、負極電解液交叉污染；②要用價貴的離子交換膜；③兩份溶液，體積大，平均之后比能量低。此外，專利權在外國人手里。
新的Zn-Ni單液流電池——創新體系，克服了液流電池三缺點，電堆、系統均簡化。
三、結束語
1. 配合風能發電，大力發展蓄電技術：①立足鉛酸蓄電池，提高性能，正確使用；②多種技術并舉，競爭中發展。
2. 發展用途很廣的液流電池：與分布式發電的發展趨勢相適應。
3. 純電動車優點突出，優先大力發展安全、高比能的磷酸鐵鋰動力電池。
4. 建議國家電網公司擴展業務——充電服務、動力電池、電動車；
——電網運行 儲能電池 風電上網。
“電動技術產業”將為中國帶來跨越式發展機遇*
2008年北京奧運會和殘奧會勝利閉幕了！我國自主研發的595輛多種新能源車輛在會上成功運行200多萬公里，為我國政府承諾“科技奧運”、“綠色奧運”的圓滿實現，作出了重要貢獻。在這些純電動車、混合電動車和燃料電池電動車中，有50輛純電動大客車（京華客車廠）配以中信國安盟固利公司提供的錳酸鋰為正極的動力型鋰離子電池，5輛純電動高級指揮車（山東中通客車廠）中有咸陽威力克能源有限公司用北大先行科技產業有限公司生產的磷酸亞鐵鋰為正極的動力型鋰離子電池。此外，杭州、上海等城市的公交線上也有以鋰離子電池為動力的純電動車行駛。這充分說明，以錳酸鋰和磷酸亞鐵鋰為正極的動力型鋰離子電池是安全的，我國有多家企業已經掌握了單體100Ah以上大容量電池的制作、串并聯和充放電管理技術，水平已基本上與國外不相上下。
電池價格雖在降低，但仍較貴。不過，電動大客車行駛1公里耗電約1千瓦時，電費只幾角，遠低于燃油車的3元油費，特別是以磷酸亞鐵鋰為正極的動力型鋰離子電池，充放電循環壽命長，全壽命周期的油?電差價完全可以抵償較高的電池購置費（續行150公里的電池約50～60萬元）而有節余，何況還可省下燃油發動機的大部分成本。目前我國能源和環境問題突出。大量節油、代油，是我國能源和環保領域長期而重要的使命。研發和推廣純電動車，對節省石油和減輕環境污染意義重大，并且十分迫切。大力發展純電動車，以電代油，是節省用油、減輕城鎮空氣污染、降低噪聲的有效途徑，這在我國已有廣泛性的共識。
隨著我國核電（其發電功率日夜恒定）的不斷發展和幾個“風電三峽”的建成（我國風場夜間風大），“谷電”賣不出去的形勢更為嚴峻，電網調峰任務加重。如利用5000萬千瓦“谷電”（實際上是風電和核電）為純電動車充電，就可供給1千萬輛轎車和100萬輛公交車。這既能為電網“分散調峰”5000萬千瓦，又可發揮現有供電系統的作用而節省1～2千億元的抽水蓄能電站建設費用，每年還可省下7000萬噸燃油。
當然，生產大量車用動力電池絕非易事，每年生產幾百萬輛純電動車也絕非小事！而千萬輛電動車夜間同時充電，更是十分壯觀的大工程。以每年生產500萬輛純電動汽車為核心，總產值將以萬億元計；每年維持幾千萬輛純電動汽車運行，總產值也將以千億元計。這將是國民經濟中相當龐大的產業群，可以稱為“電動技術產業”。由安全性高、壽命長的大容量動力型鋰離子電池成批裝車行駛成功，可以預期以純電動車為核心的“電動技術產業”在不久的將來將在我國蓬勃興起。
盼望有遠見、有魄力的公、私企業家，抓住機遇，積極參與以純電動車為核心的“電動技術產業”發展；盼望政府科技、發改等部門，盡快出臺鼓勵純電動車（包括微、小型純電動轎車）的政策和有力措施，更好地起到引領作用，促進中國的“電動技術產業”早日蓬勃興起。