动力和储能锂离子电池如何应对-陈立泉.ppt

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1、动力和储能动力和储能-锂离子电池如何应对锂离子电池如何应对?陈立泉陈立泉中科院物理研究所中科院物理研究所2009北京动力锂离子电池论坛北京动力锂离子电池论坛2072343254445075717288880200400600800100020002001200220032004200520062007YearVehicleoutput10kVehicle industry in 2007 Output：8.88M Sales:8.7M Both increased 22%The output is forecasted over10M in 2009,and China will be the

2、 largest vehicle producing country in the next few years.ChinesevehiclemarkethasgreatpotentialYear 2005 2010 2020 2030Vehicle Ownership（/1k person）24.2 40.2 94.5214.3？Vehicle Population（million）31.6 53.5132.1 312.9Passenger car ownership（/1k）16.4 23.267.7183.0Passenger car population（M）21.4 30.894.6

3、267.2Big Automotive Energy ConsumptionIn 2006:Oil consumption is 346.6M tons Second biggest(USA first)Growth 12%per yearIn 2008:Auto consumes 60%of all fuel consumption in China石油如何满足？石油如何满足？l我国石油储量不足世界的我国石油储量不足世界的2%2%。l我国自产石油在我国自产石油在1.81.8亿吨亿吨/年左右。年左右。l20072007年我国净进口原油年我国净进口原油1.631.63亿吨，成亿吨，成品油品油0.

4、3380.338亿吨。原油对外依存度达到亿吨。原油对外依存度达到46.05%46.05%。l每年新增每年新增10001000万辆汽车，石油需求新万辆汽车，石油需求新增增20002000万吨左右。如何保证？万吨左右。如何保证？GHGl Green house gas emission from transportation in USA is 25%of the total。l CO2 emission by Vehicle is 51of the total in city.CO2content USA:25EU:13China:5 CO2emission(t/person.year)Opti

5、mizeexistingvehicleenergypowertrainsystemOptimizeexistingvehicleenergypowertrainsystemDevelopmentofEnergy-efficientVehiclesDevelopmentofEnergy-efficientVehiclesEvolutionalStrategyRevolutionaryStrategyDevelopanewtypevehicleenergypowertrainsystemDevelopanewtypevehicleenergypowertrainsystem Development

6、ofNewEnergyVehiclesDevelopmentofNewEnergyVehiclesparallelparallelinteractioninteractionSustainableSustainableDevelopmentDevelopmentDualStrategyDualStrategyStrategyforChineseTransportationEnergyStrategychoiceofChineseNewEnergyVehicle我国电动汽车始于何时？我国电动汽车始于何时？l追溯到上世纪追溯到上世纪4040年代，抗战时期年代，抗战时期;l19581958年清华大学

7、电动汽车年清华大学电动汽车;l19701970年年Na/SNa/S电池电动汽车会战：电池电动汽车会战：北方战区：北京大学等，北方战区：北京大学等，南方战区：上海硅酸盐所等。南方战区：上海硅酸盐所等。19751975年载年载4 4人人电动车完成从静安寺到嘉定演示。电动车完成从静安寺到嘉定演示。l八五、九五、十五、十一五电动汽车专项。八五、九五、十五、十一五电动汽车专项。l十二五节能与新能源汽车专项。十二五节能与新能源汽车专项。抓主要矛盾和主要矛盾方面抓主要矛盾和主要矛盾方面电动汽车电动汽车pkpk其它节能与新能源车其它节能与新能源车;纯电动汽车纯电动汽车pkpk其它电动汽车。其它电动汽车。BEV

8、-BEV-既既不用油不用油，又，又零排放零排放,将带来将带来能能源革命源革命(改变了能源结构改变了能源结构)和和汽车产汽车产业革命业革命。BEVBEV我国的战略选择。我国难得的我国的战略选择。我国难得的发展机遇发展机遇BEVBEV的关键的关键-Li-ionBattery;Li-ionBattery的关键的关键-安全、成本安全、成本。Temperature Distribution at Time of Highest Temperature of 20Ah HardcaseThe hardcase body is 110*110*25Highest temp.is about 135（假设电池

9、均匀产热,全部电能转化为焦尔热.Q=65Wh,Wt=0.7kg,S=352 cm2.Q/S=0.18）ATLTemperature Distribution at Time of Highest Temp.of 50Ah hardcaseThe hardcase is 110*220*25The highest temp.is about 188（假设电池均匀产热,全部电能转化为焦尔热.Q=160Wh,Wt=1.7kg,S=650 cm2,Q/S=0.24）ATL电池单体容量尽量较小，以保证电池系统的安全。Li-ion电池产业链的完善电池产业链的完善;电池组和模块技术的完善和优化电池组和模块技

10、术的完善和优化:设计、芯片、线路。设计、芯片、线路。Plug-in-HEVisatransitivechooseBEVmode60-80km。Mostpassengercar40-80km/day.InFrance80carsless50km/day.InUS80carsless90km/day,60carslessthan50km/day，Thecostof10kwhLi-ionbatteryisnothigh。Points-lines-AreasstructureandtransportationmeanschoiceE-bike050200townBigcityInter-cityBEV

11、SubwayE-busE-RailwayAirlineWaterwayMicroEVE-buskmIndustryProspectofChineseNewEnergyVehicleE-bikeE-bike长株潭长株潭大连市大连市天津市天津市上海市上海市深圳市深圳市武汉市武汉市北京市北京市重庆市重庆市BeijingtoTianjingtrainmax.speed350km/h，needs38mni.,7.5kwh/person,noGHGemission.“四纵四横四纵四横”“”“城市圈城市圈”：1.1.哈尔滨哈尔滨-沈阳沈阳-大连大连-北京北京 2.2.北京北京 上海上海i(5hrs),i(5

12、hrs),3.3.杭州杭州-福州福州-厦门厦门-深圳深圳,4.,4.北京北京-武汉武汉-广州广州(4hrs).(4hrs).1.1.太原太原-石家庄石家庄-胶东胶东,2.,2.兰州兰州-西安西安-郑州郑州-3.3.成都成都-重庆重庆-武汉武汉-合肥合肥-上海上海,4 4昆明昆明-贵阳贵阳-长沙长沙-南昌南昌-杭州杭州.一By 2012,Beijing to most capital cities will be only 8hrs by train.l20072007年底我国电力装机容量已年底我国电力装机容量已超过超过7 7亿亿kWkW，一天的低谷电约，一天的低谷电约9.29.2亿亿kWh,k

13、Wh,可为可为3-43-4千万辆锂电汽车千万辆锂电汽车充电。充电。l到到20202020年装机容量将超过年装机容量将超过9-109-10亿亿kW,kW,低谷电将超过低谷电将超过1212亿亿kWhkWh。电从哪来电从哪来?低谷电低谷电NATURE|Vol 456|27 NEWS FEATURE 7 November 2008l风电和光伏电都是不连续的电源，需要解决电风电和光伏电都是不连续的电源，需要解决电能的储能问题。能的储能问题。lBEVBEV成为分布式储能系统，储能效率可达成为分布式储能系统，储能效率可达90%,90%,远高于抽水蓄能电站的效率远高于抽水蓄能电站的效率(70%)(70%)。B

14、y 2010 Wind electricity will be 5MKW,2020:Wind electricity will be 3%(30MKw)of the total.2008 wind power reached 12.21MKW.。倪维斗院士指出，这意味着我国。倪维斗院士指出，这意味着我国风电平均每千瓦装机容量一年只工风电平均每千瓦装机容量一年只工作作1000小时小时(2009/9/15/09:19 来源：文汇报)Energystoragedeviceiskeyissuefor:pMakeuseofoffpeakpowerpDevelopmentofwindpowerandsol

15、arEnergyVRB650AhNa/ScellsLi-ionbattery正极充放电反应：正极充放电反应：放放(VO2)+2H+e=(VO)2+H2OE0=1.00V充充负极充放电反应负极充放电反应:充充V3+e=V2+E0=-0.26V放放Na/S10KWmodule300-350,NaSLi-Ion Battery for electricity storage太阳能(PV)Windpowergrid 用 户 PVLi-ionBatteryWind PowerSOFCOffpeakpowerBEV与储能BEV可用来构建分布式储能系统，因此动力电池可在整个储电系统中发挥重要作用。但BEV的

16、Li-ion电池并不能完全代替储能用Li-ion电池。两类储能电池u电站(厂)储能:大容量、长寿命、快速响应.u用户储能：小容量、长寿命、差异化性能;应根据储能电池的要求设计Li-ion储能电池，不能简单把动力Li-ion电池作储能用，或把动力Li-ion电池按储能要求作评价。材料和化学体系都应根据储能要求重新设计。and,Adv.Funct.Mater,2007,17,3877-3884 and,Adv.Funct.Mater,2007,17,3877-3884如何面对新的挑战?l现在Li-Ion电池的产业化成果，是过去一、二十年基础研究的收获。l美国奥巴马政府，投资24亿美元用于Li-Ion研发。德国紧随其后。l日本NEDO提出Li-ion 能量密度：2015年将达到年将达到500Wh/kg,2030年将达到年将达到700Wh/kg。未来未来5年投资年投资220亿日元研究车用亿日元研究车用/储能储能Li电电池池Thankyouforyourattention!