北京蒂華森管理咨詢有限公司Email:dihuas@163.co機密 第1頁 DATE\@"yyyy-M-d"2019-9-22010-2015年中國電池產業運行態勢及市場前景報告前言21世紀的電池具有大容量、高功率、長壽命、無污染、安全可靠、輕便的特點，是高科技、高產出、高利潤、高創匯產品，被國外專家稱為21世紀十大高科技之一。隨著信息時代的到來，資訊產業蓬勃發展，在邁入電子、資訊、通訊的“3C”時代后，電子產品朝著“短、小、輕、薄”的趨勢發展，對可攜帶的要求越來越高，作為可攜帶式電子產品不可或缺的能源——電池，其重要性也越來越顯著。中國是電池生產大國，同時也是電池消費大國，近年來，由于相關行業的需求拉動，中國電池行業發展迅速。節能和環保是當今世界發展的兩大主題，世界各國爭相發展電動車等節能產品。與此同時，也帶動了鋰電池、燃料電池等新型環保電池的研究和發展。此外，隨著電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的光伏制造業爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。目前中國太陽能光伏電池生產成本已大幅下降。這對國內太陽能市場走向壯大與成熟起到了決定作用。今后中國電池行業發展的思路是：重點研究、開發、生產高技術高附加值的小型、輕量、高能、無污染的一、二次電池。在相關政策的有力扶持和積極推動下，中國電池行業將會更快地發展，并加快趕超日、美等目前在電池業領先的國家的步伐。為此，我們推出了《2010-2015年中國電池產業運行態勢及市場前景報告》。本報告共十五章，首先介紹了電池的定義、分類、發展歷史等，接著分析了國際國內電池行業的發展概況，并對中國電池制造業的工業統計數據進行了詳實的分析，然后分別介紹了蓄電池、干電池、堿錳電池、鎳氫電池、鋰電池、燃料電池、太陽能電池的發展。隨后，報告對電池行業做了區域發展分析、重點企業經營狀況分析、應用領域分析、原材料市場分析和投資分析，最后分析了電池行業的未來前景。您若想對電池行業有個系統的了解或者想投資電池研發生產，本報告是您不可或缺的重要工具。〖報告目錄〗2010-2015年中國電池產業運行態勢及市場前景報告 1第一章電池的概述 151.1電池的介紹 151.1.1電池的定義 151.1.2電池的分類 151.1.3常用電池的介紹 151.1.4電池發展簡史 171.2各種細分電池的概述 211.2.1鋰電池 211.2.2鋅錳及堿錳電池 221.2.3鎳鎘及鎳氫電池 231.2.4蓄電池 241.2.5太陽能電池 251.2.6燃料電池 27第二章國際電池的發展 292.1國際電池市場動態 292.1.1全球大容量與先進電池市場發展簡況 292.1.2世界薄膜電池行業發展概述 292.1.3世界燃料電池產業發展特點 312.1.4可攜式電池歐洲市場看好且競爭加劇 332.1.5國際鎳二次電池市場展望 342.1.6全球薄膜與印刷電池市場預測 352.2美國 352.2.1美國已成功研發出納米光能電池 352.2.2美國為近太空飛艇研發新型太陽能電池技術 362.2.3美國納米級燃料電池科研取得新進展 382.2.4美國將建成全球最大的薄膜電池工廠 392.2.5美國研發超薄電解片使燃料電池有望得到推廣 402.3日本 422.3.1日本燃料電池發展回顧 422.3.22010年日本電池產銷狀況 432.3.3日將優先發展蓄電池基礎研究 432.3.4日本電池市場發展形勢 432.3.5日本全力擴大太陽能電池產量 442.4德國 452.4.1德國太陽能電池概述 452.4.2德國聯邦環保署支持薄膜太陽能電池研發 452.4.3德國將推廣使用燃料電池 462.4.4德國計劃4年內推出可再生能源充電電池 472.5韓國 472.5.1韓國二次電池產業迅速增長 472.5.2韓國建成全球最大發電用燃料電池廠 482.5.3韓國新電池技術將有效提高手機待機時間 48第三章中國電池業的發展 503.1中國電池業發展概況 503.1.1各類電池發展現狀 503.1.2國內電池業自主創新意識增強 513.1.3國內電池產業綠色革命贏得市場 523.1.4我國電池行業品牌價值增長簡況 533.1.5外企爭奪我國電池高端市場 533.22010年中國電池行業發展分析 543.2.12010年我國電池行業發展回顧 543.2.22010年我國電池產業發展成就突出 553.2.32010年中國電池行業運行狀況 563.2.42010年中國電池行業運行簡況 573.3我國電池進出口概況 583.3.12009--2010年中國電池出口分析 583.3.22010年我國電池進出口狀況 613.3.3我國電池出口結構不合理 633.3.4利好因素使國內鉛蓄電池出口加快 633.4中國廢電池的回收 653.4.1廢電池的回收利用和價值 653.4.2中國廢電池回收不合理 663.4.3應該加緊廢電池的回收工作 673.4.4廢舊電池回收的建議 683.5中國電池發展面臨的問題 693.5.1制約我國電池行業發展的主要因素 693.5.2電池行業發展面臨的壓力增加 693.5.3我國電池市場有待規范 703.6中國電池業發展對策 703.6.1積極推動綠色電池產業發展 703.6.2科技創新提高電池行業競爭力 713.6.3品牌文化競爭是電池行業同質化市場競爭的突破口 72第四章中國電池制造業經濟數據分析 744.12009-2010年中國電池制造業總體數據分析 744.1.12009年中國電池制造業全部企業數據分析 744.1.22010年我國電池制造業全部企業數據分析 744.22009-2010年我國電池制造業不同所有制企業數據分析 754.2.12009年我國電池制造業不同所有制企業數據分析 754.2.22010年我國電池制造業不同規模企業數據分析 75第五章蓄電池 775.1中國蓄電池的發展 775.1.1中國蓄電池行業發展歷史 775.1.2我國蓄電池行業發展解析 775.1.3蓄電池行業向規模和效益集中 785.1.42010年蓄電池行業原料價格分析 815.1.52010年中國蓄電池出口情況分析 825.1.6我國汽車蓄電池產業機遇與挑戰并存 835.2蓄電池技術動態 845.2.1世界通信用蓄電池技術的研發進展 845.2.2蓄電池容量快速測試技術介紹 875.2.3綠色蓄電池技術突出產業潛能 905.2.4我國舊鉛酸蓄電池修復循環利用技術將被推廣 915.3蓄電池行業面臨的問題及對策 915.3.1金融危機下鉛酸蓄電池企業面臨的問題 915.3.2蓄電池業發展面臨的環境問題 955.3.3我國鉛酸蓄電池的發展措施 965.4蓄電池的前景 965.4.1我國鉛酸蓄電池市場展望 965.4.2蓄電池行業的發展趨勢 975.4.3未來汽車蓄電池技術發展的三大趨勢 97第六章其他傳統品種 996.1原電池 996.1.1原電池的相關介紹 996.1.2全國及主要省份原電池及原電池組產量分析 996.2堿錳電池 1006.2.1國內無汞堿錳電池產業具備國際競爭優勢 1006.2.2提高堿錳電池性能的研發進展 1016.2.3我國堿錳電池普及率較低 1016.2.4我國恢復無汞堿錳電池出口退稅政策 1026.3鎳氫電池 1026.3.1鎳氫電池的介紹 1026.3.2鎳氫電池市場發展分析 1026.3.3動力鎳氫電池優勢有利環保 103第七章鋰電池 1057.1中國鋰電池的概況 1057.1.1鋰離子電池產業發展概況 1057.1.2中國鋰電池市場發展狀況分析 1067.1.3我國鋰離子電池行業發展的有利條件 1077.1.4金融危機對鋰電池行業的影響 1077.1.5我國動力鋰電池產業標準的制定 1087.2鋰離子蓄電池在汽車中的應用分析 1097.2.1國際汽車企業車用鋰離子蓄電池開放情況 1097.2.2中國自主鋰離子電池汽車崛起 1097.2.3車用鋰離子蓄電池發展的關鍵技術 1107.2.4鋰離子蓄電池在汽車應用的展望 1117.3鋰電池產業面臨的挑戰與發展對策 1127.3.1中國鋰電池研發存在的主要問題 1127.3.2鋰離子電池行業發展的制約因素 1137.3.3我國應積極發展鋰動力電池產業 1137.4鋰電池的發展前景 1147.4.12010年我國鋰電池產業發展展望 1147.4.2高分子鋰電池的前景 1177.4.3錳酸鋰電池的應用前景 1187.4.4可充電扣式鋰電池前景看好 1187.4.5聚合物鋰電池前景分析 119第八章燃料電池 1208.1燃料電池發展概況 1208.1.1我國燃料電池發展回顧 1208.1.2中國燃料電池開發進展 1218.1.3上海氫燃料電池產能規模邁上新臺階 1228.1.4燃料電池發電的經濟性分析 1238.2燃料電池市場應用分析 1238.2.1國際燃料電池市場應用概況 1238.2.2DMFC燃料電池在便攜式產品中的應用 1248.2.3國際燃料電池汽車技術發展動態 1248.2.4中國燃料電池汽車發展概況 1258.2.5我國自主燃料電池汽車取得較大成就 1278.2.6國產燃料電池自行車批量出口國外 1288.2.72009年國家出臺補貼政策助燃料電池汽車推廣 1298.2.8中國燃料電池汽車投資前景分析 1308.3燃料電池的技術分析 1318.3.1三種燃料電池技術的各自特點 1318.3.2我國燃料電池技術發展概況 1348.3.3中國燃料電池技術跨入國際先進行列 1368.3.4我國燃料電池發電技術取得重大突破 1368.3.5我國燃料電池發動機低溫啟動技術接近世界先進水平 1378.3.6我國氫燃料電池電極制備技術取得重大進展 1378.3.72009年初我國燃料電池用新型質子交換膜研發成功 1388.4燃料電池的發展前景及趨勢 1388.4.1全球燃料電池市場發展預測 1388.4.2小型燃料電池的市場前景分析 1398.4.3燃料電池的發展方向 1408.4.4新型高溫燃料電池是發展的趨勢 141第九章太陽能電池 1439.1國際太陽能電池的發展 1439.1.1全球太陽能電池產業的發展概況 1439.1.22010年國際太陽能電池市場發展狀況 1449.1.32010年全球太陽能電池產量分析 1449.1.42010年世界太陽能電池市場發展狀況 1459.1.5全球太陽能電池的市場競爭情況 1459.2中國太陽能電池產業分析 1469.2.1中國太陽能電池產業發展概況 1469.2.2中國太陽能電池產業的集群發展 1489.2.3中國已成太陽能電池生產第一大國 1499.2.42010年我國太陽能電池發展狀況 1499.3太陽能電池產業面臨的問題及發展對策 1509.3.1我國太陽能電池產業發展的主要矛盾 1509.3.2推動太陽能電池行業發展的建議 1519.3.3太陽能電池產業發展策略 1529.4太陽能電池的發展前景 1549.4.1中國太陽能電池市場前景看好 1549.4.22010-2012年全球太陽能電池的產能預測 1559.4.32010-2012年全球各種太陽能電池市場預測 1579.4.4未來太陽能電池市場格局展望 1579.4.5未來太陽能電池價格波動分析 158第十章中國主要地區電池產業的發展 16010.1廣東省 16010.1.1廣東省電池行業發展現狀 16010.1.2廣東燃料電池的概況 16010.1.3廣東電池出口發展之路 16110.1.4廣東有望率先發展燃料電池產業化 16110.2廣東郁南縣 16210.2.1郁南縣電池產業發展綜述 16210.2.2郁南電池產業發展戰略 16210.2.3郁南電池產業發展目標 16310.3深圳 16310.3.1深圳成我國最大充電電池產業基地 16310.3.2深圳鋰電池產業居全國領先水平 16310.3.3深圳將重點扶持高端鋰電池產業 16510.4天津 16510.4.1鋰電池關鍵技術在天津率先啟動 16510.4.2天津太陽能薄膜電池研發取得重大突破 16610.4.3天津已成為中國最大綠色電池能源基地 16610.4.42009年天津加快太陽能電池等項目建設 16610.5江蘇 16710.5.1江蘇光伏電池產能簡述 16710.5.2江蘇陽光熱光伏電池中試贏得成功 16710.5.3江蘇省太陽能光伏市場看好 168第十一章重點企業 17011.1德賽電池 17011.1.1公司簡介 17011.1.22010年德賽電池經營狀況分析 17111.1.32009-2010年德賽電池經營狀況分析 17311.2重慶萬里蓄電池股份有限公司 17511.2.1公司簡介 17511.2.22010年萬里電池經營狀況分析 17611.2.32010年萬里電池經營狀況分析 17611.3湖南科力遠新能源股份有限公司 17611.3.1公司簡介 17611.3.22010年科力遠經營狀況分析 17711.3.32010年科力遠經營狀況分析 17811.4風帆股份公司 18111.4.1公司簡介 18111.4.22010年風帆股份經營狀況分析 18211.4.32010年風帆股份經營狀況分析 182第十二章電池的應用領域 18412.1手機 18412.1.12010年中國手機行業發展概況 18412.1.22010年手機行業發展現狀 18512.1.3電源和手機電池市場概況 18612.1.4手機電池技術發展情況 18812.1.5創新推進手機電池業洗牌 19112.2筆記本電腦 19312.2.12010年我國筆記本電腦發展變化解析 19312.2.22010年我國筆記本市場發展現狀 19312.2.3筆記本電池發展面臨環保挑戰 19412.2.4未來筆記本發展需突破電池瓶頸 19512.2.5筆記本電池的發展方向 19512.3電動車 19712.3.12009年中國電動車行業發展綜述 19712.3.2我國電動車產業的發展趨勢 19812.3.3車載電池市場競爭激烈 20012.3.4磷酸鐵鋰電池將有效推動電動汽車發展 20212.3.5混合動力車用電池市場發展預測 20312.4其它 20412.4.1數碼電池市場概述 20412.4.2數碼相機電池市場解析 20512.4.3玩具帶旺電池需求 20512.4.4電池性能有助藍牙推廣 206第十三章電池材料概述 20913.1電池材料市場發展回顧 20913.1.1全球電池材料市場 20913.1.2國內電池材料市場 20913.1.3電池納米材料的應用 21013.2電池材料發展動態 21113.2.1新型太陽能電池材料研發進展 21113.2.2國內新型鋰離子電池材料研發獲新突破 21213.2.3鋰電池材料比較及產能淺析 21313.3多晶硅產業發展分析 21413.3.1中國多晶硅產業發展迅速 21413.3.22009-2010年多晶硅市場價格狀況 21613.3.3金融危機對多晶硅產業的影響 21813.3.4中國多晶硅產業欲打破海外技術封鎖 21913.3.5未來10年多晶硅的發展前景穩定 21913.4電池材料發展的問題及對策 22013.4.1電池材料發展的影響因素 22013.4.2電池材料發展機會及建議 22213.4.3電池新材料產業鏈整合的市場策略 22313.5電池材料發展趨勢 22413.5.1電池材料產品的發展趨向 22413.5.2電池材料價格發展趨勢 22513.5.3鋰離子電池正極材料的發展趨勢 225第十四章電池投資分析 22814.1投資機會 22814.1.1電池市場變革中孕育巨大商機 22814.1.2二次電池將迎來快速發展時期 22814.1.3下游需求將拉動新型電池業快速成長 23114.1.4電動汽車發展帶動我國動力電池投資 23114.2投資現狀 23314.2.1全球掀起車載電池投資熱潮 23314.2.22010-2015年中國電池行業投資現狀 23414.2.3薄膜太陽能電池成投資熱點 23514.2.4非晶硅薄膜太陽能電池投資力度加大 23614.3投資風險及建議 23914.3.1太陽能電池產業的投資風險 23914.3.2投資鋰動力電池行業的風險 24014.3.3投資新能源電池須謹慎 24514.3.4我國應積極投資開發鋅空動力電池 245第十五章電池的發展趨勢分析 24815.1電池發展前景及趨勢 24815.1.1未來電池產業發展趨向 24815.1.2國內電池行業長期發展趨勢分析 24815.1.3電池發展之路及未來角色 27115.1.4電池的發展方向及前景展望 27215.2不同類型電池產品的發展前景 27215.2.1環保電池發展潛力巨大 27215.2.2鎳電池市場前景看好 27315.2.3新型電池及其市場前景評析 27315.2.4納米碳纖素電池發展前景展望 27715.2.5生物電池是將來無盡的電能 277〖圖表目錄〗TOC\h\z\c"圖表"圖表1：電池的分類 15圖表2：各種燃料電池的發電效率與主要應用市場 32圖表3：有關各種燃料電池應用產品的市場需求特性與導入時期推測 32圖表4：世界燃料電池市場技術類型預測 33圖表5：2008-2010年我國電池出口額月度走勢圖 61圖表6：2009-2010年我國電池月度出口額及同比增長圖 62圖表7：2009-2010年電池出口額走勢圖 62圖表8：2010年1-6月中國電池進出口量值表 62圖表9：2010年1-10月中國原電池及原電池組產量分省市統計 99圖表10：鋰電池生產企業區域分布 106圖表11：2005-2012全球太陽能電池按技術種類產能預測（單位:百萬瓦） 155圖表12：2013年全球太陽能電池產能占有率 156圖表13：德賽電池分季度營業收入變化 172圖表14：德賽電池整體毛利率變化 172圖表15：德賽電池分季度營業利潤和凈利潤變化（單位：萬元） 172圖表16：德賽電池主營業務毛利潤和毛利率 173圖表17：德賽電池國內外銷量分布 174圖表18：德賽電池主要產品利潤增長(萬元) 174圖表19：德賽電池利潤表 175圖表20：科力遠2003-2010年6月主營收入和增長率（單位：萬元） 178圖表21：科力遠2003-2010年6月凈利潤和增長率（單位：元） 179圖表22：科力遠鎳產品銷售收入和增長率（單位：萬元） 179圖表23：科力遠鎳產品銷售毛利率 179圖表24：科力遠收入構成（單位：萬元） 180圖表25：科力遠2101年6月營業收入構成（單位：元） 180圖表26：科力遠盈利預測 181圖表27：風帆股份盈利預測（單位：萬元） 183圖表28：2005-2009年國內生產總值 248圖表29：2005-2009年工業增加值 249圖表30：2009年主要工業產品產量及其增長速度 249圖表31：2009年1-11月規模以上工業企業實現利潤及其增長速度 250圖表32：2005-2009年全社會固定資產投資 251圖表33：2009年分行業城鎮固定資產投資及其增長速度 251圖表34：2009年固定資產投資新增主要生產能力 252圖表35：2009年房地產開發和銷售主要指標完成情況 252圖表36：2005-2009年末國家外匯儲備 253圖表37：2005-2009年財政收入 254圖表38：2009年全部金融機構本外幣存貸款及其增長速度 254圖表39：2005-2009年城鄉居民人民幣儲蓄存款余額 255圖表40：2005-2009年居民消費價格漲跌幅度 256圖表41：2009年居民消費價格比上年漲跌幅度 256圖表42：2005-2009年農村居民人均純收入 257圖表43：2005-2009年城鎮居民人均可支配收入 257圖表44：2004-2009年我國恩格爾系數 257圖表45：2009年貨物進出口總額及其增長速度 258圖表46：2009年主要商品出口數量、金額及其增長速度 258圖表47：2009年主要商品進口數量、金額及其增長速度 259圖表48：2009年對主要國家和地區貨物進出口額及其增長速度 259圖表49：2005-2009年貨物進出口總額 260圖表50：2009年分行業外商直接投資及其增長速度 260圖表51：全球貿易量的月度增長率（%） 262圖表52：全球經常項目失衡占全球的GDP的比重（%） 262圖表53：中國主要宏觀數據季度概覽 263圖表54：2010年中國主要宏觀數據月度概覽 263圖表55：我國GDP及累計同比增速 264圖表56：2010年9月工業增加值同比增速放緩 265圖表57：2010年1-9月份固定資產投資增長小幅回落 266圖表58：中西部投資速度快于東部 266圖表59：固定資產、房地產投資增速漸穩（%、億） 267圖表60：消費走勢強勁 267圖表61：中高檔消費回升 268圖表62：食品價格推高CPI同比/環比繼續上升 269圖表63：2010年9月份PPI與上月持平 269圖表64：貿易順差收窄（億） 270圖表65：廣義貨幣供應量（M2）年內首次反彈（%） 271第一章電池的概述1.1電池的介紹1.1.1電池的定義電池（battery）指盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間。隨著科技的進步，電池泛指能產生電能的小型裝置。如太陽能電池。電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。1.1.2電池的分類電池根據發電原理及儲存電能的不同方式可以分為物理電池和化學電池量大類。化學電池是將物質的化學能通過電化學氧化還原反應直接轉換成電能的～種裝置或系統。主要包括一次電池(干電池)、二次電池(蓄電池)、燃料電池和儲備電池等。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：電池的分類1.1.3常用電池的介紹1、干電池常用的一種是碳－鋅干電池。負極是鋅做的圓筒，內有氯化銨作為電解質，少量氯化鋅、惰性填料及水調成的糊狀電解質，正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質的一根碳棒。電極反應是：負極處鋅原子成為鋅離子（Zn++），釋出電子，正極處銨離子(NH4+)得到電子而成為氨氣與氫氣。用二氧化錳驅除氫氣以消除極化。電動勢約為1.5伏。2、蓄電池種類很多，共同的特點是可以經歷多次充電、放電循環，反復使用。鉛蓄電池最為常用，其極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉變成二氧化鉛，負極處硫酸鉛轉變成金屬鉛。放電時，則發生反方向的化學反應。鉛蓄電池的電動勢約為2伏，常用串聯方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時硫酸濃度減小，可用測電解液比重的方法來判斷蓄電池是否需要充電或者充電過程是否可以結束。鉛蓄電池的優點是放電時電動勢較穩定，缺點是比能量（單位重量所蓄電能）小，對環境腐蝕性強。由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由于負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板后與鉛正離子結合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成2價的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好（尤其適于干式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。采用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；采用鉛鋰合金鑄造正板柵，則可減少自放電和滿足密封的需要。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，并發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。1.1.4電池發展簡史在古代，人類有可能已經不斷地在研究和測試“電”這種東西了。一個被認為有數千年歷史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格達附近被發現。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來儲存靜電用的，然而瓶子的秘密可能永遠無法被揭曉。不管制造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。在十八世紀的四、五十年代，發電裝置的改善和大氣電現象的研究，吸引了物理學家們的廣泛興趣，1745年，普魯士的克萊斯特利用導線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘的玻璃瓶。當他用手觸及鐵釘時，受到猛烈的一擊。可能是在這個發現的啟發下，萊頓大學的馬森布羅克在1746年發明了收集電荷的“萊頓瓶”。因為他看到好不容易收集的電卻很容易地在空氣中逐漸消失，他想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個盛有水的玻璃瓶中，他讓一個助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動起電機。這時他的助手不小心將中另一只手與槍管碰上，他猛然感到一次強烈的電擊，喊了起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。在一封信里他描述了這次實驗結果：“我想告訴你一個新奇但是可怕的實驗事實，但我警告你無論如何也不要再重復這個實驗。……把容器放在右手上，我試圖用另一只手從充電的鐵柱上引出火花。突然，我的手受到了一下力量很大的打擊，使我的全身都震動了，……手臂和身體產生了一種無法形容的恐怖感覺。一句話，我以為我命休矣。”雖然馬森布羅克不愿再做這個實驗，但他由此得出結論：把帶電體放在玻璃瓶內可以把電保存下來。只是當時搞不清楚起保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水，后來人們就把這個蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶”，這個實驗稱為“萊頓瓶實驗”。這種“電震”現象的發現，轟動一時，極大的增加了人們對萊頓瓶的關注。馬森布羅克的警告起了相反的作用，人們在更大規模地重復進行著這種實驗，有時這種實驗簡直成了一種娛樂游戲。人們用萊頓瓶作火花放電殺老鼠的表演，有人用它來點酒精和火藥。其中規模最壯觀的一次示范表演是法國人諾萊特在巴黎圣母院前作的。諾萊特邀請了法王路易十五的皇室成員臨場觀看表演。他調來了七百個修道士，讓他們手拉手排成一行，全長達900英尺，約275米，隊伍十分壯觀。讓排頭的修道士用手拿住萊頓瓶，排尾的修道士手握萊頓瓶的引線，接著讓萊頓瓶起電，結果七百個修道士因受電擊幾乎同時跳了起來，在場的人無不為之目瞪口呆。諾萊特以令人信服的語氣向人們解釋了電的巨大威力。后來人們很快又把電用于醫學，將起電機產生的電通過病人身體，用于治療半身不遂，神經痛等病癥。這種治療方法一直使用，直到人們弄明白電的作用后，才停止下來。1786年，意大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻并無此種反應。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為“生物電”。伽伐尼于1791年將此實驗結果寫成論文，公布于學術界。伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，意大利物理學家伏特在多次實驗后認為：伽伐尼的“生物電”之說并不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的制成了世界上第一個電池──“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。為了證明自己大發現是對的，伏特決定更深入地了解電的來源。一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把它們連接起來，霎時，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當助手將金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。意大利物理學家伏特就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對于伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或堿水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），并用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電并不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當于一個非常靈敏的驗電器而已。1836年，英國的丹尼爾對“伏特電堆”進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，制造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱“丹尼爾電池”。此后，又陸續有去極化效果更好的“本生電池”和“格羅夫電池”等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為“蓄電池”。然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。也是在1860年，法國的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒(鋅－伏特原型電池的負極，經證明是作為負極材料的最佳金屬之一)，而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統被稱為“濕電池”。雷克蘭士制造的電池雖然簡陋但卻便宜，所以一直到1880年才被改進的“干電池”取代。負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），電解液變為糊狀而非液體，基本上這就是現在我們所熟知的碳鋅電池。1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應用。1890年ThomasEdison發明可充電的鐵鎳電池1896年在美國批量生產干電池1896年發明D型電池.1899年WaldmarJungner發明鎳鎘電池.1910年可充電的鐵鎳電池商業化生產1911年我國建廠生產干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠）1914年ThomasEdison發明堿性電池.1934年SchlechtandAkermann發明鎳鎘電池燒結極板.1947年Neumann開發出密封鎳鎘電池.1949年LewUrry(Energizer)開發出小型堿性電池1954年GeraldPearson，CalvinFullerandDarylChapin開發出太陽能電池.1956年Energizer.制造第一個9伏電池1956年我國建設第一個鎳鎘電池工廠（風云器材廠（755廠））1960前后UnionCarbide.商業化生產堿性電池，我國開始研究堿性電池（西安慶華廠等三家合作研發）1970前后出現免維護鉛酸電池.1970前后一次鋰電池實用化.1976年PhilipsResearch的科學家發明鎳氫電池.1980前后開發出穩定的用于鎳氫電池的合金.1983年我國開始研究鎳氫電池（南開大學）1987年我國改進鎳鎘電池工藝，采用發泡鎳，電池容量提升40％1987前我國商業化生產一次鋰電池1989年我國鎳氫電池研究列入國家計劃1990前出現角型（口香糖型）電池，1990前后鎳氫電池商業化生產1991年Sony可充電鋰離子電池商業化生產1992年KarlKordesch，JosefGsellmannandKlausTomantschger取得堿性充電電池專利1992年BatteryTechnologies，Inc.生產堿性充電電池1995年我國鎳氫電池商業化生產初具規模1999年可充電鋰聚合物電池商業化生產2000年我國鋰離子電池商業化生產2000年后燃料電池，太陽能電池成為全世界矚目的新能源發展問題的焦點。1.2各種細分電池的概述1.2.1鋰電池鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現的鋰電池來自于偉大的發明家愛迪生，使用以下反應：Li+MnO2=LiMnO2該反應為氧化還原反應，放電。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。現在鋰電池已經成為了主流。鋰離子電池主要優點：1、比能量比較高。具有高儲存能量密度，目前已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；2、使用壽命長，使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用10，000次的記錄；3、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓，便于組成電池電源組；4、具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速；5、自放電率很低，這是該電池最突出的優越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產品的1/5-6；7、高低溫適應性強，可以在-20℃--60℃8、綠色環保，不論生產、使用和報廢，都不含有、也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。9、生產基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利。比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。鋰電池的缺點：1、鋰原電池均存在安全性差，有發生爆炸的危險。2、鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差。3、鋰離子電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。4、生產要求條件高，成本高。鋰電池（鋰原電池）和鋰離子電池是20世紀開發成功的新型高能電池。鋰原電池的負極是金屬鋰，正極用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代進入實用化。因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優點，廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統，郵電通訊的不間斷電源，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領域。鋰離子電池以其特有的性能優勢已在便攜式電器如手提電腦、攝像機、移動通訊中得到普遍應用。目前開發的大容量鋰離子電池已在電動汽車中開始試用，預計將成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一，并將在人造衛星、航空航天和儲能方面得到應用。隨著能源的緊缺和世界的環保方面的壓力。鋰電現在被廣泛應用于電動車行業，特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現，更推動了鋰電池產業的發展和應用。1.2.2鋅錳及堿錳電池鋅錳電池是以二氧化錳為正極，鋅為負極，氯化銨水溶液為主電解液的原電池。俗稱干電池。在學術界中又稱為勒克朗謝電池。鋅錳電池是用面粉、淀粉等使電解液成為凝膠，不流動，形成隔離層，或用棉、紙等加以分隔。鋅錳電池的開始電壓隨使用的MnO2的種類、電解液的組成和pH值等的不同而異，一般在1.55～1.75V，公稱電壓為1.5V。最適宜的使用溫度為15～30℃。鋅錳電池是普通干電池的升級換代的高性能電池產品，有LR6(五號)和LR03(七號)兩種產品電池。產品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%)，現正在開展無汞型電池試制。堿錳電池，是在堿性鋅錳電池的基礎上發展起來的，由于應用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，故又稱為無汞堿錳電池。這種電池在不改變原堿性電池放電特性的同時，又能充電使用幾十次到幾百次，比較經濟實惠。堿錳電池是在1882年研制成功，1912年就已開發，到了1949年才投產問世。人們發現，當用KOH電解質溶液代替NH4Cl做電解質時，無論是電解質還是結構上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。堿錳電池它的特點：1、開路電壓為1.5V；2、工作溫度范圍寬在－20℃～60℃1.2.3鎳鎘及鎳氫電池鎳鎘電池可重復500次以上的充放電，經濟耐用。其內部抵制力小，既內阻很小，可快速充電，又可為負載提供大電流，而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries，Ni-CdRechargeableBattery）是最早應用于手機、超科等設備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過充放電能力強、維護簡單。鎳鎘電池最致命的缺點是，在充放電過程中如果處理不當，會出現嚴重的“記憶效應”，使得服務壽命大大縮短。所謂“記憶效應”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡，久而久之將會引起電池容量的降低，在電池充放電的過程中（放電較為明顯），會在電池極板上產生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。當然，我們可以通過掌握合理的充放電方法來減輕“記憶效應”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態環境的保護。眾多的缺點使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數碼設備電池的應用范圍。鎳鎘電池可重復500次以上的充放電，經濟耐用。其內部抵制力小，既內阻很小，可快速充電，又可為負載提供大電流，而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。與其它類型的電池比較，鎳鎘電池可耐過充電或過放電。鎳鎘電池的放電電壓根據其放電裝置有所差異，每個單元電池(Cell)大約是1.2V，電池容量單位為Ah(安時)、mAh(毫安時)，放電終止電壓的極限值稱為“放電終止電壓”，鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單元電池)。自放電率低，鎳鎘電池在長間放置的情況下，特性也不會劣化，充分充電后可完全恢復原來的特性，它可在－20℃＋60提高電池性能及延長電池使用壽命的關鍵在于避免記憶效應和過度放電。鎳鎘電池有記憶效應，即鎳鎘電在幾次低容量下的充放電工作之后。如果要進行一次較大容量的充放電，電池將無法正常工作，這種情況即為記憶效應(Memoryeffect)。記憶效應使得放電終止電壓被設定的較高的錄像機、攝像機上，隨著工作電壓的降低，電池容量表面上也隨著降低，但放電電壓的降低可能是一至二次完全放電而造成的暫時現象。記憶效應使得電池的性能不能得到充分發揮，也給拍攝帶來極大的不便。因此，在使用中應注意使用帶充放電性能的充電器，如Sony公司的BC－1WDCE，避免記憶效應的產生，使用一般充電器的如BC－1WA、BC－1WB時，可在10次左右的充電以后進行一次放電，也可以達到防止記憶效應的目的。1.2.4蓄電池所謂蓄電池即是貯存化學能量，于必要時放出電能的一種電氣化學設備。蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學能轉化為電能。它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28％的稀硫酸作電解質。在充電時，電能轉化為化學能，放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態，組成化學電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個鉛蓄電池串聯成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充蒸餾水，使電解質保持含有22～28％的稀硫酸。鉛酸蓄電池產品主要有下列幾種，其用途分布如下：起動型蓄電池：主要用于汽車、摩托車、拖拉機、柴油機等起動和照明；固定型蓄電池：主要用于通訊、發電廠、計算機系統作為保護、自動控制的備用電源；牽引型蓄電池：主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動力電源；鐵路用蓄電池：主要用于鐵路內燃機車、電力機車、客車起動、照明之動力；儲能用蓄電池：主要用于風力、太陽能等發電用電能儲存。1.2.5太陽能電池太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。光—熱—電轉換（1）光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程；后一個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發電一樣.太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規模地應用于特殊的場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。光—電直接轉換（2）光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯或并聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-Si:H，a-Si:H:F，a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs，InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅(Zn3p2)等。太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發展最成熟的，在應用中居主導地位。1、硅太陽能電池硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉換效率為24.7%，規模生產時的效率為15%。在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省硅材料，發展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產品。多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉換效率為18%，工業規模生產的轉換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據主導地位。非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規模生產，有極大的潛力。但受制于其材料引發的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅太陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。2、多元化合物薄膜太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產，但由于鎘有劇毒，會對環境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產品。砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退問題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，將成為今后發展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發展又必然受到限制。3、聚合物多層修飾電極型太陽能電池以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是硅電池相比。能否發展成為具有實用意義的產品，還有待于進一步研究探索。4、納米晶太陽能電池納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近發展的，優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。此類電池的研究和開發剛剛起步，不久的將來會逐步走上市場。5、有機太陽能電池有機太陽能電池，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產的太陽能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無機材料制成的。1.2.6燃料電池燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”而是一個“發電廠”。燃料電池十分復雜，涉及化學熱力學、電化學、電催化、材料科學、電力系統及自動控制等學科的有關理論，具有發電效率高、環境污染少等優點。總的來說，燃料電池具有以下特點：（1）能量轉化效率高它直接將燃料的化學能轉化為電能，中間不經過燃燒過程，因而不受卡諾循環的限制。目前燃料電池系統的燃料—電能轉換效率在45%～60%，而火力發電和核電的效率大約在30%～40%。（2）有害氣體SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量轉換效率高而大幅度降低，無機械振動。（3）燃料適用范圍廣。（4）積木化強。規模及安裝地點靈活，燃料電池電站占地面積小，建設周期短，電站功率可根據需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池無論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區、工廠、大型建筑的獨立電站都非常合適。（5）負荷響應快，運行質量高燃料電池在數秒鐘內就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負荷可以很近，從而改善了地區頻率偏移和電壓波動，降低了現有變電設備和電流載波容量，減少了輸變線路投資和線路損失。燃料電池經歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發展階段，燃料電池的研究和應用正以極快的速度在發展。AFC已在宇航領域廣泛應用，PEMFC已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應用，PAFC作為中型電源應用進入了商業化階段，MCFC也已完成工業試驗階段，起步較晚的作為發電最有應用前景的SOFC已有幾十千瓦的裝置完成了數千小時的工作考核，相信隨著研究的深入還會有新的燃料電池出現。美日等國已相繼建立了一些磷酸燃料電池電廠、熔融碳酸鹽燃料電池電廠、質子交換膜燃料電池電廠作為示范。日本已開發了數種燃料電池發電裝置供公共電力部門使用，其中磷酸燃料電池（PAFC）已達到"電站"階段。已建成兆瓦級燃料電池示范電站進行試驗，已就其效率、可運行性和壽命進行了評估，期望應用于城市能源中心或熱電聯供系統。日本同時建造的小型燃料電池發電裝置，已廣泛應用于醫院、飯店、賓館等。第二章國際電池的發展2.1國際電池市場動態2.1.1全球大容量與先進電池市場發展簡況據美國BCC研究公司一份名為“大容量和先進電池技術及市場”的新技術市場研究報告顯示，2007年全球大容量和先進電池市場規模為89億美元，到2012年，該市場規模將超過114億美元，年復合增長率達5.1%。推動市場增長的主要動力在于：動能、先進便攜、先進固定式、混合電力車輛（HEV）和插入式，以及發展中的應用產品等。先進便攜產品擁有最大的市場份額。2007年的市場容量為34億美元，到2012年，將達到42億美元，年復合增長率達4.1%。市場份額第二大的是先進固定燃料電池，2007年市場容量為30億美元，2012年將達到37億美元。該市場最大的增長將出現在不間斷電源（UPS）和更小型的遠程固定應用方面，以在電力損耗時的保護數據。例如，全球UPS電池市場規模將從2007年的25億美元，增長到2012年的3億美元。動能電池的當前市場容量為16億美元，2012年將增長為17億美元，年復合增長率為1.3%。動能電池的應用屬于較為成熟的市場，如牽引、海運和航空用電池市場。當前市場容量僅為7.89億美元的HEV和插入式電池，將在2012年達到15億美元，年復合增長率為14.3%。在當前市場占主導地位的是鎳氫電池技術。該技術在2012年仍將保持支配性的地位。如果能夠降低成本并使安全性更高，鋰離子技術2012年將在該市場出現重要的增長。2.1.2世界薄膜電池行業發展概述2010年在歐中太陽能促進會主辦的第二屆（北京）國際太陽能光伏會議暨展覽會上，北京市新能源與可再生能源協會太陽能光電專委會主任王長貴研究員指出，用材少、能耗低、成本低的薄膜太陽能電池極具發展前景，我國應加快在相關領域的研究和產業化進程，特別是非晶硅薄膜太陽能電池的研發，未來10年力爭使薄膜電池占太陽能光伏發電應用市場30%的份額。撼動晶硅電池龍頭地位新型薄膜太陽能電池不僅用材少、能耗低、成本低，而且能量回收期短、環境友好，更容易與建筑物結合，是大有發展前景的新型太陽能電池。但目前薄膜太陽能電池的生產設備比晶硅太陽能電池的生產設備價格高4～5倍，電池轉換效率和穩定性也比較低。王長貴認為，薄膜太陽能電池在減少設備投資、降低電池生產成本等方面潛力巨大。據了解，目前已經實現產業化的薄膜太陽能電池包括薄膜硅電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池和碲化鎘（CdTe）電池。全球薄膜電池市場份額已經達20%左右，并且還在逐年增長，到2015年將超過30%。對于這三種電池能否撼動傳統晶硅電池的霸主地位，王長貴認為，薄膜太陽能電池短期內還受限于低轉換效率和低穩定性等，而且目前研究的薄膜太陽能電池種類繁多，未來究竟何種會成為大規模應用的電池，還需綜合考慮、科學分析，從實際出發選準重點。目前各國正在抓緊研發多種薄膜電池的創新推廣，這三種電池的研發將繼續提速。到2020年工業生產的CIGS和CdTe電池效率分別可以達到16%和14%，非晶硅和微晶硅電池效率可以達到20%。目前我國薄膜太陽能電池的研發與產業化水平與美、德、日等光伏技術先進的發達國家相比差距較大。王長貴提出應高度重視生產工藝的改進、生產設備的創新研發，從電池、微型組件、大面積組件、生產工藝、試生產線、生產線、穩定產品到商業化組件等階段循序漸進，盡快提高光電轉換效率、穩定性和使用壽命，進一步提高性能、降低材耗能耗和生產成本，以改變我國薄膜太陽能電池生產設備主要依靠從國外高價進口的局面。硅基電池仍為主流薄膜太陽能硅材料用量少，能耗也比較低。在國際市場硅原材料緊缺的情況下，硅基薄膜電池的價格相對穩定。王長貴認為，在已經產業化的薄膜太陽能電池中，硅基薄膜電池成本降低空間最大，發展潛力也最大，是薄膜電池的主流產品，也是我國產業化最成熟的薄膜太陽能電池。通過引進生產線和技術、海外華人回國創業、引進技術的國產化和自主研發等多種形式，我國非晶硅電池技術水平提高較快，正在快速走向產業化生產。目前單室多片制造非晶硅薄膜電池技術已實現國產化，多室單片型、單室與多室組合型非晶硅電池生產線已引進建成并投入生產，連續卷繞鍍膜非晶硅電池生產技術也在調研洽商中。談到未來的發展方向，王長貴認為，微晶硅和非晶硅疊層電池將可能成為硅基電池的發展重點。這種電池將由非晶硅與微晶硅電池疊加，疊層電池中非晶硅電池的本征吸收層較薄，可以大大提高電池穩定性。而微晶硅為底的電池可以大大提高電池對太陽光的光譜收集范圍，是目前高效穩定的硅基薄膜太陽能電池，而且有望降低設備成本，提高電池性能。非硅電池加緊材料替代CIGS和CdTe電池是效率較高的兩種非硅化合物薄膜電池。目前CdTe電池光電轉化率超過11%；CIGS電池效率達到20.3%。王長貴提醒說，這兩種電池主要材料有銦、鎘和碲三種稀缺元素，大規模推廣或將受限于資源和環境。我國除了要在改善穩定性、提高轉換效率、降低生產成本、延長使用壽命等方面積極開展研發外，還應重視保護戰略資源，加強相關材料的替代工作。據介紹，銦僅以微量伴生在鋅、錫等礦物中，是一種極為稀有的貴金屬，廣泛應用于電子、航天、航空、合金制造及光伏電池制造等領域。全球銦儲量僅為1.6萬噸，是黃金儲量的1/6。目前粗銦的價格約為5000元/千克，精銦的價格高達10000元/千克。由于需求旺盛，銦的價格在幾年內上漲了30倍。以目前光電轉換效率10%、厚度3微米計，每MW的CIGS電池約需銦50千克，未來生產成本可能受銦價制約。碲也是一種很有開采價值的重要工業原材料，我國雖然已在四川發現了世界首例成礦的碲鉍礦山資源，但開采權已被國外獨資企業壟斷。2.1.3世界燃料電池產業發展特點燃料電池應用范圍涵蓋分散式發電系統、運輸工具、機器人、產業用搬運工具、便攜式電子產品等，主要技術類型可分為：600℃以上高溫操作的熔融碳酸鹽燃料電池（MoltenCarbonFuelCell，MCFC）、固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，SOFC）及200圖表SEQ圖表\*ARABIC2：各種燃料電池的發電效率與主要應用市場自2003年美國布什政府推動氫燃料計劃（HydrogenFuelInitiative）以來，氫燃料電池成本已下降50%以上。2006年，布什政府又宣示將在2025年前發展先進替代能源以取代75%自中東進口石油的國家目標，加速開發氫燃料電池與氫能動力車輛。在美國領銜持續致力技術研發與示范推廣下，預期2010年后燃料電池商業化市場將會急劇成長。圖表SEQ圖表\*ARABIC3：有關各種燃料電池應用產品的市場需求特性與導入時期推測根據FreedoniaGroup公司分析，世界燃料電池的市場需求將由2004年3.75億美元，成長為2009年約25.8億美元，預計至2014年，世界燃料電池系統需求值可成長為135.5億美元，復合平均年增率43%；其中以發電系統市占率51.7%最高，其次為便攜式電子產品占25.9%，并以便攜式電子產品的需求值平均年增率64.6%成長速度最快。至于燃料電池技術類型，目前以質子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）占五成以上居多，但預期未來其市占率會逐年降代，將為快速成長的固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，SOFC）、DMFC等技術類型所取代。圖表SEQ圖表\*ARABIC4：世界燃料電池市場技術類型預測2.1.4可攜式電池歐洲市場看好且競爭加劇據有關市場調查報告顯示，歐洲可攜式電池市場趨勢看好，競爭將進一步加劇。據估計，在未來幾年里，總營業額年增長率可達7.1%，年交貨量的增長率也可達5.6%。價格方面，除部分電池因成本提高而提高售價，大部分電池的價格滑落在所難免。在產品方面，鋰電池和可充電電池市場將被看好，而其他主要電池市場份額將縮小。該報告指出，鋰電池的應用將得到增強，市場成長率將上升到10.1%。鋰電池市場成長原因是，該電池有較高的能量密度，而消費性電子產品有向小型化發展的趨勢，從而提高了鋰電池的應用。另外，鋰電池的市場價格逐漸下降，也提高了對鋰電池的應用。其他電池市場發展緩慢，年成長率低于1%，今后發展的可能性不大。其他電池市場產品更新也很快，市場要求改善產品效率，降低產品容量。可充電電池市場將繼續增長，市場預期增長率可達11.5%。可攜式通訊設備將大幅提高效率，因此通訊技術的發展將增加對可充電式電池的需求。調查報告顯示，歐洲電池市場的電池生產競爭廠家分為三個等級：一級生產廠家，包括聯合式大型企業；二級競爭廠家，指在特殊應用市場中強調電池和電池相關產品的設計、發展和制造的公司；三級電池制造商，指專為特定消費團體服務的制造商，如制造飛彈用的儲備電池等。制造商之間的競爭因素主要包括價格、原始設備制造商和終端使用者的合作關系，以及產品的質量、可依賴度、安全性和供應網絡等。報告認為，市場開拓的風險主要有以下幾點：電池價格急劇下跌。報告指出，我國相關產品進入該市場后價格將會繼續下跌。在這個競爭激烈的市場中，所有產品供應商都應嚴格控制產品的生產和服務成本，以達到降低售價的目的。競爭激烈，利潤空間縮小。由于各制造商生產出的電池差異不大，因此，生產廠商成本越低，價格越便宜，越有可能爭得客戶。競爭激烈的結果是導致廠商利潤空間的縮小。新需求帶來新客戶。新的成長主要來自新的應用和新的客戶群體，因此必須隨時了解客戶的新的需求并使之成為現實，時時把握住新的成長潛力。2.1.5國際鎳二次電池市場展望中國同行競爭力的加強，迫使國外制造商不斷開展新產品研發盡管可以肯定，人們對二次電池的需求沒有止步，但鎳二次電池的市場趨勢卻并不明朗。原材料價格的上漲迫使歐洲和北美的制造商提高產品價格，而中國產品由于生產成本低廉、價格便宜顯示出強大的競爭力。此外，由于鎳二次電池市場日趨成熟，很難看出不同廠家的產品競爭誰優誰劣，這顯示出加強研發，改進性能，拿出更好的二次電池產品更為重要。技術的成熟與新的裝置的發展支撐鎳二次電池需求隨著人們生活方式的變化，可移動式電子產品不斷增長，由此促進了鎳二次電池的發展。除了膝上產品和手機等個人消費品外，某些軍事裝置和醫療裝置亦使用鎳二次電池。工業應用領域要求二次電池的充放電循環次數多，易于保養，高功率，可在高溫或低溫下工作，鎳鎘電池與鎳氫電池由于滿足以上要求被優先采用。雖然鋰離子電池與鋰聚合物電池獲得了應用，但鎳二次電池由于經受了市場的考驗，消費者對其優缺點也熟悉。但鎳二次電池的某些市場正在被鋰電池所瓜分。鋰二次電池的市場能量密度高，尺寸小，重量輕，適用于多功能電子產品和其他一些新的應用領域。新應用領域的出現有望激活鎳二次電池市場雖然鎳二次電池的主導市場是工業應用，但膝上電腦與移動電話也是其正在增長的市場。此外，由于鎳二次電池的可靠性強，電動汽車與混合動力車優先采用鎳二次電池。由于來自鋰電池的替代威脅，鎳二次電池的性能改進（如減小尺寸，提高能量密度等）越來越迫切。此外，為了保證市場不但發展，積極開拓新的應用領域，搶占未發育的地域市場，將是鎳二次電池制造商未來