电动汽车产业研究分析报告.docx
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电动汽车产业研究分析报告
第一章新能源汽车行业概况
一、新能源汽车的时代即将来临
二、新能源汽车发展的主要方向
三、锂离子电池在动力电池中的地位
四、动力锂离子电池正极材料的选择
五、政策对新能源汽车产业化的推进
六、新能源汽车产业链的核心价值
七、技术优势将决定企业未来
第二章纯电动汽车的产业化发展概况
一、国外企业产业化概况
二、国内企业产业化概况
第三章纯电动汽车的发展历程及地区概况
一、历史变革
二、地区发展
第四章纯电动汽车面临的瓶颈问题
一、技术争议
二、运行经济性
三、基础设施装备
四、政府政策支持
第五章国内主要锂离子动力电池及材料厂家概况
一、国内主要锂离子动力电池厂家
二、国内主要锂电池材料供应商
第六章锂电池材料的制备及生产工艺概述
一、当前国内锂电池材料现状
二、锂电池材料的制备设备
三、锂电池材料制备工艺的优化及性能
第七章动力锂电池生产工艺概述
一、动力锂电池主要生产设备
二、动力锂电池生产工艺概述
第八章电动汽车用驱动电机的现状及发展趋势
一、引言
二、驱动电机系统的特点及分类
三、驱动电机系统的研究现状
四、发展趋势
第九章国内外电动汽车技术现状分析
一、纯电动汽车的技术动态
二、电动汽车用锂电池技术的国内外进展简析
三、国内外锂离子动力电池的关键技术及最新动态
四、锂电动力电池组的均衡管理
五、电池管理系统的软件设计
六、电池管理系统的硬件设计
第十章锂离子动力电池生产过程的自动化与信息化技术
第一章新能源汽车行业概况
一、新能源汽车的时代即将来临
1.大力发展新能源汽车是能源与环境的必然要求
根据美国能源信息署EIA发布的国际能源展望，世界能源市场消耗量2005年到2030年预计增加50%。
随着能源消耗的逐年增加，二氧化碳的排放量也将增加，目前二氧化碳排放中，25%来自于汽车。
至2030年，将由2005年的281亿吨增至423亿吨。
在我国，汽车排放的污染已经成为城市大气污染的重要因素，我国的二氧化碳排放目前已居全球第二，减排二氧化碳的压力将越来越大。
2.中国发展新能源汽车的压力更为紧迫
近年来，我国的汽车行业发展迅速，已成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。
根据国务院发展研究中心估计，2010年，我国的汽车保有量将接近6千万辆，2020年将达到1.4亿辆，机动车的燃油需求分别为1.38亿吨和2.56亿吨，为当年全国石油总需求的43%和57%。
我国的石油资源短缺，目前石油进口量以每年两位数字的百分比增长，预计到2010年进口依存度将接近50%。
因此大力发展新能源汽车，用电代油，是保证我国能源安全的战略措施。
因此大力发展新能源汽车是实现我国能源安全、环境保护以及中国汽车工业实现跨越式、可持续发展的需要。
二、混合动力汽车将成为我国新能源汽车发展的主要方向
1.混合动力汽车的定义
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料来作为动力源（或者使用常规的车用然后、采用新型的动力装置，包括混合动力汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池电动汽车（PCEV）以及其它新能源汽车等。
目前各种新能源汽车中，混合动力汽车是目前新能源汽车的研究热点，已经实现小规模的产业化生产。
混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力驱动行驶的汽车。
2.混合动力汽车的分类
混合动力汽车目前主要有3种：
以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的"并联方式"
低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时由发动机和电动马达相配合的"串-并联方式"
只使用电动马达驱动行驶的"串联方式"
我们认为：
混合动力汽车的产业化生产，通过汽车各个功能模块的发展与组合逐步推动汽车动力化，从只具备自动启停、怠速关机功能的"微混合"、以并联式混合动力发动机为主体的"轻混合"和以混联式为特征的"全混合"，随着设备功率的逐步提高，最终过渡到串联式"可充电混合"，最终实现纯电动汽车产业化。
三、车用动力蓄电池是混合动力汽车产业化的关键，锂离子电池将成为未来车用动力电池的明星
1.车用电力蓄电池具有极高的性能要求
发电机组+驱动电机+储能装置构成了汽车混合动力系统的基本技术平台，目前发电机组和驱动电机的研制均已实现技术上的突破，储能装置成为限制混合动力汽车实现产业化的重要瓶颈。
目前混合动力汽车使用各种蓄电池作为储能装置，车用动力蓄电池具有很强的性能要求：
高能量密度：
至少与汽油相当，100-1000Wh/Kg
高功率密度：
300-1500W/Kg
长寿命：
与车同寿命
宽工作温度范围：
-45-80℃
具有较高的安全性与可靠性
低成本：
≤50-100$/KWh
环保无污染
2.锂离子电池具有极高性能优势，是未来动力蓄电池发展的必然方向
目前常用的二次可充电电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池。
相对传统的铅酸以及镍氢和镉镍电池而言，锂离子电池的历史很短。
锂离子电池被称为性能最为优越的可充电电池，号称"终极电池"，受到市场的广泛青睐。
随着手机、笔记本电脑、数码相机、MP3、MP4、蓝牙、PDA和便携摄像机等的消费和便携式电子产品的持续走强，锂离子电池的市场需求一直保持相当高的增长速度，市场对于锂离子电池的巨大需求也引导锂离子电池行业的继续走强，也使锂离子电池在电动车方面的应用成为可能。
（1）单体电池工作电压高达3.7V，是镍镉电池,镍氢电池的3倍，铅酸电池的近2倍
（2）重量轻，比能量大，高达150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍，铅酸电池的4倍,因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一
（3）体积小，高达到400Wh/L，体积是铅酸电池的二分之一到三分之一。
提供了更合理的结构和更美观的外形的设计条件、设计空间和可能性。
（4）循环寿命长，循环次数可达1000次。
以容量保持60%计，电池组100%充放电循环次数可以达到600次以上，使用年限可达3-5年,寿命约为铅酸电池的两到三倍
（5）自放电率低，每月不到5%
（6）允许工作温度范围宽，低温性能好，锂离子电池可在-20℃～+55℃之间工作
（7）无记忆效应，所以每次充电前不必像镍镉电池、镍氢电池一样需要放电，可以随时随地的进行充电。
电池充放电深度，对电池的寿命影响不大，可以全充全放
（8）无污染，锂电池中不存在有毒物质，因此被称为"绿色电池"，而铅酸电池和镉镍电池由于存在有害物质铅和镉，环境污染问题严重
3.3发展锂离子电池我国具有独特优势
除了锂离子电池本身所具备的性能优势外，我们认为以锂离子电池作为为混合动力汽车乃至纯电动汽车的储能设备，发展锂电汽车我国具有得天独厚的条件
（1）资源优势
锂电汽车的最主要关键部件是锂离子动力电池和永磁同步电机，锂离子动力电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源。
而我国更是永磁同步电机中永磁材料===稀土资源的大国，为锂电汽车提供了材料保证。
（2）技术优势
我国的小功率锂离子电池早已经产业化，形成了上下游结合的完整产业链，电池产品超过世界市场的三分之一，锂离子动力电池技术已经达到国际先进水平，产业化条件也基本成熟，深圳比亚迪更是锂离子动力电池技术国际上的领先企业，已经实现产业化生产。
因此，我们认为，无论是锂离子电池本身特点，还是我国目前的现状，发展锂离子动力电池都将是我国新能源汽车产业化的主要方向。
四、动力锂离子电池材料：
磷酸铁锂将成为正极材料的首选
动力锂离子电池是以锂离子电池为材料的一种高能量密度电池，是专门为机动车提供动力的锂电池，具有零污染、零牌坊、能量密度高、体积小和循环使用寿命长等优点，是国内外动力电池发展和应用的趋势。
1.动力锂电池产业化的选择---磷酸铁锂电池
锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔离膜组成，正负极及电解质材料上不同工艺上的差异使电池有不同的性能，尤其是正极材料对电池的性能影响最大。
目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂（LiCoO2），另外还有少数采取氧化锰锂（LiMn2O4）和氧化镍锂（LiNiO2）以及三元材料（Li（NiCo）O2）作为正极材料的锂离子电池。
磷酸铁锂材料是最新研制的锂离子电池材料。
尤其需要指出的是，作为车用动力储能设备，安全性能尤其需要重视。
由于锂电池比能量高，材料稳定性差，锂电容易出现安全问题，目前世界上知名的手机和笔记本电脑电池（正极材料为钴酸锂和三元材料）生产企业，日本三洋、索尼等公司要求电池的爆喷率控制在40个ppb（十亿分之一）以下，国内公司能达到ppm（百万分之一）级的就已经不错了，而动力电池的容量是手机电池容量的上百倍以上，因此对锂电的安全性要求极高。
虽然钴酸锂电池和三元材料的电池具有重量更轻，体积更小等优点，但它们是不适合作动力电池应用于电动车的。
同时钴酸锂的主要原材料金属钴在我国储量极少，目前80%的金属钴基本靠进口，在我国难以大规模使用。
从目前各种锂离子电池的性能对比我们可以看出，磷酸铁锂电池是目前最适合用于电动汽车产业化运用的锂离子电池。
因此，掌握了规模化生产磷酸铁锂和磷酸铁锂电池技术的企业，将在未来的电动汽车产业竞争中处于领先地位。
五、政策助推，混合动力汽车产业化已经来临
1.财政补贴大力支持混合动力汽车产业化
2008年1月24日，财政部、科技部发出了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》，决定在北京、上海、重庆、武汉、深圳等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广工作，表示将以财政政策鼓励在公交、出租、公务和环卫等公共服务领域率先推出新能源汽车，对推广与使用单位购买节能新能源汽车给予补助。
2009年2月5日，财政部发文，确认了中央财政对购置新能源汽车给予补贴的对象和标准，其中够车补贴标准最高的为最大点功率比50%以上的燃料电池公交车，每辆车可获得60万元的推广补助。
2.财政补贴已能覆盖部分厂商的混合动力汽车与传统汽车的价差，混合动力汽车产业化序幕正式拉开
此次财政补贴标准的确立主要依据新能源汽车与传统汽车的基础差价。
我们以比亚迪的F3DM混合动力汽车为例，F3DM的技术参数对应补贴金额为5万元，该车型的市场定价为14.98万元，其中磷酸铁锂电池成本为5万元，财政补贴后定价为9.98万元，相同配置的传统汽车F3市场定价为7万元。
比亚迪表示，F3DM实现年产量20万台后，磷酸铁锂电池成本降至3万元，考虑补贴后，届时F3DM的售价为7.98万元，财政补贴已经能覆盖混合动力汽车与传统汽车的差价。
我们通过F3DM与传统汽车的对比可以看出，汽车行驶10万公里后，F3DM与传统汽车相比支出减少3.42万元，实施财政补贴后，F3DM与传统F3的差价为2.98万元，已经体现出良好的经济效益。
我们认为，除了财政补贴外，后续可能推出的政策支持包括减免新能源汽车购置税等，届时，新能源汽车的经济效益将进一步凸现。
F3DM续航里程达到430公里，其中纯电模式下行驶100公里，混合动力模式行驶330公里，最高时速达160公里/小时。
输出功率达125KW，达到3.0L发动机的水平。
六、混合动力汽车产业链的核心价值在于磷酸铁锂电池及材料的制造
1.混合动力汽车产业链分布
整个混合动力汽车行业产业链大致分为4个部分
金属原材料--->电池材料-->汽车用动力电池电池-->混合动力汽车
混合动力汽车产业作为当前汽车工业第三次技术革命的代表，是当今汽车产业中技术的最前沿。
作为一个新兴的产业，我们认为谁在技术上有拥有领先优势，谁就将占领这一新兴行业的制高点。
整个混合动力汽车的产业化的技术制约主要是两点：
汽车用动力电池和电池材料的产业化生产。
磷酸铁锂材料和磷酸铁锂电池是未来混合动力汽车行业发展的最主要方向，掌握生产技术的企业将有潜力成为未来的行业明星。
2008年9月底，巴菲特旗下公司购买了深圳比亚迪股份有限公司（1211HK）10%的股份，出价2.3亿美元，每股价格8港元。
比亚迪是目前国内唯一掌握车磷酸铁锂电池规模化生产技术的企业，在世界上处于领先地位。
从巴菲特的投资思路我们可以看出，技术上的领先优势是我们选取投资标的的首要考虑因素。
2.金属原材料：
碳酸锂-潜在产能巨大，盈利能力将低于预期
碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料，广泛应用于电池、玻璃、陶瓷、铝制品、润滑剂、制冷剂及光电等新兴应用领域。
从碳酸锂的下游分布来看，电池行业的需求大致占25%左右，但从其它行业分布来看，都属于强周期行业，在目前全球经济步入衰退的状况下，需求将面临下滑。
因此碳酸锂行业也属于强周期行业，与GDP增速高度正相关。
碳酸锂行业具有极高的资源门槛，因此全球的产能高度集中。
目前世界上主要的碳酸锂厂商主要有3家，智利的SMQ，产量2.8万吨，德国的Chemetall和美国的FMC产量分别为2万吨，合计7.8万吨，占据全球产量的90%以上。
目前上市公司中，中信国安和西藏矿业2008年合计产量不会超过4000吨。
我们认为，锂电池行业规模扩大后，难以带动国内碳酸锂生产企业盈利大幅上升
（1）、碳酸锂下游分布中，电池行业比例只占25%，其余大部分都属于强周期行业，短期内电池需求扩大难以弥补其它行业需求下滑，碳酸锂整体需求不会出现大幅波动，碳酸锂的价格难以大幅提升。
（2）、国际上，3大碳酸锂生产厂商均有扩产计划，其中，SMQ计划将产能由2.8万吨扩充到4万吨，Chemetall计划从目前1.8万吨扩产到3万吨，FMC扩产到2.5万吨，如果全部达产，总产能将超过9万吨。
（3）、国内方面，上市公司中，中信国安设计产能2万吨远期，目标3.5万吨;西藏矿业设计产能1万吨，远期目标2.5万吨;其它青海锂业和盐湖集团设计产能分别为1万吨。
仅计算现有产能已达5万吨，远期潜在产能8万吨。
短期内A股上市公司中，西藏矿业和中信国安由于生产技术上存在问题，年产量分别只有2000吨，占主营业务收入比例较低，难以带动业绩大幅上升。
长期看，由于全球碳酸锂的潜在产能巨大，即使电池行业需求上升，也难以带动碳酸锂价格大幅上升。
3.电池及电池材料生产：
磷酸铁锂技术是未来的方向，2010年将出现爆发性需求增长
目前磷酸铁锂电池材料的主要竞争厂商来自于美国的valence、A123和天津的斯特兰。
美国valence及其在华企业威能美国的valence公司2003年开始磷酸铁锂的产业化生产，并且和中国的部分锂离子电池厂家进行合作，并且以OEM方式生产3-10AH的聚合物天吃，同时在苏州建设生产基地（威能和威泰），自己生产聚合物电池。
但对国内客户并不出售电池材料。
美国A123及其在华企业威博公司主要从事搀杂金属离子的磷酸铁锂材料的商品化运做，部分产品已在台湾的厂家使用。
A123与valence类似，也是以OEM的方式和国内的电池厂家进行合作，在常州建设生产基地（高博）。
对国内客户同样不提供电池材料。
天津斯特兰公司目前拥有年产500吨磷酸铁锂的生产能力，并计划扩产到2000吨，从公司公开资料看，我们无法获得公司磷酸铁锂产品的技术参数，但目前国内唯一的磷酸铁锂电池规模化生产厂家深圳比亚迪的磷酸铁锂材料主要向公司采购，因此我们认为，天津斯特兰的磷酸铁锂材料技术上已经基本符合规模化生产的需要。
根据我们统计，目前全国实现磷酸铁锂批量生产的企业有12家，年产量2400吨
根据科技部的规划，我国混合动力汽车的发展将分三个阶段阶段
近期发展阶段（2008-2012年）：
混合动力汽车大批量产业化，年产量达到百万辆级，占到汽车总产量的10%以上。
以技术相对成熟、成本增加较少的"微混合"和"轻混合"动力汽车构成混合汽车的主流。
中期发展阶段（2012-2020年）：
随着电池技术的进步及其价格的降低，节能效果更加显著的重度混合动力汽车和纯电动汽车在混合动力汽车中占据主要地位，"微混合"和"轻混合"动力汽车共同构成混合动力汽车其余的组成部分
长期发展阶段（2020-2030年）：
混合动力汽车呈大幅增长态势，占到汽车总产量的50%以上，传统的燃油汽车包括代用燃料汽车产量将会下降到汽车总产量的25%左右
在国外方面，美国2001-2007年混合动力销售数据来看，2001-2007年混合动力汽车的销售量复合增长率达到惊人的58.4%，市场处于高速增长期，奥巴马上台后更是宣布到2015年，美国的混合动力汽车的保有量将超过100万辆。
目前国内每年磷酸铁锂的需求量为8000吨左右，产量为2500吨，酸铁锂生产技术门槛很高，大多数生产厂商在批量生产时产品的稳定性无法保证，我们预计目前国内磷酸铁锂目前实际的年产量更低。
随着混合动力汽车产业化的来临，磷酸铁锂将面临一个巨大市场蛋糕。
从国内来看，深圳比亚迪的混合动力汽车F3DM在2008年底正式上市，并在14个城市展开销售，其后续的E6、F6等车型将在2010年上市，混合动力汽车产业化的时代已经来临。
根据统计2008-2009年，国内共有50-60家电芯厂商即将或已经完成生产线的购置，进行产能扩张，2010年，磷酸铁锂的需求将出现爆发性增长。
预计，到2010年，国内混合动力汽车产业化初期，磷酸铁锂的年需求量将超过1.5万吨。
根据美国A123公司的预测，到2010年，全球磷酸铁锂的供给缺口将达到10万吨。
4.混合动力汽车制造企业：
缺乏核心电池技术难以享受行业增长
混合动力汽车的关键技术在于车载动力蓄电池，车载动力蓄电池的成本占到全部成本的30-50%，目前A股中混合动力汽车的生产企业基本缺乏车载动力蓄电池的生产能力，基本采用外购。
考虑国家财政补贴后，混合动力汽车的毛利率与传统汽车的毛利率相差不会太大，难以享受行业增长带来的超额利润。
目前国内同时具备车载电力蓄电池与整车生产能力的只有比亚迪一家企业，巴菲特投资该企业正是看中其拥有的混合动力汽车的核心技术---磷酸铁锂电池。
七、寻找锂电行业未来的明星企业：
技术优势将决定企业未来
1.混合动力汽车产业链各环节投资价值判断
上游金属原材料方面：
西藏矿业和中信国安由于生产技术上存在问题，年产量分别只有2000吨，占主营业务收入比例较低，难以带动业绩大幅上升。
长期看，由于全球碳酸锂的潜在产能巨大，即使电池行业需求上升，也难以带动碳酸锂价格大幅上升。
中游电池及电池制造方面：
中信国安控股的盟固利主要生产钴酸锂电池，并不是未来车载动力蓄电池的发展方向;科力远的主要产品是镍氢电池，虽然目前大部分的车载动力蓄电池采用镍氢电池，但我们认为锂离子动力电池必将取代目前的镍氢电池。
下游混合动力汽车制造方面：
目前国内大多数混合动力汽车制造企业缺乏混合动力汽车车载动力蓄电池制造和生产的核心技术，难以享受行业增长带来的商机。
比亚迪拥有混合动力汽车的核心磷酸铁锂电池技术的生产能力，将在未来的市场竞争中脱颖而出。
2.具有潜力成为未来锂电行业明星企业的公司：
杉杉股份
公司目前拥有完整的锂离子电池材料产品体系，电池材料的收入已经占到公司主营业务收入的49%，是目前A股中唯一掌握磷酸铁锂生产技术的上市公司。
正极材料方面：
拥有目前全部4种磷酸铁锂正极材料的生产能力，更是A股中唯一掌握磷酸铁锂生产技术的企业，目前公司已经成为国内最大，世界前三甲的正极材料供应商。
负极材料方面：
公司拥有1200吨锂电负极材料"中间相炭微球（CMS）的生产能力，是国家863高科技研究发展计划项目，被列为国家高新技术产业示范工程项目。
电解液方面：
公司控股的东莞杉杉的销售额与销售量目前已排名全国第三。
在下游客户拓展方面，深圳比亚迪与公司建立了长期稳定的客户关系。
作为A股中掌握锂离子电池材料核心生产技术的唯一公司，拥有完整的电池产品体系，具备成为未来行业龙头企业的基本条件，我们将重点关注公司电池材料业务尤其是磷酸铁锂产品的规划及发展。
第二章纯电动汽车的产业化发展
一、国外企业产业化概况
1、第一代纯电动汽车阶段
在纯电动汽车的第一个发展阶段，截止到1998年底，全世界有9个大型汽车厂10种纯电动汽车投入小规模生产。
如通用汽车开发的纯蓄电池电动汽车EV1最高时速可达128km/h，从静止加速到96km/h只需9s，一次充电可行驶144km，其后通用IMPACT电动车一次充电续驶里程达到190 km；还有福特汽车公司和通用电气公司联合开发EXE-Ⅰ、EXE-Ⅱ电动汽车；丰田公司生产的RAV4电动汽车由铅酸电池改为镍氢电池，一次充电可行驶200 km，零售价4.2万美元/辆（同型的汽油车零售价为2万美元/辆），其中电池成本占整车成本的40%；日产汽车公司1998年在日本和美国销售的ALTRA电动车采用锂电池，循环寿命长，可反复使用1200次，续驶里程124km；1997年法国雷诺公司推出装备锂电池的标致106电动汽车；大众汽车公司在第18届国际电动汽车展会上推出的电动汽车能量来自300kg的充电电池，在12s内可从0加速到100km/h，最高车速140km/h。
表：
国外10种纯电动车的基本情况
年份
生产厂商
车 型
1994
日本大发汽车公司
电动微型面包车Hi-JetEV
1995
法国标致雪铁龙公司
电动4座小型轿车P106.SAXO及其客货车
1996
美国通用汽车
EV-1
1996
日本丰田公司
电动5座小型轿车RAV4EV（氢镍）
1996
日本丰田公司
电动4座小型轿车Plus（氢镍）
1996
法国雷诺公司
电动4座小型轿车Ctio（铬镍电池）
1997
美国福特公司
电动2座轻型皮卡（客货车）Ramger
1997
美国克莱斯勒公司
电动4座小型轿车Epic
1997
美国通用公司
电动2座轻型皮卡S-10
1998
日本日产公司
电动4座轻型轿车Aitra
2、第二代纯电动汽车阶段
活跃在第二代纯电动汽车研发活动中的企业，不仅有Heuliez、三菱、富士重工、通用这样的汽车企业，也有属于电力系统的法国电力公司、东京电力公司，以及东芝、日立、东洋电机、三洋电机、旭化成、NEC等机电跨国公司。
2001年，法国电力公司和博洛尔集团（GroupBOLLORE）成立了一个联合子公司BatScap，开发了采用高性能聚合金属锂蓄电池（LMP）的电动蓝色轿车（Bluecar），最大行程200多公里，最高时速125公里/时，6个小时必须10
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