铅酸蓄电池.ppt
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1、2008PAPER-1报告摘要n现状铅酸蓄电池属于二次电池,05年铅酸电池约占全球电池总收益的74.5%铅酸蓄电池于05年开始实施生产许可证制度。国家鼓励开发和发展全密封免维护铅酸蓄电池06年铅酸蓄电池市场规模达到420亿元,约占电池市场的35%;行业处于迅速成长期,01-06年年均复合增长率约为24%.保守预计2010年铅酸蓄电池市场规模将达到675亿元企业集中度较低,从工业总产值来看,06年第一位的威海文隆市场占有率仅为8%。据中信证券调研报告,风帆股份在汽车启动用蓄电池领域市场为行业龙头,占有率约为27%。湖北骆驼为该细分市场第三行业毛利率呈下降趋势,车用铅酸蓄电池毛利较低,07年风帆股
2、份仅为13.95%我国铅酸蓄电池主要以车用为主,06年汽车启动型约占47%n未来技术上,镍氢和镍镉电池是过渡产品;锂离子电池是未来发展方向,但现提供电流较小,在短期内很难提高,且存在成本较高和安全问题,所以在汽车蓄电池方面,很长一段时间将以铅酸蓄电池为主;燃料电池技术还有待提高,乐观估计在电动车上大批应用应该在2030年以后预计2010年我国汽车年产量将达到1466万辆,起动蓄电池的市场容量将超过5000万只,20102015年汽车铅酸蓄电池年均需求增幅约15。预计未来自行车用铅酸蓄电池需求将年均50快速增长。通信、UPS、新能源等的发展也将大大促进铅酸蓄电池行业发展未来行业成功的关键因素是技
3、术和成本问题2008PAPER-2目录第一部分:行业概况第一部分:行业概况行业界定分类第二部分:宏观背景经济增长方式改变国家环保政策第三部分:产业链环节分析综述上游原材料铅铅酸蓄电池生产下游市场需求领域结论附件:专家访谈及清华优势2008PAPER-3铅酸蓄电池属于二次电池,和镍氢、镍镉、锂离子电池、燃料电池等具有竞争替代性。05年铅酸电池约占全球电池总收益的74.5%,是目前电池行业中最大的细分市场资料来源:电池工业污染物排放标准编制说明电池一次电池二次电池(蓄电池)锌锰电池一次锂电池锌银电池扣式电池锂锰电池锂亚氯酰氯电池可充碱锰电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池铅酸蓄电池燃料电池其他铅酸蓄电池
4、行业概况界定於二零零五年,全球蓄電池的總收益錄25,380,000,000美元,其中鉛酸蓄電池佔74.5%(18,900,000,000美元)2008PAPER-4铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来,放电时将化学能转化为电能供给外系统,由于其主要使用铅和硫酸作为原料,对环境污染较大铅酸电池基本原理:一个基本的铅酸蓄电池由正、负极板和浸润在它们之间的电解液中组成。铅酸电池放电过程,正极板上的二氧化铅得到电子,负极板上的铅失去电子,在各自极板上沉淀为硫酸铅;析出的氧离子和氢离子化和成水。随着放电的进行,正、负极板上逐渐积累硫酸铅,电解液浓度下降。电池电压逐渐降低
5、,直至终止放电。充电过程中,正极板上的硫酸铅溶解,生成二氧化铅;负极板上的硫酸铅还原成铅。随着充电的进行,极板上的硫酸铅逐步溶解,电解液浓度不断提高。当这个过程进行到一定程度,电解液中硫酸密度越来越高,电池电压不断升高,最终恢复到上述充满电的状态。铅污染:铅是一种毒性很大的物资,铅可对许多人体器官带来不良影响,特别是对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统。儿童对于铅的不良影响特别敏感。低水平暴露对于儿童产生的不良影响主要是对中枢神经系统功能与发育方面,并导致各种行为失常。此外,铅还可能是一种致癌物质。根据对铅致癌性的动物实验和人群研究,美国环保局认为铅是“可能的人类致癌物”。由于铅的毒性和污染特
6、点,对铅在环境中的标准值要求很高,特别是西方发达国家对铅的使用有严格地限制。铅酸蓄电池行业概况工作原理铅酸蓄电池的电化学反应传统铅酸蓄电池的结构示意图资料来源:天一信科科技有限公司2008PAPER-5A)按用途分类B)按铅酸蓄电池的荷电状态分类C)按电池盖和排气拴的结构分类类别含义干放电态极板为放电态,放在无电解液的蓄电池槽中;开始使用时应灌入电解液,并进行较长时间的初充电后方可使用。干荷电态极板处于干燥的充电态的无电解液的蓄电池槽中,使用时灌入电解液,不需初充电即可使用。带液充电态充电态带电液的蓄电池湿荷电态充电态,部分电液吸在极板和隔膜中,使用时灌入电液、不需要充电。贮存时间不及干荷电态
7、蓄电池时间长。免维护蓄电池在生产过程中由传统的极板化成改为电池化成,大大减少了硫酸雾和含铅酸废水的排放充电态带液电池,在规定的工作寿命期间不需要维护加水,自放电率很小。少维护蓄电池充电态带液电池,在规定的工作寿命期间只需要少量维护,较长时间内加一次水。类别含义开口式无永久性盖子,产生的气体可以自由逸出,只装有与壳体不固定的盖板;以减少酸雾。现几乎被淘汰。排气式电池壳体与盖固定在一起;盖的注酸口装有排气拴。防酸隔爆式电池盖上装有防酸阻火拴,允许电池排气,但酸雾不逸出;遇有外界火源时电池内部不燃烧、不爆炸。防酸消氢式装有催化拴,可使电池析出的氢氧重新化合为水,返回电池。同时具有防酸防暴功能。阀控式
8、密闭蓄电池蓄电池密闭,不需要加水,装有安全阀,电池内压力过大时可排出气体,外界气体不能进入电池内部;该种蓄电池是免维护蓄电池。终生免维护,杜绝了生产、运输、使用、回收全过程中对环境的污染产品系列名称特性和主要用途起动用 供各种汽车、拖拉机、柴油机起动和点火、照明用;起动时要求大电流放电,要求能低温起动、电池内阻小。固定型防酸式用于发电厂、变电所、通讯、医院等作为保护、自动控制、事故照明、通讯等备用电源;电解液稀、寿命长、浮充使用。牵引用 用于各种蓄电池车、叉车、铲车、矿用电机车等。作为电动牵引及照明电源用;要求厚极板、容量大、以 3h5h 率充放电循环使用。其他用 大小容量不等,放电率多种多样
9、。铅酸蓄电池行业概况分类铅酸蓄电池按照不同分类方法可以分为不同类别。其中全密封免维护铅酸蓄电池对环境影响较小资料来源:综合整理2008PAPER-6中国目前处于工业化的中期向中后期过渡阶段,发展模式逐步从传统的“高能耗、高产出、高废弃”发展模式向“经济发展和环境保护逐步融合”可持续发展模式转变阶段;2020年左右,经济发展模式将向循环经济过渡资料来源:十一五规划战略研究马凯主编 新型工业化道路研究 宏观环境经济增长方式的变化2008PAPER-7国家未来10年经济发展的方式将发生大的调整和变化,以高科技为支撑循环经济,提高资源的利用效率,减少资源的消耗和污染排放将是未来的发展重点传统的经济增长
10、方式存在的问题:“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”已经难以支撑国民经济2020年经济总量翻番的目标,资源供给难以支撑、环境安全安全风险加大,经济快速增长不能持续,不符合国际发展的潮流。“十一五”时期可持续发展能力建设的主要任务:一、重要战略资源的可持续供给能力建设,加强重要矿产资源的勘探开发力度,建立重要资源的国外生产和供应基地;二、发展以高科技为支撑循环经济,提高资源的利用效率,减少资源的消耗和污染排放;三、建立节约型社会,加强节能、节水、节材的法律体系建设;四、加强重点领域、重点地区的环境治理和生态建设资料来源:十一五时期我国经济社会发展的总体思路研究国家发改委宏观经济研究
11、院课题组宏观环境经济增长方式的变化2008PAPER-8铅蓄电池生产过程和废弃电池对环境产生的污染已引起我国政府高度重视。铅酸蓄电池被列入国家危险废物,在相关法律中对行业污水、大气污染等规定了排放标准限定,并于05年开始实施生产许可证制度国家危险废物名录:1998年1月4日国家环保局、国家经贸委、外经贸部、公安部颁布,1998年7月1日实施的环发1998089号国家危险废物名录中规定含铅及其化合物废物为危险废物之一,铅(酸)蓄电池生产中产生的废铅渣及铅酸(污泥)、报废的铅蓄电池是其主要来源。危险废物的管理按照中华人民共和国固体废物污染环境防治法中有关危险废物的管理条款执行03年10月废电池污染
12、防治技术政策:废铅酸蓄电池应当进行回收利用,禁止用其它办法进行处置;废铅酸蓄电池应当按照危险废物进行管理。废铅酸蓄电池的收集、运输、拆解、再生铅企业应当取得危险废物经营许可证后方可进行经营或运行;鼓励集中回收处理废铅酸蓄电池生产实行许可证制度:为规范铅蓄电池生产,防治生产过程的铅污染,2004年,国家有关部门已对铅蓄电池的生产实行许可证制度,对环保不合格的企业实施一票否决制。并规定再生铅企业经营应取得许可证;铅回收率必须大于95%;再生铅的生产规模必须大于5000吨/年,新建企业必须大于1万吨/年;逐步淘汰土法冶炼工艺和小型再生铅企业等。对污染严重、落后的开口式铅蓄电池等产品,前国家经贸委也已
13、做出限制发展和逐步淘汰的规定铅蓄电池厂卫生防护距离标准铅酸蓄电池相关污水排放标准大气污染物综合排放标准宏观环境国家环保政策资料来源:综合整理2008PAPER-907年6月颁布铅酸蓄电池行业清洁生产标准征求意见稿编制说明中建立了六项清洁生产指标,并把指标分为三个等级铅酸蓄电池行业清洁生产指标宏观环境国家环保政策2008PAPER-10鉴于环保问题,国家在发展规划中明确指出重点发展新型全密封免维护铅酸蓄电池,并鼓励新型蓄电池的研发,全行业实施清洁生产轻工业“十五”规划:根据市场需求,适度发展总量,着力提高产品质量和档次。发展无汞碱锰电池、氢镍电池、锂离子电池、新型全密封免维护铅酸蓄电池、动力电池
14、、燃料电池、太阳能电池及其它新型电池。限制并逐步减少糊式电池、镉镍电池比例。禁止生产锌汞电池电池工业“十一五”发展目标:在“十一五”期间,重点发展全密封免维护铅蓄电池,逐步减少与淘汰传统的开口式电池。铅蓄电池中鼓励胶体蓄电池,圆柱型铅蓄电池和双极性等新型蓄电池的研发。加快技术改造,采用先进设备与工艺,控制生产过程的环境污染,实现清洁生产宏观环境国家环保政策2008PAPER-11目录第一部分:行业概况第一部分:行业概况行业界定分类第二部分:宏观背景经济增长方式改变国家环保政策第三部分:产业链环节分析第三部分:产业链环节分析综述上游原材料铅铅酸蓄电池生产下游市场需求领域结论附件:专家访谈及清华优
15、势2008PAPER-12从铅酸蓄电池产业物流整体来看,下游需求领域,尤其是汽车和电动自行车的发展是其主要驱动力,而铅原料由于占其成本70%以上,是行业利润的主要限制因素,目前我国铅供需总体平衡212万吨铅铅酸蓄电池氧化铝铅合金及铅材其他汽车电动自行车通信摩托车出口密封型其他2686万kvah914万kvah625万kvah410.14万kvah587.9万kvah379.4万kvah112.5万kvah47%16%11%7%10%6.6%2%72%15%7%6%06年我国铅酸蓄电池产业物流结构产业链综述企业产能达90%以上,铅成本约占70%以上2008PAPER-13未来铅酸蓄电池下游需求旺
16、盛,行业将继续高速增长。但随着铅价上涨,同时面临其他蓄电池,主要是锂离子电池的替代问题,需要不断改进生产技术和降低生产成本铅原料铅酸蓄电池生产下游需求领域发展机会及驱动因素制约因素产业链综述我国铅资源丰富,约占全球铅储量的16%下游铅酸蓄电池的增长带动铅原料价格的上涨,企业生产成本提高未来铅价格下降可能性不大06年市场规模达到420亿元,约占电池市场的35%产量持续增长,行业处于迅速成长期,01-06年年均复合增长率约为24%我国专利技术与国外还有一定差距生产过程中污染问题企业集中度较低我国主要以中低端产品出口为主相比其他蓄电池,成本低,产业成熟20102015年汽车铅酸蓄电池年均需求增幅约1
17、5预计未来自行车用铅酸蓄电池需求将年均50快速增长随着信息经济的不断发展,这一领域市场潜力巨大估计每年UPS电池国内需求量约30亿以上电力市场、铁路内燃机、新能源等领域需求的增加也为铅酸蓄电池发展提供了较好机会受出口退税政策、国外绿色壁垒和反倾销政策、人民币升值等因素影响,预计未来我国铅酸蓄电池出口量将大幅下降其他蓄电池替代问题2008PAPER-14目前铅主要用于铅酸蓄电池领域,约占铅总需求量的74%左右。铅也成为铅酸蓄电池成本的最主要部分2006年铅需求领域2000年铅需求领域1960年铅需求领域产业链铅原料资料来源:中信证券资料来源:安泰科、天相投顾2008PAPER-15产业链铅原料我
18、国铅资源丰富,铅酸蓄电池的迅速发展加剧了对铅的需求,铅价大幅上涨,铅酸蓄电池行业毛利率低。据安泰科统计,06年铅酸电池的耗铅量为172万吨,预计到2010年,将达到256.5万吨,未来铅价下降可能性不大我国铅资源丰富近五年国内铅价格走势图(元/公斤)中国约占全球铅储量的16%中国精铅消费量持续增长单位:万吨近几年汽车和电动自行车等用铅酸蓄电池的迅速发展加剧了对铅需求,铅价大幅上涨,从2004年初的每吨不足5000元、2006年底为16000元,07年最高达到29606元/吨,08年5月下降至15700元/吨左右铅价成本的上升促使铅酸蓄电池厂商提高售价。08年印度最大的铅酸蓄电池生产商Exide
19、发言人表示,基于铅价上涨,公司将提高铅酸蓄电池的价格,涨幅达5%未来几年,中国铅需求还将保持稳定增长,再生铅产量比例较低,铅循环利用程度不高。随着全球资源性产品的升温,短期内无法被替代的铅金属价格2-3年左右都比较坚挺2008PAPER-16近年来我国铅酸蓄电池产量持续增长,行业处于迅速成长期,2001-2006年年均复合增长率约为24%。06年市场规模达到420亿元,约占电池市场的35%2001-2006年铅酸蓄电池产量(单位:万KVAH)CAGR=24%2006年,我国电池工业总产值为1221亿元,销售收入1183亿元。其中,铅蓄电池总产量约8450万kVAh,产值为420亿元左右,约占电
20、池总产值的35%资料来源:国家统计局综合整理产业链铅酸蓄电池生产市场规模2008PAPER-17铅酸蓄电池技术已有近150年的历史,处于成熟期。目前应用最广泛的是VRLA电池,同时技术仍在不断改进中,且面临其他二次电池技术的替代问题1984年,VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用1987年,随着电信业的飞速发展,VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用1991年,英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试,发现VRLA电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象,这引起了电池工业界的广泛讨论,并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问,此时,VRLA电池市场占有
21、率。还不到富液式电池的50%80年代前(初创期)80-90年代(成长期)90年代至今(成熟期)铅酸蓄电池的技术发展历史蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的,至今已有一百多年的历史60年代,美国Gates公司发明铅钙合金,引起了密封铅酸蓄电池开发热世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发1969年,美国登月计划实施,密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源,最后镉镍电池被采用,但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展1992年,针对1991年提出的问题,电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法,其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。Ic
22、Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用1992年,世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加,在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池;1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池,VRLA电池已经得到了广大用户的认可此后,国际上又先后推出了新的生产技术(具体见后页),同时面临其他二次电池的替代问题产业链铅酸蓄电池生产技术2008PAPER-18我国铅酸蓄电池技术与国际水平差距较大,国内对于卷绕式电池、双极式、薄型极板等先进技术尚处于研究阶段,现总体的技术发展方向是电池结构改进及电池型号开发方面,而国外专利技术主要涉
23、及先进的薄型极板双极式铅电池,使用模块结构的密封电池和胶体电解液铅电池,提高电池的比能量,比功率和环保性扩展式板栅生产工艺螺旋卷状电极蓄电池密封双极性铅酸电池(SBLA)层叠式水平结构电池泡沫石墨电机蓄电池诞生于20世纪70年代后期,目前在欧美得到广泛应用,并逐渐替代了浇铸法和压铸法生产板栅。优点:1、比浇铸(压铸)法电池板栅生产过程环保,符合环境保护的要求2、板栅合金致密,机械强度高,柔韧性好,耐腐蚀性强3、生产过程节约能源,材料利用率高4、可生产薄型板栅,提高蓄电池比能量和高倍率、大电流放电性能5、特别适合于大规模单一规格的汽车蓄电池生产1999年美国EXIDE公司首次推出采用螺旋卷状电极
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