对铅来说，蓄电池市场的重要性无论怎么说都不为过。据国际铅业协会(International Lead Association，简称ILA)的统计数据和国际铅锌研究组织(ILZSG)最新资料，2010 年全球精炼铅产量957.6 万吨，同比增长7.3%，其中中国精炼铅产量为377.29 万吨，同比增长9.3%，增速较2009年下降了14.5 个百分点。同期全球精炼铅消费量约为951.6 万吨，同比增加了6.68%;中国精炼铅消费量约为365 万吨，同比增长5.6%。需要强调的是，无论是全球还是中国，用于制造铅酸蓄电池的铅占总铅消费量的80%以上。

　　在中国，假如没有铅酸蓄电池，2亿辆机动车将瘫痪在马路上，因为所有的汽车都需要铅酸蓄电池帮助启动;没有铅酸蓄电池，你手中的所有通信设备将变成一堆电路板和破塑料，因为所有的通信基站都在使用铅酸蓄电池;没有铅酸蓄电池，大多数工厂将彻底停工，因为铅酸蓄电池在工厂里无处不在;没有铅酸蓄电池，航母和潜艇都可能要搁浅，因为军工领域的多数动力电池都是铅酸蓄电池……

　　铅酸蓄电池的历史可追溯到150年前，是1859年由普兰特(Plante)发明的。自发明后，在化学电源中其一直占有绝对优势。这是因为铅酸蓄电池具有价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电，以及适应广泛的环境温度范围等优点。到20世纪初，铅酸蓄电池历经许多重大改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。

　　目前，铅酸蓄电池仍是汽车用于启动—照明—点火系统(SLI)的基础，同时，也是一些领域储存和备用的能源。根据用途，铅酸蓄电池可以大体分为以下三大类：

　　备用电池: 也称为固定电池或备用蓄电池，用于在主电源出现故障或中断时提供备用电源，从而保证持续的电能供应，是储存附带来源所产生的电力的工具。备用电池一般用于电信通讯系统、UPS、电气设施、消费和工业应用，以及最近快速崛起的可再生能源行业的电能储存系统;

　　启动-照明-点火(SLI)电池: 也称为起动蓄电池，一般用于轿车、摩托车、牵引车、船只或其它内燃机的启动、照明和点火等;

　　动力电池: 也称为牵引用蓄电池，主要为电机提供动力，一般用于卡车、铲车、小型货车、游览车以及高尔夫球车等交通工具，也包括油电混合车、电动自行车和摩托车。

　　从2009 年的销售数量来看，备用蓄电池、起动电池和动力电池分别占中国铅酸蓄电池需求量的28.4%、34.9% 和36.7%。

　　在汽车工业中，铅酸蓄电池是消耗品，根据销售对象不同可以划分为两类:配套市场和维护市场。配套市场主要为汽车整车厂商的新车配套，每辆新车需配一只电池。维护市场主要用于存量车维修和保养时更换起动电池，汽车起动电池的平均使用寿命为2年，每年有1/2的存量汽车需要更换起动电池，维护市场每年对电池的需求量约为汽车保有量的一半。因此，汽车起动电池年需求数量(只)约为每年的新车产量与汽车保有量一半之和。ILA估计，消费于汽车工业的精练铅约占总产量的60%，其消费形式主要有两种，即新产的启动—照明—点火系统(SLI)铅酸蓄电池和更新的SLI铅酸蓄电池;而更新的蓄电池量远远大于新产蓄电池，比率约为3:1。

　　1污染并非铅酸蓄电池之过

　　近期，多家媒体曝出公众因铅蓄电池生产企业铅排放超标致健康受损的新闻之后，中国政府开始严打涉铅污染产业。对此，公众议论的矛头直指铅酸蓄电池行业。实际上，铅环境污染是管理混乱和环保投入不足所致。中国铅蓄电池生产企业数量多、规模小，由于铅酸蓄电池进入门槛较低，全国铅酸蓄电池生产企业估计超过2000家，但产值在500万元以上的才200多家。由于市场竞争激烈，部分企业通过减少环保装备投入降低生产成本，造成铅污染严重。再者，在铅酸蓄电池的回收处理方面，由于国内废料正常的回收成本较高，导致许多无环保资质的企业进行非法拆解回收以牟取暴力，最终导致铅污染。

　　铅酸蓄电池污染不是其行业本身的属性，高污染风险并不等同于会造成实际上的环境污染。中国科学院陈立泉院士指出，“由于铅酸蓄电池使用铅，容易给人们造成铅蓄电池污染的印象”。但是，只要管理得力，产生的污染完全可以实现有效控制。以美国铅蓄电池行业为例，美国铅酸蓄电池的用铅量占全美国用铅总量95%以上，然而，得益于健全的法规和有效的管理，铅酸蓄电池生产造成的铅排放仅占美国全国总排放量的1.5%。

　　有关专家指出，经过持续的技术改进，铅酸蓄电池在使用过程中已不会产生铅污染，而制造环节控制铅污染也是可以做到的。目前，铅酸蓄电池的生产工艺并不落后，可以说我国的铅酸蓄电池产品技术水平已普遍接近国际先进工业国家，如美国、日本、德国等的产品水平，其中，我们自主创新型产品——电动自行车铅酸蓄电池为代表的深循环动力电池制造技术，在某些方面还超越了欧、美、日、韩等先进工业国家，处于国际领先水平。

　　2碳排放限制引发对行业前景影响

　　铅酸蓄电池的经久不衰，归功于其固有的可靠性、低成本和可循环使用性，以及其造技术的不断改进。

　　铅酸蓄电池的研发工作一直持续至今，但是，它能满足运输行业不断上升的成本效率指标和日益严格的碳排放指标吗?

　　目前，全球主要的汽车制造企业都在大力开发混合动力汽车(HEVs)，以及进行纯电动汽车(EVs)的开发。许多国家为了鼓励购买这些新型汽车，采取了提高燃油价格，经常性实施优惠税款和低收税率等措施。但是，ILA会长David Wilson说，对于汽车制造商(特别是在欧洲)来说，主要的驱动力来自于一些国家和地区通过的“新车碳排放限制”立法。碳排放限制性法规是根据售出的各种类型车辆的系列平均值制定的。

　　目前，欧洲法规允许系列车型平均的最大碳排放量为160g/km，2015年这个数值将下降到130g/km，相当于每英里消耗43.5加仑燃油。到2020年，实现最大碳排放量为95g/km的目标。

　　据美国高级铅酸蓄电池协会(Advanced Lead-Acid Battery Consortium，简称ALABC)执行主席Boris Monahov介绍，只有高级小轿车和纯电动车才可以实现上述排放目标。ALABC建于1992年，位于美国北卡罗里纳州，是国际铅锌研究组织的下属机构。

　　除欧洲以外的其他国家也在制定各国的碳排放限制指标。美国目前的允许值为204g/km，2020年将下降至160g/km;日本的客运小轿车碳排放限制目标是，到2015年实现138g/km;中国是全球最大的汽车生产大国，中国政府提出，到2015年燃油效率提高到相当于每英里消耗42加仑燃油。

　　汽车制造商对碳排放的限制也已作出回应，他们通过开发各种电动、燃油混合系统汽车，达到降低碳排放的目的。实际上，这些电动混合系统的理念与燃油驱动系统一样，不是什么新鲜东西，因为早在125年前，德国的卡尔·奔驰(karl Benz)公司就取得了混合驱动汽车的专利，1890年后生产出系列混合电力—燃油汽车和纯电动汽车，但不久以后，由于燃油发动机汽车具有行程长等一系列优点，逐渐主宰了市场。

　　3铅酸蓄电池在混合动力汽车中的应用

　　混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。混合动力汽车结合了电力驱动和内燃机驱动的优点，制动时将能量回收给电池充电，且运行平稳、噪音低，同时弥补了电动汽车行驶里程短的缺点。本文为了叙述方便，将现代混合动力汽车行业划分为四类，即微型车、轻型车、中型车和全混合电动车(如表1所示)。

　　表1 混合电动汽车类型

　　类型电压范围/V性能实例

　　微型车﹤14发动机制动雪铁龙C3，丰田Vitz

　　轻型车14~42发动机制动+反馈制动通用Aura，本田Arrord

　　中型车42~144发动机制动+反馈制动+马达协助本田Insight，Mercedes S400

　　混合电动汽车﹥144发动机制动+反馈制动+马达协助+电池驱动丰田Prius，日产Altima

　　在最简单的系统中，微型混合动力车配备有一个发动机。汽车停运时，发动机完全熄灭，而在每次启动时靠铅酸蓄电池启动发动机，故称为“启动—熄火”或“闲置—熄火”系统。这类汽车在都市中行驶的环境下，可减少5%~10%或更多的燃油消耗。ILA会长David Wilson说：“这项技术为满足欧洲碳排放目标迈出了一大步，相当一部分汽车制造企业为满足碳排放标准安装了这一系统。”

　　微型混合动力车采用增强的12V铅酸蓄电池，为此，每辆车仅额外增加了100~500美元的成本，但却大大节省了燃料费用。人们广泛预计，2015年欧洲出售的新轿车将安装“闲置—熄火”系统。现在，BMW系列轿车都安装了这一装置，例如，微型混合电动车在欧洲就特别有吸引力，因为欧洲燃料费用是全球最高的地区之一。

　　更复杂的混合燃料系统利用制动产生的能量来帮助铅酸蓄电池充电。中型混合动力汽车允许蓄电池对驱动系统增加电能，从而，有望节省更多燃料。但是，汽车不可能完全利用铅酸蓄电池电能行使。

　　在全混合燃料汽车中，除完全按上述方式行驶外，还可以完全用铅酸蓄电池或内燃机驱动。在汽车行驶过程中，可对铅酸蓄电池充电。

　　插入式混合动力汽车(PHEV)系列中，铅酸蓄电池可在当地电网网点中充电。PHEV可认为是纯电动车和混合动力车相结合的产物，行程会根据铅酸蓄电池的功率尽可能长，但若嫌运行速度慢的话，可以转换成内燃机模式驱动。PHEV的类型多种多样，包括超长行程的电力车。

　　替代混合动力车完全不排放碳的是没有内燃机的纯电动车(EVs)，它的应用范围不断扩大。这类车的铅酸蓄电池组件通常要求有标准的电力输出网点接入口进行定期充电。

　　应用于微型混合动力车系统的铅酸蓄电池，遭遇到功能更加先进的镍氢电池和锂离子电池的巨大威胁。但这并不是说，铅酸蓄电池在先进的混合动力车中将没有一点生存空间。澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)开发出一种超级铅酸蓄电池，其电压高达144V。ALABC成功地将其安装在混合动力车本田Insight车型中，并进行试验。试验车辆用单组铅酸蓄电池，在无维修的情况下可行使16万km。

　　据有关文献介绍，这种超级电池已成为奥巴马重点支持的对象之一。湖北骆驼蓄电池有限公司副总经理戴经明估计，这种超级电池在成倍提高放电量的同时，还能将电池寿命延长4倍。现在中国的骆驼电池和其他几家蓄电池企业已经开始进行这方面的研究工作。

　　有两家电池生产商已经可以制造此类超级铅酸蓄电池，一家是日本古河公司，另一家是美国东宾 (East penn) 公司。ALABC主席Patrick Moseley介绍，这两家公司正在轿车厂进行进一步试验，大概需要2~3年才能获得最终结果。在另一个项目中，超级铅酸蓄电池正在一款中型混合动力车中进行试验，这款是美国亚利桑那州的菲尼克斯公司生产的本田思域(CIVIC) 车型。

　　另外，ALABC主席Patrick Moseley强调，超级铅酸蓄电池在可再生能源储备方面，如在风能储备技术中，有相当大的潜力。这是因为超级铅酸蓄电池可以设计成调节缓存器，以调节再生能源剧烈的波动。超级铅酸蓄电池能够扩大铅基储能系统市场的应用范围。随着全球对绿色能源的关注不断加大，铅酸蓄电池生产商面临着一个新的机遇——满足可再生能源的需求，如风力和太阳能等。2005年至2009年期间，中国新安装的风力发电量呈现超过100% 的年复合增长率，而在此期间新装太阳能设备发电量的年复合增长率超过40%。

　　德国福特研究所电池和储能技术专家Eckhard Karden说：“未来将会证明，超级铅酸蓄电池是个很有开发价值的产品。我们正在密切关注超级铅酸蓄电池的发展，同时与汽车制造厂加强联系和沟通。目前，超级铅酸蓄电池还仍然需要进行严格的测试。福特研究所要求用于混合动力车的电池寿命至少为12年，而且任何一种铅电池必需证明，在长期的使用中低成本优势超过其它类型的电池。”

　　4电池之争的关键是成本

　　电池是一种直接把化学能转变成电能的装置，属于化学电源。电池按是否可以循环使用划分为两大类：一次电池和二次电池。一次电池是活性物质仅能使用一次的电池，又称原电池，如锌锰电池，碱锰电池等。二次电池可充电、循环使用，又称蓄电池。目前，应用最广泛的蓄电池包括铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，其性能和优缺点如表1所示。

　　表2 应用最广泛的蓄电池性能比较

　　性能等指标铅酸蓄电池镍氢电池锂离子电池

　　电池容量 3Ah-3000Ah 10mAh-3Ah 50mAh-50Ah

　　重量比能量 35 Wh/Kg 70 Wh/Kg 120 Wh/Kg

　　体积比能量 90 Wh/L 140 Wh/L 360 Wh/L

　　工作温度 -40~60℃ -40~50℃ -20~60℃

　　大电流放电性能 高较低 较低

　　充放电寿命 较低高 高

　　记忆效应 无略有 无

　　安全性 高较高 较低

　　回收循环利用高低低

　　技术成熟度 高较高 一般

　　成本 低较高 高

　　资料来源：农银国际证券有限公司研究报告。

　　铅酸蓄电池的实现产值占可再用电池市场的65%, 其次是锂离子电池、镍基电池, 分别占24% 和11%。铅酸蓄电池的传统优势在于安全性高、成本低、适用范围广和再回收利用率高, 因此较为普及化。

　　亚洲开发银行的数据显示，铅酸电池仍是成本最相宜的选择。镍氢电池的寿命较短，对部分用家而言，其成本可能偏高。锂离子电池价格亦属昂贵，但其可使用年期内产生成本仅是铅酸电池的1.6 倍。因此，只要削减一定价格，锂离子电池未来亦可归入成本相宜之列。

　　Karden指出，目前在混合动力车中应用铅酸蓄电池的主要原因是可以大大降低成本。不过，在车辆制造企业日益关注减少车重以提高燃油效率之时，铅酸蓄电池存在有重量较大的明显缺点。

　　ALABC主席Patrick Moseley指出，目前欧洲生产的中型混合动力车本田思域(CIVIC)车型正在准备试用另外几种设计更加常规的高压铅酸电池，项目测试工作将于今后几个月内开始。

　　按目前的情况，对中型混合动力车和纯电动车来说，镍氢电池是较好的选择。镍氢电池生产已是一项成熟的技术，目前全球产能庞大且不断增长。事实上，混合动力车已成为镍氢电池的主要用户。法国市场分析人士Avicenne指出，2009年镍氢电池的年收入60%来自混合动力车行业，而在2000年来自混合动力车行业的收入几乎为零。

　　然而，镍氢电池的成本远远高于铅酸蓄电池。若铅酸电池有与镍氢电池相同性能的话，对成本极其敏感的汽车制造商来说，会毫不犹豫地选择铅酸电池。

　　Karden说，对插入式混合动力车来说，锂离子电池是最适合的，尽管其价格比镍氢电池还要高。采用锂离子电池的电动车行使350英里(约合560km)要花费25000欧元。然而，可以肯定地说，随着锂离子电池技术的发展和产量增长，成本将会下降。据福特公司称，锂离子电池与同等功率的镍氢电池相比，体积要小25%～30%，重量要轻50%。

　　铅酸电池制造商不必担心会丢失一些电池市场份额，因为无论是镍氢电池，还是锂离子电池，都不适应在较低温度下启动内燃机。对于锂离子电池来说，由于内阻很大，所以无法瞬时释放很大的能量，因而必须借助铅酸蓄电池;同样，镍氢电池电压低、能量密度低的缺点，也需要借助铅酸蓄电池。这就意味着几乎所有先进的混合动力车，包括大部分插入式混合动力车，为启动发动机必须要安装一个小型铅酸蓄电池，同时，为了给危险地带的基础原器件提供电力(如照明)，也必须安装小型铅酸蓄电池。

　　虽然工艺技术进步到可以不用双电池系统，但许多业内人士预计，今后相当一段时间内，即使是先进的混合动力车，铅酸蓄电池也是不可或缺的。

　　对于先进的混合动力车将需要一个高压电系统和低压电系统的说法，Karden表示认同。预计未来的常规微型混合动力车将会依靠单一的铅酸蓄电池运行。因为在普通轿车和混合动力车中，将不会有取代铅酸蓄电池的技术解决方案。虽然铅酸电池有些笨重，但是耐用且成本低廉。

　　即使是纯电动车也需要一个低电压的蓄电池来帮助其运行。例如，将上市的福特福克斯电动版Ford Focus Electric锂离子电动车，仍然配备有一个12V的铅酸蓄电池来运行基本的电子系统和电器件。Karden指出，在可预见的未来，人们不会认为铅酸蓄电池将会淘汰。

　　混合动力车和纯电动车的市场将会如何发展呢?预计不断更迭的汽车制造技术的未来将是复杂多变的，因为它受许多不确定因素的影响，如石油和能源价格，以及政府为了推动新能源汽车市场而采取的财政刺激政策的程度和持久性。福特欧洲公司的发言人Volker EIS说：“我们预计，到2020年全球纯电动车、混合动力车和插入式混合动力车三者的销量将占汽车总销量的10%~25%。”

　　Avicenne预计，到2015年混合动力车(HEVs)的销量将会达到220万辆。也有一些专家预计这个数值将会高达800万辆。但Avicenne推测，2015~2020年间混合动力车(HEVs)和电动车(EVs)的销售量增长幅度预计会更慢一些，在全球范围内其各自的销售量在40万辆。这个数值与目前全球每年生产5000万辆客用轿车相比，所占比例很小。欧洲汽车制造协会(ACEA)表示，未来10年，使用常规燃油的内燃机汽车仍然在汽车市场中处于主导地位。

　　在中国，当前一辆锂离子纯电动汽车的锂电池组要价8万元人民币，而使用铅酸蓄电池则只需要不到3000元人民币。

　　5电动自行车是中国铅酸蓄电池的首要市场

　　在各种轻型电动车中，电动自行车在中国市场上占关键地位，销售量在过去几年中出现猛增。据农银国际证券有限公司统计, 中国电动自行车2010年产量为2500万辆, 料2011年将同比增长8.0%至2700百万辆, 而中国电动自行车的累计市场规模由2005年的2250万辆增加至2010年的8140万辆，年复合增长率为34.9%，预计于2011年将进一步增加至11400万辆，即同比增长为13.5%。

　　电动自行车用动力电池需求一般分为两类：一级市场，指与新电动自行车捆缚一并销售的电池市场;二级市场，指替换市场。中国电动自行车产业整个市场保有量已超过1亿辆。由于每辆电动自行车一般配备3~4 只电池，而每只铅酸动力电池的平均寿命约为1.5 年, 预计于2011年, 电动自行车用动力电池需求量将同比增加11.4%。随着电动自行车市场保有量的进一步扩大，电动自行车动力电池替换市场的需求将会快速增长。这样，实际上电动自行车动力产品对于中国的消费者来说，已经具备了消费品的属性。

　　中国特有的电动自行车行业为铅酸蓄电池锦上添花。中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙提供的一组数据显示，2010年中国铅酸蓄电池销售额890亿元，同比增长17.1%，产量13700万kVAh，同比增长19%，其中，电动自行车电池5320万kVAh，占38.8%。

　　另据有关机构不完全统计，2010年锂离子电池电动自行车产量约70万辆，仅占电动自行车总产量的2.5%，铅酸电池电动自行车占95%。这种态势的原因是，铅酸蓄电池既稳定又便宜，拥有着超高的性价比话语权。目前，电动自行车用一组铅酸电池的价格约为450元(48V)，锂电池一组约1300元(48V)，而一辆铅酸电池电动车约1500元左右，锂电池电动车2800~3000元人民币左右，价格贵了近一倍。

　　不过，随着国家对铅酸电池行业的整顿，供给紧张可能导致铅酸电动车价格可能出现较大幅度上涨，从而缩小锂电池自行车与铅酸电池自行车的价格差距。随着锂电池技术的不断完善，以及规模效应的凸显，锂电池电动自行车需求将大幅增加。

　　另外，2011年5月底国家公安部、工信部、工商总局、质检总局等四部委的发布联合公告，要求电动自行车车身重量小于40公斤，时速不得高于20公里/小时，并限期淘汰在用“超标”车。当前，我国电动自行车用铅酸电池通常重量约为13~17公斤(为48V的常用规格)，因此市面上出售和流通的铅酸电动自行车，可能有90%以上整车重量都大大超过40公斤，不符合规定，而用于电动自行车的同等规格(48V)的锂电池重量仅为4公斤，整车质量完全满足小于40公斤的要求。因此，对锂电池来说，迎来了难得的发展机遇，但要替代铅酸电池，还有很长的路要走。

　　6 铅酸蓄电池的未来

　　总的来说，铅是否能进入先进的混合动力车市场，目前尚不清楚。但是，作为类似启动—照明—点火系统(SLI)蓄电池的传统功能，在未来大多数新驱动技术中，铅酸电池作为辅件的作用非常重要，绝大部分混合动力车，甚至纯电动车都离不开铅酸蓄电池。一种增强型铅酸蓄电池已经用于微型混合电动车中，预计未来几年这种汽车将成为欧洲普通的新车。

　　基于铅酸蓄电池是基础启动电池市场的主导，Karden坚信铅工业前景不会暗淡。人们在关心更多其他复合电池的时候，也应该密切关注和维护这个大市场，而不应该忽视之。

　　假如汽车行业仍将持续稳定发展，未来几年铅酸蓄电池就应该有稳定的市场，甚至驱动系统的更迭还会稳定地增加铅酸电池的市场份额。

　　中国特有的电动自行车行业是铅酸蓄电池的首要市场，由于市场保有量已经超过1亿辆，替换市场早已超过一级市场需求，铅酸蓄电池已是实实在在的消费品，中短期内其市场霸主的地位无可撼动。尽管中国政府出台了一系列整顿铅酸蓄电池的政策法规，但只是阵痛而已，相信经过业内的兼并重组，经过产品技术的更新换代，铅酸蓄电池的未来应该依然光明。

　　(作者单位：有色金属技术经济研究院)