動(dòng)力電池四國(guó)大戰(zhàn)

　　汽車快速電動(dòng)化，使得動(dòng)力電池成為大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)新戰(zhàn)場(chǎng)。中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本四個(gè)全球科技創(chuàng)新大國(guó)，都在動(dòng)力電池上發(fā)力，希望奪取下一代出行工具利潤(rùn)最豐厚的市場(chǎng)。

　　ABAA11現(xiàn)場(chǎng)

　　10月13日，第十一屆國(guó)際電動(dòng)車用新型鋰電池會(huì)議(ABAA11)在浙江湖州舉行。ABAA是全球一流的動(dòng)力電池會(huì)議，現(xiàn)任主席是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室杰出學(xué)者和高級(jí)電池工程主管Khalil Amine。當(dāng)天會(huì)議，開幕客套話過后，就是重頭戲：中美德日四國(guó)代表上臺(tái)介紹了動(dòng)力電池研究的目標(biāo)、機(jī)制和進(jìn)展。

　　先來看看四國(guó)的發(fā)言代表。

　　這個(gè)陣容，發(fā)言應(yīng)有足夠代表性。

　　中國(guó)：300wh/kg的2020目標(biāo)接近實(shí)現(xiàn)

　　歐陽明高在演講中開宗明義，電動(dòng)汽車的競(jìng)爭(zhēng)，主要取決于電池。而競(jìng)爭(zhēng)主要圍繞電池成本和效率(cost-efficient)展開。

　　中國(guó)2020動(dòng)力電池研究目標(biāo)，也由電動(dòng)汽車的目標(biāo)倒推而來。到2020年，A0級(jí)電動(dòng)汽車能耗要達(dá)到10kwh/百公里;A0級(jí)電動(dòng)汽車總成本，可以和燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)。

　　在電池方面，無疑需要提升電池的性能，主要在于能量密度、電池壽命、成本控制、梯次利用和回收。同時(shí)，電池的安全管理能力也需要提升。

　　歐陽明高介紹了在高比能量、低成本電池(300wh/kg，100$/kwh)研究上，目前中國(guó)的進(jìn)展。

　　中國(guó)動(dòng)力電池路線圖

　　這就是他此前透露的、科技部新能源車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池專項(xiàng)研究。CATL、力神和國(guó)軒，采用高鎳正極和硅碳負(fù)極。歐陽明高評(píng)價(jià)，一些性能已經(jīng)接近應(yīng)用要求，但安全性能還沒有完全達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。

　　他舉CATL的研究數(shù)據(jù)表明，能量密度達(dá)到304瓦時(shí)/公斤，循環(huán)壽命在25℃時(shí)可達(dá)1200次，在45℃時(shí)可達(dá)800次。

　　至于2020年之后，歐陽明高透露，中國(guó)動(dòng)力電池2025年能量密度目標(biāo)400wh/kg，材料體系應(yīng)該是富鋰錳基正極+高比能硅碳負(fù)極;2030年，能量密度目標(biāo)是500wh/kg，材料體系方面，正負(fù)極仍是富鋰錳基正極+高比能硅碳負(fù)極，但是電解液將演變?yōu)楣虘B(tài)電解液。

　　美國(guó)：降鈷或去鈷著力降低成本

　　David Howell介紹，美國(guó)能源部的研究著重于電池材料革新、電芯電化學(xué)優(yōu)化、增強(qiáng)可持續(xù)性和降低成本。

　　具體的戰(zhàn)略目標(biāo)是：到2022年9月，電池包的成本要降到150$/kwh(2018年是197$/kwh)。方法是：有效降低或者解脫電池對(duì)重要材料的依賴，比如說鈷，以及回收利用動(dòng)力電池材料。同時(shí)，他們也希望能夠研發(fā)出15分鐘充滿的安全電池。

　　在這樣成本提升的過程當(dāng)中，技術(shù)路線和各國(guó)差不都，從目前的石墨/高壓鎳鈷錳，到硅/高壓鎳鈷錳，最后過渡到鋰金屬電池或者鋰硫電池——大約在2030年，電池包成本降到80$/kwh。

　　降成本的最重要手段就是低鈷或者無鈷。低鈷主要的技術(shù)路線是高鎳811，尋求用錳、鎳、鈦來替代鈷。去鈷則是鎳錳、鐵錳、鋁鎳作為正極等方向。

　　看起來美國(guó)的動(dòng)力電池研究更追求降低成本，對(duì)性能提升不那么重視?

　　也不是。

　　David Howell還介紹了Battery500計(jì)劃。2016年7月，當(dāng)時(shí)的奧巴馬政府宣布發(fā)起了Battery500計(jì)劃，用五年、投資額5,000萬美元，打造能量密度500wh/kg，循環(huán)壽命1000次的電芯。

　　這一電池的技術(shù)路線是高比能鋰離子正極(鎳鈷錳)和鋰金屬負(fù)極。2017年這一項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了309wh/kg，但循環(huán)次數(shù)只有275次;2018年，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)350wh/kg，循環(huán)次數(shù)150次。

　　Battery500計(jì)劃進(jìn)展

　　Battery500計(jì)劃聯(lián)合國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界共同攻關(guān)。當(dāng)時(shí)，IBM、特斯拉都參與其中。