動力電池四國大戰(zhàn)

　　汽車快速電動化，使得動力電池成為大國競爭新戰(zhàn)場。中國、美國、德國、日本四個全球科技創(chuàng)新大國，都在動力電池上發(fā)力，希望奪取下一代出行工具利潤最豐厚的市場。

　　ABAA11現(xiàn)場

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

　　先來看看四國的發(fā)言代表。

　　這個陣容，發(fā)言應(yīng)有足夠代表性。

　　中國：300wh/kg的2020目標(biāo)接近實現(xiàn)

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

　　中國2020動力電池研究目標(biāo)，也由電動汽車的目標(biāo)倒推而來。到2020年，A0級電動汽車能耗要達(dá)到10kwh/百公里;A0級電動汽車總成本，可以和燃油汽車競爭。

　　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，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，目前中國的進(jìn)展。

　　中國動力電池路線圖

　　這就是他此前透露的、科技部新能源車重大專項動力電池專項研究。CATL、力神和國軒，采用高鎳正極和硅碳負(fù)極。歐陽明高評價，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/公斤，循環(huán)壽命在25℃時可達(dá)1200次，在45℃時可達(dá)800次。

　　至于2020年之后，歐陽明高透露，中國動力電池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：降鈷或去鈷著力降低成本

　　David Howell介紹，美國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重要材料的依賴，比如說鈷，以及回收利用動力電池材料。同時，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。

　　看起來美國的動力電池研究更追求降低成本，對性能提升不那么重視?

　　也不是。

　　David Howell還介紹了Battery500計劃。2016年7月，當(dāng)時的奧巴馬政府宣布發(fā)起了Battery500計劃，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年這一項目已經(jīng)實現(xiàn)了309wh/kg，但循環(huán)次數(shù)只有275次;2018年，已經(jīng)實現(xiàn)350wh/kg，循環(huán)次數(shù)150次。

　　Battery500計劃進(jìn)展

　　Battery500計劃聯(lián)合國家實驗室、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界共同攻關(guān)。當(dāng)時，IBM、特斯拉都參與其中。