動(dòng)力電池四國大戰

　　汽車(chē)快速電動(dòng)化，使得動(dòng)力電池成為大國競爭新戰場(chǎng)。中國、美國、德國、日本四個(gè)全球科技創(chuàng )新大國，都在動(dòng)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(chǎng)。

　　ABAA11現場(chǎng)

　　10月13日，第十一屆國際電動(dòng)車(chē)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，現任主席是美國阿貢國家實(shí)驗室杰出學(xué)者和高級電池工程主管Khalil Amine。當天會(huì )議，開(kāi)幕客套話(huà)過(guò)后，就是重頭戲：中美德日四國代表上臺介紹了動(dòng)力電池研究的目標、機制和進(jìn)展。

　　先來(lái)看看四國的發(fā)言代表。

　　這個(gè)陣容，發(fā)言應有足夠代表性。

　　中國：300wh/kg的2020目標接近實(shí)現

　　歐陽(yáng)明高在演講中開(kāi)宗明義，電動(dòng)汽車(chē)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(kāi)。

　　中國2020動(dòng)力電池研究目標，也由電動(dòng)汽車(chē)的目標倒推而來(lái)。到2020年，A0級電動(dòng)汽車(chē)能耗要達到10kwh/百公里;A0級電動(dòng)汽車(chē)總成本，可以和燃油汽車(chē)競爭。

　　在電池方面，無(wú)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(yáng)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(dòng)力電池路線(xiàn)圖

　　這就是他此前透露的、科技部新能源車(chē)重大專(zhuān)項動(dòng)力電池專(zhuān)項研究。CATL、力神和國軒，采用高鎳正極和硅碳負極。歐陽(yáng)明高評價(jià)，一些性能已經(jīng)接近應用要求，但安全性能還沒(méi)有完全達到國標要求。

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

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

　　美國：降鈷或去鈷著(zhù)力降低成本

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

　　具體的戰略目標是：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(lài)，比如說(shuō)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(mǎn)的安全電池。

　　在這樣成本提升的過(guò)程當中，技術(shù)路線(xiàn)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(guò)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(wú)鈷。低鈷主要的技術(shù)路線(xiàn)是高鎳811，尋求用錳、鎳、鈦來(lái)替代鈷。去鈷則是鎳錳、鐵錳、鋁鎳作為正極等方向。

　　看起來(lái)美國的動(dòng)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，當時(shí)的奧巴馬政府宣布發(fā)起了Battery500計劃，用五年、投資額5,000萬(wàn)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(xiàn)是高比能鋰離子正極(鎳鈷錳)和鋰金屬負極。2017年這一項目已經(jīng)實(shí)現了309wh/kg，但循環(huán)次數只有275次;2018年，已經(jīng)實(shí)現350wh/kg，循環(huán)次數150次。

　　Battery500計劃進(jìn)展

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