中美德日四国动力电池大赛：鹿死谁手

　　[第一车市 新闻]汽车快速电动化，使得动力电池成为大国竞争新战场。中国、美国、德国、日本四个全球科技创新大国，都在动力电池上发力，希望夺取下一代出行工具利润最丰厚的市场。

　　ABAA11现场

　　10月13日，第十一届国际电动车用新型锂电池会议(ABAA11)在浙江湖州举行。ABAA是全球一流的动力电池会议，现任主席是美国阿贡国家实验室杰出学者和高级电池工程主管Khalil Amine。当天会议，开幕客套话过后，就是重头戏：中美德日四国代表上台介绍了动力电池研究的目标、机制和进展。

　　先来看看四国的发言代表。

　　这个阵容，发言应有足够代表性。

　　中国：300wh/kg的2020目标接近实现

　　欧阳明高在演讲中开宗明义，电动汽车的竞争，主要取决于电池。而竞争主要围绕电池成本和效率(cost-efficient)展开。

　　中国2020动力电池研究目标，也由电动汽车的目标倒推而来。到2020年，A0级电动汽车能耗要达到10kwh/百公里;A0级电动汽车总成本，可以和燃油汽车竞争。

　　在电池方面，无疑需要提升电池的性能，主要在于能量密度、电池寿命、成本控制、梯次利用和回。同时，电池的安全管理能力也需要提升。

　　欧阳明高介绍了在高比能量、低成本电池(300wh/kg，100$/kwh)研究上，目前中国的进展。

　　中国动力电池路线图

　　这就是他此前透露的、科技部新能源车重大专项动力电池专项研究。CATL、力神和国轩，采用高镍正极和硅碳负极。欧阳明高评价，一些性能已经接近应用要求，但安全性能还没有完全达到国标要求。

　　他举CATL的研究数据表明，能量密度达到304瓦时/公斤，循环寿命在25℃时可达1200次，在45℃时可达800次。

　　至于2020年之后，欧阳明高透露，中国动力电池2025年能量密度目标400wh/kg，材料体系应该是富锂锰基正极+高比能硅碳负极;2030年，能量密度目标是500wh/kg，材料体系方面，正负极仍是富锂锰基正极+高比能硅碳负极，但是电解液将演变为固态电解液。

　　美国：降钴或去钴着力降低成本

　　Did Howell介绍，美国能源部的研究着重于电池材料革新、电芯电化学优化、增强可持续性和降低成本。

　　具体的战略目标是：到2022年9月，电池包的成本要降到150$/kwh(2018年是197$/kwh)。方法是：有效降低或者解脱电池对重要材料的依赖，比如说钴，以及回利用动力电池材料。同时，他们也希望能够研发出15分钟充满的安全电池。

　　在这样成本提升的过程当中，技术路线和各国差不都，从目前的石墨/高压镍钴锰，到硅/高压镍钴锰，最后过渡到锂金属电池或者锂硫电池——大约在2030年，电池包成本降到80$/kwh。

　　降成本的最重要手段就是低钴或者无钴。低钴主要的技术路线是高镍811，寻求用锰、镍、钛来替代钴。去钴则是镍锰、铁锰、铝镍作为正极等方向。

　　看起来美国的动力电池研究更追求降低成本，对性能提升不那么重视?

　　也不是。

　　Did Howell还介绍了Battery500计划。2016年7月，当时的奥巴马政府宣布发起了Battery500计划，用五年、投资额5,000万美元，打造能量密度500wh/kg，循环寿命1000次的电芯。

　　这一电池的技术路线是高比能锂离子正极(镍钴锰)和锂金属负极。2017年这一项目已经实现了309wh/kg，但循环次数只有275次;2018年，已经实现350wh/kg，循环次数150次。

　　Battery500计划进展

　　Battery500计划联合国家实验室、大学和产业界共同攻关。当时，IBM、特斯拉都参与其中。

　　德国：动力电池要Made in German

　　Herbert Zeisel介绍，德国对于动力电池研发也非常看重。该国把动力电池研究看做确保技术主权、加强创新能力的重要因素。

　　德国还发起了电池研发的资助计划。在行动计划中，计划要简化研究成果向产业应用转化，以及实现电池“德国制造”(Made in German)。具体执行方面，这一计划将价值链上下游的参与者都串联起来，从上游的材料、到正极、负极、隔膜、电解质、电池制造商、电池包制造和主机厂。HerbertZeisel认为，德国在电池整个价值链的诸多部分都都处在一个好位置。

　　德国研究目标

　　在电芯方面德国的目标是，2020年能量密度350wh/kg，循环次数1000次，成本90欧元/kwh，而2030年实现能量密度400wh/kg，循环次数2000次，成本75欧元/kwh。

　　为了达成目标，电池研发的资助计划将继续支持锂离子技术、全固态电池和新概念电池。

　　日本：着重电池包能量密度

　　Hidetaka ishikoori所在的NEDO，是日本经济产业省(类似中国工信部)下属的研究开发机构，成立于1980年，是为了开发能够替代石油的新能源技术而设立的，研究内容也包括动力电池、氢燃料电池和氢能等方面。NEDO扮演的角色，是为政府的监管、标准等服务，同时推动产业化。

　　根据NEDO的技术路线图，在2025年之前，日本动力电池将是现在锂电池体系，此后电解质将进入全固态电池阶段，同时锂硫电池也会成为主流，而到2035年左右，会有其他电池出现，比如锂空气电池。

　　日本电池研究目标

　　在具体的动力电池研究目标上，日本提出，在2020年实现250wh/kg能量密度的电池包(注意不是电芯)，成本降到20000日元/kwh以下，循环次数1000-1500次。到2030年，电池包密度达到500wh/kg，成本降到10000日元/kwh以下，循环次数1000-1500次。

　　目前的水平，Hidetaka ishikoori举了日产聆风为例，电池包能量密度还在133wh/kg。

　　部分观点认为，日本不走纯电动路线，直奔氢燃料电池而去。但Hidetaka ishikoori的日本乘用车市场计划则显示，2020年日本希望插电式混合动力和纯电动能占据15-20%的市场，氢燃料电池车只有1%;2030年，插电式混合动力和纯电动能占据20-30%市场，氢燃料电池为3%。

　　日本乘用车市场目标

　　总结：

　　中国科学院院士孙世刚在回答我的问题时表示，从四个国家的代表演讲看，动力电池研究大的趋势是一致的，大家都注意能量密度提升、安全性更强、成本更低。技术路线也接近。各国有些细微差别，比如美国的目标是很现实的，比如价格有很明确的路线。

　　确实，归纳四个国家的动力电池研究目标可见，各国的研究大同小异，而研究进展也没有那个国家特别突出的。在现有动力电池应用方面，中国的动力电池密度已经比较高，甚至略微激进，成本方面，应该是各国最低的，这也是中国大规模商业化应用的优势。

　　从未来的研究方向看，动力电池的材料体系还会有多轮革新，甚至可能还会有目前不知道的新电池产生。那么，哪个国家可能从动力电池竞争当中脱颖而出?

　　在ABAA会议间隙，我曾问各方这个问题。

　　Khalil Amine没有直接回应，他说，中国目前在电动汽车的推广上领先全球，中国动力电池也较以往进步很快，但是美国、德国等国也在高级动力电池上投入很大。言下之意，目前还难下判断。

　　Did Howell的回答是，可能没有哪个国家会特别突出，因为各国的交流非常密切，在一个地方发明的新动力电池技术很快会被别的国家学去。具有全球视野、全球合作的企业更有机会。

　　孙世刚评价，中国在动力电池产能方面是领先的，技术水平方面，中国在某些方面有领先，但整体水平，还称不上领先的地步。“我们还得大规模投入研发。特别现在的动力电池研发主要还在高校、研究所，如果转换到企业研发动力比较强的时候，我们就会往前跨得快一点。”