中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月26日，歐洲電池技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”（BATTERY 2030+）計(jì)劃工作組分別發(fā)布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》和第三版《電池2030+路線圖》[1]，旨在為歐洲電池技術(shù)未來(lái)發(fā)展指明方向。本文系統(tǒng)梳理和對(duì)比了兩份路線圖的部署情況，供決策參考。
一、歐盟電池研發(fā)布局現(xiàn)狀
01、戰(zhàn)略規(guī)劃
歐盟極為重視對(duì)電池儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)，希望通過(guò)開(kāi)發(fā)高性能電池?fù)屨嘉磥?lái)電氣化社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。2017年11月，歐盟發(fā)布了“戰(zhàn)略能源技術(shù)規(guī)劃”（SET-Plan）電池實(shí)施計(jì)劃[2]，提出電池研究創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域：電池材料/化學(xué)/設(shè)計(jì)和回收、制造技術(shù)、電池應(yīng)用和集成。歐盟在SET-Plan框架下建立了側(cè)重基礎(chǔ)科研合作的歐洲能源研究聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)界牽頭的歐洲技術(shù)與創(chuàng)新平臺(tái)，利用兩種協(xié)調(diào)互補(bǔ)的機(jī)制，致力于構(gòu)建全鏈條貫通的能源技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。以電池領(lǐng)域?yàn)槔?017年至2019年，陸續(xù)建立了歐洲電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（EBA250）、歐洲技術(shù)與創(chuàng)新平臺(tái)“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”聯(lián)合研究計(jì)劃推進(jìn)不同技術(shù)成熟度的研究和開(kāi)發(fā)工作，相互銜接互補(bǔ)的機(jī)制構(gòu)建起歐洲電池研究與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。在該機(jī)制下，歐盟“電池2030+”計(jì)劃工作組于2020年3月發(fā)布首個(gè)電池研發(fā)路線圖，提出未來(lái)10年歐盟電池技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)將圍繞材料開(kāi)發(fā)、相界面研究、先進(jìn)傳感器、自修復(fù)功能四個(gè)主要領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)智能、安全、可持續(xù)且具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的超高性能電池。與此同時(shí)，“電池歐洲”在同年12月發(fā)布了其第一個(gè)《電池戰(zhàn)略研究議程》[3]，明確了到2030年從電池應(yīng)用、電池制造與材料、原材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)、歐洲電池競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)四方面關(guān)鍵行動(dòng)，旨在推進(jìn)電池價(jià)值鏈相關(guān)研究和創(chuàng)新行動(dòng)的實(shí)施。
02、項(xiàng)目研發(fā)
2018年6月，歐盟在“地平線2020”計(jì)劃基礎(chǔ)上制定了“地平線歐洲”框架計(jì)劃[4]，明確支持“可再生能源存儲(chǔ)技術(shù)和有競(jìng)爭(zhēng)力的電池產(chǎn)業(yè)鏈”，為其投入150億歐元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。同年7月更新了“地平線2020”（2018—2020）計(jì)劃中能源和交通運(yùn)輸?shù)捻?xiàng)目資助計(jì)劃，即新增一個(gè)主題名為“建立一個(gè)低碳、彈性的未來(lái)氣候：下一代電池”跨領(lǐng)域研究活動(dòng)，旨在整合“地平線2020”（2018—2020）分散資助的與下一代電池有關(guān)的研究創(chuàng)新工作，推動(dòng)歐盟國(guó)家電池技術(shù)創(chuàng)新突破，開(kāi)發(fā)更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力、更高性能和更長(zhǎng)壽命的電池技術(shù)。2021年1月，歐宣布設(shè)立一個(gè)歐洲共同利益重要項(xiàng)目（IPCEI）“歐洲電池創(chuàng)新”，由歐洲十二國(guó)共同投入29億歐元，并將撬動(dòng)90億歐元的私人投資，主要涉及的研究領(lǐng)域包括：原材料和先進(jìn)材料；電池單元；電池系統(tǒng)；回收和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。旨在推進(jìn)電池價(jià)值鏈的創(chuàng)新研發(fā)，建立泛歐電池生態(tài)系統(tǒng)[5]。
二、兩個(gè)路線圖的區(qū)別與聯(lián)系
為促進(jìn)歐洲電池制造產(chǎn)量的增長(zhǎng)，同時(shí)提供更有競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)的解決方案，實(shí)現(xiàn)2030年歐洲電池綜合產(chǎn)能達(dá)到886吉瓦時(shí)的目標(biāo)，歐洲到2030年必須建立全球最先進(jìn)的電池創(chuàng)新生態(tài)體系。為此，歐洲電池技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)“電池歐洲”（Batteries Europe）頒布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》，更側(cè)重以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，匯集來(lái)自工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的專家來(lái)建立整個(gè)電池價(jià)值鏈發(fā)展的計(jì)劃方案，并全面概述了歐洲電池研究界從事的主要研究領(lǐng)域、目標(biāo)和路線圖，提出短中長(zhǎng)期推動(dòng)電池相關(guān)領(lǐng)域研究的優(yōu)先事項(xiàng)。而“電池2030+”更側(cè)重于歐洲電池基礎(chǔ)研究長(zhǎng)期需求，重點(diǎn)關(guān)注數(shù)字技術(shù)，創(chuàng)造更智能、更好、更耐用的電池，并將改變電池研究的方式。通過(guò)開(kāi)發(fā)超高性能、耐用、安全、可持續(xù)和負(fù)擔(dān)得起的電池材料、組件和原電池，從根本上支撐電池的實(shí)際應(yīng)用。
01、《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》
《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》確定了歐洲電池六大研究領(lǐng)域的33個(gè)具體戰(zhàn)略研究主題以及17個(gè)橫向研究主題，并提出這些研究主題在短（2027年）、中（2030年）以及長(zhǎng)期（2030年后）的研究?jī)?nèi)容。
（1）新興技術(shù)：開(kāi)發(fā)高性能的新型電池技術(shù)，滿足應(yīng)用需求，對(duì)于實(shí)現(xiàn)歐盟的碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。該領(lǐng)域確定了10個(gè)戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 先進(jìn)氧化還原液流電池；
② 金屬空氣電池；
③ 金屬硫電池；
④ 水基電池；
⑤ 無(wú)陽(yáng)極電池；
⑦ 混合超級(jí)電容器電池；
⑧ 多模態(tài)多尺度相關(guān)表征技術(shù)；
⑨ 仿生學(xué)；
⑩ 電池材料和電池的可持續(xù)性設(shè)計(jì)。
2個(gè)橫向研究：
① 使用廉價(jià)、豐富且易于回收的材料制造電池；
② 新興電池技術(shù)加速材料發(fā)現(xiàn)和多尺度建模。未來(lái)為促進(jìn)基礎(chǔ)研究進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用，建議開(kāi)發(fā)電池專用技術(shù)成熟度標(biāo)準(zhǔn)化框架，實(shí)現(xiàn)電池、材料、模塊等快速開(kāi)發(fā)。
（2）原材料及其回收：到2030年實(shí)現(xiàn)鋰金屬回收率達(dá)到90%、鈷和鎳金屬回收率均達(dá)到95%目標(biāo)。該領(lǐng)域確定了6個(gè)戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 新型逆向物流解決方案和收集模式；
② 現(xiàn)有回收工藝對(duì)新技術(shù)的適用性；
③ 鋰電池的新回收工藝和其他新興技術(shù)；
④ 二次原料整合；
⑤ 鈉離子和其他新的化學(xué)電池供應(yīng)鏈；
⑥ 可持續(xù)的原材料采購(gòu)和加工。
3個(gè)橫向研究：
① 可持續(xù)性評(píng)估工具（參考數(shù)據(jù)可用性和方法框架）；
② 安全和可持續(xù)的設(shè)計(jì)；
③ 利用混合模型優(yōu)化回收流程的數(shù)字孿生。未來(lái)需在歐洲層面進(jìn)行交流合作，增加歐洲關(guān)鍵原材料供應(yīng)，采用適用性強(qiáng)的回收工藝提高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，支持開(kāi)發(fā)更可持續(xù)的原材料和二次材料高質(zhì)量利用。
（3）先進(jìn)材料：到2030年電池組成本控制在75歐元/千瓦時(shí)之內(nèi)，該領(lǐng)域確定了5個(gè)戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 第三代鋰電池材料研發(fā)（交通）；
② 第四代固態(tài)電池材料研發(fā)（交通）；
③ 長(zhǎng)效鋰電池材料研發(fā)（固定儲(chǔ)能）；
④ 鈉離子電池材料研發(fā)（交通和固定儲(chǔ)能）；
⑤ 釩基氧化還原液流電池材料（固定儲(chǔ)能）。
3個(gè)橫向研究：
① 可持續(xù)性（減少關(guān)鍵材料的使用）；
② 安全性（材料本身以及相互作用產(chǎn)生的人體健康和環(huán)境危害）；
③ 數(shù)字化（采用人工智能發(fā)現(xiàn)新的電池材料）。未來(lái)必須更多的考慮可持續(xù)性和安全性，特別關(guān)注新型電池化學(xué)材料，在可回收性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)成本的降低和關(guān)鍵原材料的穩(wěn)定供應(yīng)。
（4）電池設(shè)計(jì)和制造：該領(lǐng)域著眼于目前歐洲大規(guī)模電池生產(chǎn)和未來(lái)技術(shù)應(yīng)用所必需的進(jìn)步，確定了4個(gè)戰(zhàn)略研究主題：
①可持續(xù)燃料電池設(shè)計(jì)；
②電池的可持續(xù)生產(chǎn)；
③柔性生產(chǎn)技術(shù)；
④工藝和產(chǎn)品規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。
3個(gè)橫向研究：
① 可持續(xù)性（再生原料對(duì)電池設(shè)計(jì)、制造材料選擇和應(yīng)用的影響）；
② 安全性（電池設(shè)計(jì)、材料選擇和可回收性的安全研究）；
③ 數(shù)字化（可持續(xù)設(shè)計(jì)和制造電池過(guò)程的數(shù)字孿生）。
（5）應(yīng)用與集成-移動(dòng)式儲(chǔ)能：移動(dòng)儲(chǔ)能領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注電池在交通應(yīng)用方面的關(guān)鍵事項(xiàng)，包括：
① 公路領(lǐng)域；
② 水路領(lǐng)域；
③ 航空領(lǐng)域；
④ 鐵路領(lǐng)域；
⑤ 非公路機(jī)械領(lǐng)域。
3個(gè)橫向研究主題包括：
① 快速充電；
② 電池更換；
③ 關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測(cè)（如電量、健康、溫度、功率等）。
未來(lái)需確定（新興）應(yīng)用中電池系統(tǒng)的要求、強(qiáng)化電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及結(jié)合互操作性和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，提高可持續(xù)性旨在實(shí)現(xiàn)電池行業(yè)的規(guī)模效益。
（6）應(yīng)用與集成-固定式儲(chǔ)能：固定儲(chǔ)能領(lǐng)域主要包括3個(gè)主要的戰(zhàn)略研究主題：
① 供電側(cè)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；
② 需求側(cè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；
③ 中長(zhǎng)壽命電池儲(chǔ)能。
3個(gè)橫向研究：
① 數(shù)字化（重點(diǎn)是先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)、電池運(yùn)行的新算法等）；
② 可持續(xù)性（重點(diǎn)關(guān)注二次壽命電池系統(tǒng)）；
③ 安全性（電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性、效率和延長(zhǎng)壽命）。
未來(lái)需特別關(guān)注現(xiàn)有或新的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)增強(qiáng)可再生能源發(fā)電和電網(wǎng)靈活性至關(guān)重要。
02、《電池2030+路線圖》第三版
《電池2030+路線圖》第三版是“電池2030+”計(jì)劃工作組根據(jù)目前歐洲實(shí)際發(fā)展、國(guó)際研究進(jìn)展以及地平線2020、地平線歐洲資助的項(xiàng)目，對(duì)原版中的研究方向進(jìn)行了細(xì)化。提出“電池2030+”目標(biāo)是開(kāi)發(fā)安全、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)、長(zhǎng)壽命的超高性能電池，為整個(gè)價(jià)值鏈中的歐洲電池行業(yè)提供新工具和突破性技術(shù)，使歐洲在現(xiàn)有市場(chǎng)（如移動(dòng)式和固定式儲(chǔ)能）和未來(lái)新興領(lǐng)域（如機(jī)器人、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等）的長(zhǎng)期領(lǐng)導(dǎo)地位。為此，該路線圖提出了電池未來(lái)可持續(xù)發(fā)展所需的3大主題的6個(gè)研究領(lǐng)域。
（1）加速電池界面和材料研究：需要特別關(guān)注電池中許多材料界面上發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)。該領(lǐng)域核心是開(kāi)發(fā)一個(gè)共享的歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠自動(dòng)采集、處理和使用電池開(kāi)發(fā)周期所有領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。利用人工智能（AI）開(kāi)發(fā)電池接口基因組（BIG）和建立材料加速平臺(tái)（MAP）大幅加快新型電池材料開(kāi)發(fā)。
（2）智能功能集成：“電池2030+”提出了兩種不同且互補(bǔ)的方案：
① 開(kāi)發(fā)直接在電池單元級(jí)別探測(cè)化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)的傳感器；
② 使用自愈功能來(lái)恢復(fù)運(yùn)行電池單元內(nèi)損害的功能。
（3）交叉領(lǐng)域：交叉領(lǐng)域主要包括電池的可制造性和可回收性。
① 可制造性領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注電池、電池組件和材料的制造、制造過(guò)程中電池內(nèi)部產(chǎn)生的界面效應(yīng)。
② 可回收領(lǐng)域重點(diǎn)研究一種基于數(shù)據(jù)收集和分析的新回收模式，將電池組自動(dòng)拆卸到電池級(jí)別，盡可能重復(fù)使用；將電池單元自動(dòng)拆解以最大限度地增加個(gè)性化組件的數(shù)量；以及開(kāi)發(fā)選擇性粉末回收技術(shù)，將粉末修復(fù)為電池活性材料，可在汽車/固定應(yīng)用的電池中重復(fù)使用等。
三、下一步計(jì)劃
為促進(jìn)路線圖相關(guān)技術(shù)滿足整個(gè)電池價(jià)值鏈，“電池歐洲”將不斷跟蹤本次路線圖中提到的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，例如，目前還處在新興的概念型技術(shù)，提供新興技術(shù)路線圖和關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，確定今后需要采取的進(jìn)一步研發(fā)創(chuàng)新行動(dòng)。而“電池2030+”計(jì)劃工作組將在未來(lái)十年內(nèi)，基于目前路線圖制定的研究領(lǐng)域開(kāi)發(fā)一個(gè)包含具體研發(fā)行動(dòng)的閉環(huán)模型，以促進(jìn)歐洲電池生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期、變革性的基礎(chǔ)研究。
