動力電池四國大戰

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

10月13日，第十一屆國際電動車用新型鋰離子電池會議（ABAA11）在浙江湖州舉行。ABAA是全球一流的動力電池會議，現任主席是美國阿貢國家試驗室杰出學者和高級電池工程主管Khalil Amine。當天會議，開幕客套話過后，就是重頭戲：中美德日四國代表上臺解析了動力電池研究的目標、機制和進展。

先來看看四國的發言代表。

這個陣容，發言應有足夠代表性。

中國：300wh/kg的2020目標接近實現

歐陽明高在演講中開宗明義，電動車的競爭，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，也由電動車的目標倒推而來。到2020年，A0級電動車能耗要達到10kwh/百公里；A0級電動車總成本，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。

歐陽明高解析了在高比能量、低成本電池（300wh/kg，100$/kwh）研究上，目前中國的進展。

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極。歐陽明高評價，一些性能已經接近使用要求，但安全性能還沒有完全達到國標要求。

他舉CATL的研究數據聲明，能量密度達到304瓦時/公斤，循環壽命在25℃時可達1200次，在45℃時可達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400wh/kg，材料體系應當是富鋰錳基正極+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，但是電解液將演化為固態電解液。

美國：降鈷或去鈷著力降低成本

David Howell解析，美國能源部的研究著重于電池材料革新、電芯電化學優化、加強可繼續性和降低成本。

詳盡的戰略目標是：到2022年9月，電池組的成本要降到150$/kwh（2018年是197$/kwh）。辦法是：有效降低或者解脫電池對緊要材料的依靠，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出15分鐘洋溢的安全電池。

在這樣成本提升的過程當中，技術路線和各國差不都，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——約莫在2030年，電池組成本降到80$/kwh。

降成本的最緊要手段就是低鈷或者無鈷。低鈷主要的技術路線是高鎳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還解析了Battery500計劃。2016年7月，當時的奧巴馬政府宣布發起了Battery500計劃，用五年、投資額5,000萬美元，打造能量密度500wh/kg，循環壽命1000次的電芯。

這一電池的技術路線是高比能鋰離子正極（鎳鈷錳）和鋰金屬負極。2017年這一項目已經實現了309wh/kg，但循環次數惟有275次；2018年，已經實現350wh/kg，循環次數150次。

Battery500計劃進展

Battery500計劃聯合國家試驗室、大學和產業界共同攻關。當時，IBM、特斯拉都參與其中。

德國：動力電池要Made in German

Herbert Zeisel解析，德國對于動力電池研發也非常看重。該國把動力電池研究看做確保技術主權、增強創新能力的緊要因素。

德國還發起了電池研發的資助計劃。在行動計劃中，計劃要簡化研究成果向產業使用轉化，以及實現電池“德國制造”（Made in German）。詳盡執行方面，這一計劃將價值鏈上下游的參與者都串聯起來，從上游的材料、到正極、負極、隔膜、電解質、電池制造商、電池組制造和主機廠。HerbertZeisel認為，德國在電池整個價值鏈的諸多部分都都處在一個好位置。

德國研究目標

在電芯方面德國的目標是，2020年能量密度350wh/kg，循環次數1000次，成本90歐元/kwh，而2030年實現能量密度400wh/kg，循環次數2000次，成本75歐元/kwh。

為了達成目標，電池研發的資助計劃將持續支持鋰離子技術、全固態電池和新概念電池。

日本：著重電池組能量密度

Hidetaka ishikoori所在的NEDO，是日本經濟產業省（類似中國工信部）下屬的研究開發機構，成立于1980年，是為了開發能夠替代石油的新能源技術而設立的，研究內容也包括動力電池、氫燃料電池和氫能等方面。NEDO扮演的角色，是為政府的監管、標準等提供服務，同時推動產業化。

依據NEDO的技術路線圖，在2025年之前，日本動力電池將是今朝鋰離子電池體系，此后電解質將進入全固態電池階段，同時鋰硫電池也會成為主流，而到2035年左右，會有其他電池出現，比如鋰空氣電池。

日本電池研究目標

在詳盡的動力電池研究目標上，日本提出，在2020年實現250wh/kg能量密度的電池組（留意不是電芯），成本降到20000日元/kwh以下，循環次數1000-1500次。到2030年，電池組密度達到500wh/kg，成本降到10000日元/kwh以下，循環次數1000-1500次。

目前的水平，Hidetaka ishikoori舉了日產聆風為例，電池組能量密度還在133wh/kg。

部分觀點認為，日本不走純電動路線，直奔氫燃料電池而去。但Hidetaka ishikoori發布的日本乘用車市場計劃則顯示，2020年日本希望插電式混合動力和純電動能占據15-20%的市場，氫燃料電池車惟有1%；2030年，插電式混合動力和純電動能占據20-30%市場，氫燃料電池為3%。

日本乘用車市場目標

總結：

中國科學院院士孫世剛在回答我的問題時表示，從四個國家的代表演講看，動力電池研究大的趨勢是一致的，大家都留意能量密度提升、安全性更強、成本更低。技術路線也接近。各國有些纖細差別，比如美國的目標是很實際的，比如價格有很明確的路線。

實在，歸納四個國家的動力電池研究目標可見，各國的研究大同小異，而研究進展也沒有那個國家特別突出的。在現有動力電池使用方面，中國的動力電池密度已經比較高，甚至稍微激進，成本方面，應當是各國最低的，這也是中國大規模商業化使用的優點。

從將來的研究方向看，動力電池的材料體系還會有多輪革新，甚至可能還會有目前不了解的新電池萌生。那么，哪一個國家可能從動力電池競爭當中脫穎而出？

在ABAA會議間隙，我曾問各方這個問題。

Khalil Amine沒有筆直回應，他說，中國目前在電動車的推廣上領先全球，中國動力電池也較以往進步很快，但是美國、德國等國也在高級動力電池上投入很大。言下之意，目前還難下判斷。

David Howell的回答是，可能沒有哪一個國家會特別突出，因為各國的交流非常密切，在一個地方發明的新動力電池技術很快會被別的國家學去。具有全球視野、全球合作的企業更有機會。

孫世剛評價，中國在動力電池產能方面是領先的，技術水平方面，中國在某些方面有領先，但整體水平，還稱不上領先的地步。“我們還得大規模投入研發。特別今朝的動力電池研發主要還在高校、研究所，如果轉換到企業研發動力比較強的時候，我們就會往前跨得快一點。”（完）

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