中美德日四国动力电池目前进展如何？各国的目标和机制又是什么？

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。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。

中国：300wh/kg的2020目标接近实现

汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高在演讲中讲到：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。

我国的目标是：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。因此可以倒推出来的是：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、梯次利用和回收。同时，电池的安全管理能力也需要提升。

中国动力电池路线图

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。欧阳明高以CATL举例说明：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。此外，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。

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

美国能源部车辆技术项目副总监David 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，以及回收利用动力电池材料。同时，他们也希望能够研发出15分钟充满的安全电池。

美国定下的技术提升路线是：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。技术路线和各国并无二致。

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。

但这并不意味着美国只是一味追求低成本而忽略了电池性能的提升。David 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。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。

Battery500计划进展

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。

德国：动力电池要Made in German

德国联邦政府教科部发展关键技术副总监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

日本经济产业省（METI）旗下日本新能源与工业技术发展机构（NEDO）高级电池和氢技术部门总监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、标准等提供服务，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。

日本乘用车市场目标

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发布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%。

总结：

中国科学院院士孙世刚表示，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?

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。

David 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，一国发明了新动力电池技术很快会被别的国家学习模仿。具有全球视野、全球合作的企业更有机会。

Khalil Amine则没有直接回应，他肯定了中国目前在电动汽车推广的领先地位和动力电池发展的进步。但同时表示美国、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。