動(dòng)力電池的進(jìn)步成就了今天的電動(dòng)汽車(chē)，也決定著未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)化的步伐。如何推動(dòng)動(dòng)力電池與其他環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合將直接影響動(dòng)力電池，乃至新能源汽車(chē)的下一步發(fā)展前景。日前，由青海省人民政府、工信部、科技部、中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)主辦的中國(guó)（青海）鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇在青海省西寧召開(kāi)。

　　供應(yīng)緊張和產(chǎn)能過(guò)剩并存

　　有數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)動(dòng)力電池的產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)了200GWh，但總體產(chǎn)能利用率卻只有40%，市場(chǎng)兩極分化非常明顯，高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能供應(yīng)不足，低端產(chǎn)能訂貨不足，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)困難，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性的產(chǎn)能過(guò)剩。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的快速進(jìn)步支持了電動(dòng)汽車(chē)整體性能和競(jìng)爭(zhēng)力的提高，在政策和市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)的推動(dòng)下，新能源汽車(chē)和動(dòng)力電池市場(chǎng)比翼雙飛。但與此同時(shí)，我國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)也出現(xiàn)供應(yīng)緊張和產(chǎn)能過(guò)剩并存的現(xiàn)象。寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司副董事長(zhǎng)黃世霖預(yù)測(cè)，動(dòng)力電池產(chǎn)能過(guò)剩的情況可能會(huì)延續(xù)到2020年以后。

　　對(duì)此，中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)理事長(zhǎng)陳清泰呼吁中國(guó)要掌握動(dòng)力電池的核心技術(shù)，創(chuàng)造核心技術(shù)。“拼生產(chǎn)規(guī)模只是淺層次的競(jìng)爭(zhēng)，不斷提高自己的競(jìng)爭(zhēng)地位最重要的是掌握核心技術(shù)，而且有能力不斷創(chuàng)造核心技術(shù)。因此電池企業(yè)必須要以全球的視野生產(chǎn)一代、開(kāi)發(fā)一代、預(yù)研一代，確保始終站在世界的前沿。”他說(shuō)。這其中的關(guān)鍵的是要凝聚優(yōu)秀人才，保持足夠的研發(fā)投入。電池企業(yè)還要在國(guó)家支持下與高等院校、研究機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)展動(dòng)力電池的基礎(chǔ)研究。

　　產(chǎn)需矛盾將進(jìn)一步加劇

　　在動(dòng)力電池與上游材料的發(fā)展方面，鋰電池生產(chǎn)所需的鋰、鈷等上游材料近年來(lái)價(jià)格上漲迅猛，重要因素是動(dòng)力電池市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)，鋰、鈷等資源需求的急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，我國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池的出貨量達(dá)到了38GWh，占全球汽車(chē)動(dòng)力電池出貨量的65.4%。預(yù)計(jì)隨著新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展，鋰電池的產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，這同時(shí)也帶來(lái)對(duì)鋰、鈷等資源的巨大需求。

　　一個(gè)嚴(yán)峻的事實(shí)擺在眼前，即全球鋰、鈷、鎳資源呈現(xiàn)出寡頭壟斷的特征。中國(guó)鋰資源雖然豐富，但稟賦不佳，利用率相對(duì)較低，而鎳、鈷資源匱乏，對(duì)外依存度較高；從長(zhǎng)期來(lái)看存在著資源安全的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，鋰、鈷等上游材料的價(jià)格迅速上漲，而車(chē)企因?yàn)橘?gòu)置補(bǔ)貼的退坡需要轉(zhuǎn)移成本，這就使電池企業(yè)面臨著雙重壓力。對(duì)此，陳清泰建議國(guó)家應(yīng)該制定中長(zhǎng)期資源發(fā)展規(guī)劃，把鋰、鎳、鈷等作為戰(zhàn)略資源，加強(qiáng)資源的勘察、評(píng)價(jià)、開(kāi)采和資源回收利用工作。加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管，引導(dǎo)價(jià)格理性回歸，鼓勵(lì)企業(yè)在全球布局上游資源，以防上游資源壟斷導(dǎo)致的發(fā)展問(wèn)題。

　　北京汽車(chē)集團(tuán)有限公司總經(jīng)理張夕勇認(rèn)為，一方面要通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和突破，不斷提高電池能量密度等技術(shù)水平，另一方面要不斷挖掘新的電池材料，擺脫瓶頸制約。他預(yù)測(cè)，未來(lái)10年動(dòng)力電仍將以三元電池為主，同時(shí)向高鎳和新體系電池方向發(fā)展。

　　陳清泰還指出，從新型電池技術(shù)的布局來(lái)看，固態(tài)電池的發(fā)展值得關(guān)注。北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司總裁高原贊同這一觀點(diǎn)，他認(rèn)為，短期或中期內(nèi)固態(tài)電池可能實(shí)現(xiàn)突破。固態(tài)電池會(huì)用鋰金屬作為負(fù)極，提高能量密度。固態(tài)電池具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠解決當(dāng)前產(chǎn)業(yè)面臨的許多問(wèn)題。

　　回收和梯次利用意義重大

　　目前，我國(guó)電池回收利用技術(shù)還不太成熟，收購(gòu)網(wǎng)絡(luò)不太完善，管理措施不夠健全，支持政策不夠到位，商業(yè)模式和盈利模式尚待探索。我國(guó)應(yīng)加快電池回收再利用的體系建設(shè)，從戰(zhàn)略高度來(lái)布局動(dòng)力電池回收再利用體系，并制定相關(guān)的技術(shù)、安全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)動(dòng)力電池回收梯次利用企業(yè)的發(fā)展。另外，通過(guò)示范試點(diǎn)及財(cái)稅和非財(cái)稅政策，繼續(xù)推進(jìn)動(dòng)力電池回收和再利用的發(fā)展，并解決廢舊電池拆解、重組、測(cè)試和壽命預(yù)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。

　　在動(dòng)力電池與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系上，首先應(yīng)提高開(kāi)采技術(shù)水平，嚴(yán)控資源開(kāi)采項(xiàng)目，集中力量實(shí)現(xiàn)資源的高效率、低成本、低能耗、低污染開(kāi)發(fā)利用。其次，從發(fā)展階段看，最早投入市場(chǎng)的車(chē)載動(dòng)力電池已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入退役期，第一波規(guī)?；耐艘奂磳⒌絹?lái)，動(dòng)力電池的回收和梯次利用對(duì)環(huán)境保護(hù)全壽命周期的經(jīng)濟(jì)性、資源再利用具有重要的意義。目前越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始研究布局，處理好動(dòng)力電池回收和梯次利用對(duì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。

　　協(xié)同發(fā)展提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

　　未來(lái)，市場(chǎng)將進(jìn)一步向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中，小型、低水平的動(dòng)力電池企業(yè)將在競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)動(dòng)力電池配套企業(yè)已經(jīng)從2015年的大約150家降到2017年的100家左右，1/3的企業(yè)已經(jīng)被淘汰出局。從企業(yè)關(guān)系來(lái)看，電池企業(yè)與整車(chē)企業(yè)的關(guān)系已經(jīng)不僅是純粹的供需關(guān)系，越來(lái)越多的企業(yè)選擇更深層次的戰(zhàn)略合作。浙江電咖汽車(chē)科技有限公司董事長(zhǎng)張海亮認(rèn)為，應(yīng)讓動(dòng)力電池生產(chǎn)商從前端介入與整車(chē)廠共同參與研發(fā)設(shè)計(jì)，讓電池生產(chǎn)商充分了解主機(jī)廠的配套需求；整車(chē)企業(yè)需要拋開(kāi)整車(chē)廠與供應(yīng)商的固有關(guān)系，轉(zhuǎn)而成為密切配合的合作伙伴，共同推動(dòng)電池技術(shù)的迭代與進(jìn)化。云度新能源汽車(chē)股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理林密指出，從主機(jī)廠的角度來(lái)說(shuō)，作為一個(gè)新興企業(yè)，云度也在積極思考怎樣應(yīng)對(duì)即將到來(lái)的無(wú)補(bǔ)貼時(shí)代，以及在全球市場(chǎng)進(jìn)行布局，這些都需要整車(chē)企業(yè)與電池企業(yè)進(jìn)一步加強(qiáng)合作。

鋰離子電池有望為我們未來(lái)發(fā)展的道路帶來(lái)一場(chǎng)革命，但電動(dòng)汽車(chē)的電池將需要在合理的成本范圍內(nèi)以及重量/體積內(nèi)擁有高功率密度。在當(dāng)前最先進(jìn)的鋰離子電池中，石墨陽(yáng)極與包含過(guò)渡金屬氧化物材料的陰極配對(duì)，以允許鋰離子在電池充電和放電時(shí)可逆地脫/插層。但是，其中一種常用的過(guò)渡金屬是鈷（Co），其價(jià)格十分昂貴。然而降低Co含量和增加鎳（Ni）含量具有令人遺憾的副作用，即低電位下的氧的演變，這對(duì)電池的壽命會(huì)產(chǎn)生十分不利的影響。

現(xiàn)在來(lái)自德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員使用光子發(fā)射光譜技術(shù)證實(shí)：該單態(tài)氧（單態(tài)氧（Singlet oxygen，1O2），也稱(chēng)作單線態(tài)氧，是分子氧的順磁性狀態(tài)的一種通稱(chēng)，它不如分子氧的正常狀態(tài)——三重基態(tài)（Triplet oxygen）穩(wěn)定。單線態(tài)氧屬于活性氧（reactive oxygen），是普通氧（3O2）的激發(fā)態(tài)?？傋孕秊榱?，無(wú)順磁性。單線態(tài)氧雖不是自由基，但因解除了自旋限制所以反應(yīng)活性遠(yuǎn)比普通氧高。1O2在許多自由基反應(yīng)中可以形成）是產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)級(jí)聯(lián)的和不可逆轉(zhuǎn)電解質(zhì)氧化的反應(yīng)物種之一。Wandt等人將這一科研成果發(fā)表在了“Materials Today”雜志上。

“單態(tài)氧會(huì)經(jīng)歷雙分子輻射衰變，如果以足夠高的濃度產(chǎn)生，就會(huì)發(fā)出光子。”Anna T. S. Freiberg解釋道。“在對(duì)已知釋放氧的不同活性材料進(jìn)行充電的過(guò)程中，我們使用光電倍增管裝置測(cè)量了這種光子發(fā)射。”

當(dāng)單態(tài)氧被釋放時(shí)，它與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，用于消耗液體電解質(zhì)，并因此使電池變干。除了活性材料表面上的貧氧層的電阻之外，氣體形成還導(dǎo)致電池更高的內(nèi)部壓力并增加電池電阻。最后，電池分解的產(chǎn)物可以化學(xué)地侵蝕活性材料，導(dǎo)致陽(yáng)極處的過(guò)渡金屬溶解和陰極處活性鋰的損失。

“層狀過(guò)渡金屬氧化物在高電位/荷電狀態(tài)下的析氧歷史已經(jīng)有十多年了。”Freiberg指出。“但科學(xué)家們觀察到隨著這種氧氣的釋放，電解質(zhì)會(huì)發(fā)生分解，則是過(guò)去兩年內(nèi)的一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)。”

Freiberg及其同事的最新觀察結(jié)果是過(guò)渡金屬陰極材料在充電過(guò)程中有單態(tài)氧釋放的第一個(gè)明確證據(jù)，并解釋了伴隨的電解質(zhì)分解情況。

Freiberg說(shuō)：“有了這種在層狀過(guò)渡金屬氧化物充電過(guò)程中單態(tài)氧釋放的明確證據(jù)，我們對(duì)這些材料內(nèi)在老化機(jī)制的深入理解正在進(jìn)行中。”

研究結(jié)果表明：氧氣釋放的觸發(fā)點(diǎn)是電荷狀態(tài)，而不是潛在電位。穩(wěn)定鋰離子電池的晶格結(jié)構(gòu)和測(cè)試潛在電解質(zhì)對(duì)單態(tài)氧的敏感性，現(xiàn)在應(yīng)該是改善鋰離子電池壽命周期的有效途徑。有了這種新的認(rèn)識(shí)，我們可以探索和優(yōu)化富Ni的層狀過(guò)渡金屬氧化物陰極材料，將其用于電池應(yīng)用中，以取代目前高Co含量的選擇，因?yàn)镃o材料對(duì)于大規(guī)模商業(yè)化來(lái)說(shuō)太昂貴。