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深度观察：退役动力电池梯次利用还有多远？
近日，福建工信局、发改委等九部门联合印发《福建省开展新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设实施方案（2020-2022年）》。拟以宁德时代、中国铁塔、科华恒盛等一批企业为示范试点，开展动力电池回收梯次利用项目应用。根据工信部此前发布的通知，确定京津冀地区、山西省、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、江西省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、四川省、甘肃省、青海省、宁波市、厦门市及中国铁塔股份有限公司为试点地区和企业。北极星储能网统计，全国已有九个省市地区发布了动力电池回收梯次利用相关政策，并有150多家企业被选择为示范试点企业，率先开展相关研究应用及商业模式探索。表1：动力蓄电池回收梯次利用政策表2：动力电池回收梯次利用试点项目表3：动力电池回收梯次利用试点企业梯次利用商业化推广到底还有多远？来小康在《关于动力电池梯次利用的一些思考》文中指出：对于梯次利用电池，必须不断降低其状态评估、分选重组、系统集成等再制造过程的成本，同时在梯次利用阶段有良好的寿命特性，这样才能与新电池在经济性上具有竞争力。而若明确梯次利用的成本，则需健全电池梯次利用和回收以及相关市场机制的政策法规支持。随着电动汽车的使用，动力电池性能逐渐下降，当其不能满足电动汽车使用要求时，就要从电动汽车上退役下来；随着电动汽车销量的快速增长，未来几年动力电池的退役量也将快速增加， 2020年动力电池退役量将达20GWh，2025年超过90GWh。在退役动力电池中，很多还具有较高的剩余容量（额定容量的70-80%），这些电池经过重新的诊断、分选和重组后，有可能应用于使用工况更加温和的场景（低速电动车、电网储能、基站备用等），实现动力电池的梯次利用。动力电池的梯次利用，可以让其性能得到充分的发挥，提升动力电池的全寿命周期价值。尽管梯次利用看上去有很好的商业模式，但业内对此有着较为对立的评价，一种观点认为退役动力电池一致性差、剩余寿命短、安全风险高，不具备梯次利用的价值，应直接进行回收处理；另一种相对立的观点则认为对于退役动力电池，大多数可进行梯次利用，甚至认为将是电力储能的主力。一、退役电池能否梯次利用的判断准则动力电池经过长期车载使用后，退役时电池性能明显衰退，存在较高安全风险且剩余价值不明确，因此，在梯次利用前首先要判断哪些退役动力电池可以梯次利用。笔者认为针对退役动力电池能否梯次利用应该主要从两个方面来进行判断，一是退役动力电池是否能安全的梯次利用，二是该电池的梯次利用是否具有经济价值。1.1 退役动力电池梯次利用的安全性电池安全性是其工程应用中最重要的关注点，目前电化学储能和电动汽车采用的基本都是锂离子电池，这种电池以有机物为溶剂，即使是新电池，也可能由于制造过程的缺陷或使用不当而发生安全事故。对于退役动力电池，由于其内部枝晶生长、电解液消耗、晶体结构变化、界面阻抗增加等原因，其发生安全事故的风险变大；同时电池在电动汽车阶段的使用环境、工况不同，电池的容量保持率也不一致，这就造成退役动力电池安全事故的诱发因素和薄弱环节与新电池存在差异，使退役动力电池的安全性评估变得更加复杂。目前针对退役动力电池安全性评估尚无成熟标准化的方法，通常按照以下步骤来进行：首先对电池的外观进行检测，观察是否存在极耳断裂、鼓胀等物理缺陷；然后针对无明显物理缺陷的电池，依据动力或储能电池相关标准，抽样分析电池在极限条件下的状态；最后对不同状态的退役电池，抽样分析其自产热起始温度、热失控引发温度等特性。现有方法虽然可以剔除一些具有明显安全问题的电池（如鼓胀电池），但不能有效识别电池内部的安全隐患，同时抽样检测的比例也不好确定，比例过小不能准确反映整批次电池的安全状态，而比例过大使退役动力电池安全性评估的成本大幅度增加。退役电池在梯次利用过程中因其内部状态继续劣化，其安全隐患也在持续增加，因此，对于退役动力电池的安全性评估，不能只关注电池当前的安全状态，还应兼顾在梯次利用过程中电池安全状态的变化。1.2 退役动力电池梯次利用的经济性分析动力电池梯次利用的经济性分析应采用替代法，即采用退役动力电池替代铅酸电池或新的锂离子电池后，其净收益是否有所增加，其中净收益指梯次利用过程中的收益减去整个梯次利用过程中的成本。1.2.1 梯次利用成本分析梯次利用的成本主要包括电池采购成本、运输和储存成本、拆解成本、状态诊断成本、重组成本、运行维护成本、电池再回收成本等[7-8]；（1）电池采购成本；受多种因素的影响，如电池退役的剩余残值、退役动力电池的市场供应量、国家的相关政策等，目前没有统一的定价机制。（2）运输和贮存成本。退役动力电池回收、运送至电池梯次利用检测、重组中心的运输和贮存费用。（3）电池拆解成本：不同应用场景下的电池容量和电压等级不同，同时部分退役动力电池中一致性较差，因此需要对电池进行拆解所产生的费用。（4）状态诊断成本：电池容量、内阻、寿命等参数测试费用，设备折旧费用，场地费用等。（5）重组成本：电池箱体、电池管理系统、连接线、变流器、电池防护、消防器材等成本。（6）运行维护成本：包括梯次利用电池系统运行期间的维护，检修、更换故障部件等。（7）电池再回收成本。梯次利用后需要对废旧动力电池交由专业结构进行回收处理，目前磷酸铁锂电池回收价值较低，可能还需要支出一定的回收处理费用；三元电池由于含有贵金属，具有较高的回收价值，可以从回收环节中获利。目前梯次利用过程的成本存在较大的不确定性，主要体现在以下几个方面：电池采购成本受市场、政策、剩余容量和寿命等多种因素影响，价格相差较大；退役电池的成组方式不同、性能差异程度不一样造成在拆解环节的成本各不相同；受历史数据的完整程度、性能诊断方式等因素影响，在电池状态诊断环节的成本也会有所差异；由于电池之间的差异度不同、应用场景不同、管理策略不同等原因，造成退役电池的重组成本也不相同；最后，针对梯次利用电池储能系统的高效运维技术缺失，系统的运维成本不确定。因此，要明确梯次利用过程的成本，需健全电池梯次利用和回收的相关政策法规，构建完善的电池历史数据体系，突破电池状态诊断和寿命预测、高效重组和运维等关键技术，建立退役电池采购以及梯次利用后再回收市场机制。1.2.2 梯次利用收益分析对电池梯次利用阶段收益影响最大的是其剩余寿命，电池的剩余寿命可以分为日历寿命和循环寿命，在不同应用场景下对电池寿命的关注点不一样。目前在电网储能中退役电池较适合的应用场景是备用电源和调峰，备用电源主要关注电池的日历寿命，而调峰场景下更关注电池的循环寿命。中国电科院在研究中发现，对于生产年份较早（2012年以前）的动力电池，由于当时电池制造水平不高，退役后电池的剩余寿命不高，且一致性较差。2012年国内一线电池厂家制造的磷酸铁锂电池退役后，在电网调峰、容量备用等模拟工况下具有较好的寿命特性，在电网调峰模拟工况（室温0.5C、80%DOD）下电池寿命超过3000次；在容量备用模拟工况下依据衰退趋势推测，电池的使用寿命超过6年。1.2.3 梯次利用经济性分析动力电池梯次利用的经济性分析是在采用退役电池替代铅酸电池或新的锂离子电池后，分析替代前后的系统成本以及使用寿命，在此基础上评估梯次利用的经济性。在备用电源场景下，目前梯次利用电池系统成本（0.5-0.7元/Wh）略高于铅酸电池（0.4-0.5元/Wh），但在该场景下梯次利用电池的日历寿命更长，目前采用退役电池的经济性和铅酸电池相差不大；未来随着退役电池的成本下降和梯次利用阶段的寿命提升，在备用电源场景下采用退役电池的经济性会更好。在调峰场景下，由于近几年锂离子电池价格的快速下降，目前新电池储能系统的成本已降至1.8-2.0元/Wh，且在未来几年还会持续下降，因此，对于梯次利用电池，必须不断降低其状态评估、分选重组、系统集成等再制造过程的成本，同时在梯次利用阶段有良好的寿命特性，这样才能与新电池在经济性上具有竞争力。二、梯次利用时要考虑的关键问题退役动力电池在梯次利用前，首先要对其状态进行诊断，评估电池是否存在安全隐患，评测当前的容量（SOH）、内阻等参量，同时还要对电池在梯次利用阶段的衰退趋势进行预测，判断电池的剩余寿命；在此基础上依据电池的状态进行分选重组，同时为其选取合适的应用场景，最大化电池在梯次利用阶段的价值。2.1 退役动力电池状态的诊断退役动力电池的状态诊断包含三部分内容，一是评估电池当前的容量、内阻等参量，二是判断电池有无安全隐患，三是预测电池在梯次利用过程中的衰减趋势；其核心是以一种经济性的方式实现上述诊断。目前退役的动力电池依据历史运行数据的完整程度可分为两大类：一类是具有完善的电池在车载使用的阶段的运行数据，称之为“白箱”。针对这类电池，首次可通过历史数据分析来评估电池的剩余容量、内阻等当前状态，其次根据电池在车载使用过程中有无过充电、过放电、过热等滥用情况的发生以及退役时是否有鼓胀等问题来判断电池的安全状态，最后依据电池车载阶段充放电过程中的参数变化规律，来预测电池的衰减趋势。这种诊断方法速度快、成本低，对动力电池容量的评估比较准确，同时对电池的剩余寿命预测也很有帮助；但该方法目前在电池内部安全隐患的识别上还不是很有效。另一类是退役动力电池的历史运行数据不完整或完全缺失，称之为“黑箱”。针对这类电池的状态，目前有两种诊断方法：一是对电池模块或电池包进行几次完整的充放电，记录电池的电压、温度等参量的变化情况，分析单体之间的一致性；然后对退役动力电池进行抽样，分析电池在滥用条件下的安全性能和储能工况下的衰退特性；这种方法虽然能准确掌握退役动力电池的容量、内阻等状态以及单体之间的状态差异，但这种方法周期长、占用设备多，同时安全试验还破坏了电池，因此诊断成本较高。另一种方法是选取几个可快速测量的电池特征参量（开路电压、交流内阻等），通过对这些参量的快速评测来诊断电池的状态；这种诊断方法速度快、设备成本较低，但由于选取的特征参量与电池状态之间的关系尚不完全明确，通常诊断结果误差较大。退役动力电池的内部安全隐患隐蔽性强，无论是针对“白箱”的历史数据分析法，还是针对“黑箱”的充放电法或特征参量法，对电池内部安全隐患的判断都不够准确；同时由于退役动力电池与新电池的状态有较大差异，还需要分析充放电倍率、充放电深度、充放电温度、环境温度等使用条件对电池性能的影响，明确电池在梯次利用阶段的使用边界条件。未来随着历史数据的日趋完善以及数据分析技术的不断进步，基于“白箱”的数据分析法加上电池安全、寿命等关键性能的抽样分析有望以较低成本来实现退役动力电池状态的准确诊断。2.2 退役动力电池重组和应用场景界定退役动力电池之间的差异明显大于新电池，在重组时要根据电池之间的差异采取有效的均衡策略；相比新电池，退役动力电池的内阻显著增大，同样使用条件下的产热量也更大，低温下的充放电性能变差，在重组时要根据环境温度采用有效的温度控制策略，避免电池长期在高温（40℃以上）或低温环境下（0℃以下）运行；退役动力电池安全失效风险增大，在重组时要结合应用场景采取必要的安全防护和消防措施。电池梯次利用存在多种潜在应用场景，不同应用场景对电池的状态以及一致性要求也不相同，电池在不同应用场景下的衰退规律也有明显的差异，因此，在进行退役动力电池重组时，要根据电池的状态、电池之间一致性以及不同场景的衰退趋势，为其选取合适的应用场景[9]。三、应该做的工作虽然未来几年动力电池退役量将快速增加，且梯次利用时具有多种潜在应用场景，但目前尚不能对大规模开展动力电池梯次利用给予明确的定论，这是因为：一是退役动力电池的状态评估、分选、管理等关键技术研究还不够深入，造成梯次利用过程中的再制造成本较高；二是新电池成本的持续下降使采用梯次利用电池的低成本优势变小。因此，对于动力电池的梯次利用，未来应在以下几个方面重点开展工作。一是突破退役动力状态评估、安全隐患识别、剩余寿命预测、电池重组和管理、系统集成和运维等关键技术，其中重点是电池安全隐患识别；分析梯次利用过程中状态评估、分选重组、系统集成和运维等环节的投入，利用上述关键技术降低梯次利用全过程的费用，其中重点是明确各环节的成本；掌握电池在梯次利用阶段的性能衰退趋势和安全状态演变规律，明确不同状态电池适用的应用场景以及边界使用条件，其中重点是根据电池状态为其选取合适的场景。二是完善动力电池数据采集、存储体系，使其在退役时是一个历史数据完整的“白箱”，同时优化基于历史数据的电池状态诊断方法，提升电池状态、安全隐患以及剩余寿命评估的准确度。三是在不同应用场景下开展梯次利用电池的小规模工程应用，分析在实际工程应用中电池的状态以及性能变化规律，完善和优化动力电池梯次利用的关键技术。四是开展退役三元电池的寿命、安全等性能的评价，掌握三元电池在梯次利用过程中的性能演变规律，研判退役三元电池的梯次利用的可行性，避免在三元电池梯次利用的决策上产生失误。待上述几项重点工作基本完成后，才宜开展梯次利用动力电池的大规模工程应用。
来源：北极星储能网
中国铁塔：2020年拟集采备电用磷酸铁锂蓄电池组产品2GWh
继中国移动集采之后，3月11日中国铁塔对外发布招标公告，2020年拟集采备电用磷酸铁锂蓄电池组产品2GWh，需求满足期为一年。中国铁塔股份有限公司2020年备电用磷酸铁锂蓄电池组产品集约化电商采购项目采购公告中国铁塔塔股份有限公司2020年备电用磷酸铁锂蓄电池组产品集约化电商采购项目（项目编号：ZB-2002C084D0005-AJC010）已批准，采用集约化电商采购方式，由总部统一确定中选供应商，各地市分公司根据总部分配的供应商及份额进行下单采购。本项目已具备采购条件，采购人为中国铁塔股份有限公司及其下属子公司、分公司，采购支撑机构为中国通信建设集团有限公司，建设资金由采购人自筹，项目资金已落实，现诚邀潜在供应商参加本项目的采购应答。具体安排如下：1. 采购范围1.1 采购内容（1）采购内容本次采购的产品型号及预估规模具体如下：本次采购周期为1年，采购规模的预估量为2.0GWh，采购规模是采购人根据目前可预估的建设需求进行合理预估的结果，实际采购量以最终订单为准。（2）交货地点：甲方指定地点。1.2 中选供应商数量及份额中选人数量为5个，每个中选人对应的中选份额如下：2. 资格条件2.1 申请人资格要求2.1.1 申请人应为中华人民共和国境内法律上和财务上独立的法人，合法运作并独立于采购人和认证代理机构。申请人的营业执照中的经营范围应覆盖本次采购的同类锂电池产品的生产。2.1.2 申请人注册资本应不低于3000万元人民币或者等值货币，且申请人2018年度期末资产总额应不少于1亿元人民币或者等值货币(按照中国人民银行在认证申请文件递交当日公布的汇率中间价换算)。2.1.3 申请人的法定代表人或负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同申请人，不得参加同一标包或者未划分标包的同一项目应答。2.1.4 申请人须为增值税一般纳税人，且须承诺为本项目开具符合规定的增值税专用发票。2.1.5 申请人须通过质量管理体系（ISO9000系列）认证，并具有合法有效的认证证书，认证范围包括认证同类锂电池产品的生产或制造。2.1.6 申请人须通过环境管理体系（ISO14000系列）认证，并具有合法有效的认证证书，认证范围包括认证同类锂电池产品的生产或制造。2.1.7 申请人须通过职业健康安全管理体系（OHSAS18000系列或ISO45000系列）认证，并具有合法有效的认证证书，认证范围包括认证同类锂电池产品的生产或制造。2.1.8 申请人须具有自2018年1月1日至2020年3月11日累计不低于5000万元人民币（含税）的磷酸铁锂电池组（仅限于备电类、储能类、动力类）的销售业绩，不包含单独电芯的销售业绩。有效业绩仅限于申请人与最终用户之间签订的销售协议。2.1.9 申请人须具有磷酸铁锂电池组的生产能力（含磷酸铁锂电芯自主生产能力）。2.1.10 不接受联合体。2.1.11 不接受代理商。2.1.12 不得存在的情形：①被责令停业或破产状态的；②财产被重组、接管、查封、扣押或冻结的；③在最近三年内有违法行为或被媒体曝光且在社会上造成恶劣影响的；④产品在使用过程中出现过重大质量问题且未妥善解决的；⑤在最近三年内有骗取成交、严重违约、重大工程质量或者安全问题的；⑥为“信用中国”网站(http://www.creditchina.gov.cn)中列入失信被执行人的。2.2产品资格要求2.2.1 来自中华人民共和国或是与中华人民共和国有正常贸易与往来的国家或地区的产品。2.2.2 申请人必须提供本公告1.1条款要求的所有系列规格的产品。2.2.3 须满足技术规范书的所有条款。2.2.4 须通过采购人组织的产品入网检测。2.3法律法规规定的其他要求。3.集约化采购方式本项目集约化采购分为书面资格审查、产品入网检测、报价和成交四个阶段，书面资格审查通过的供应商进入产品入网检测阶段，产品入网检测合格的供应商进入报价阶段（审查标准和内容详见采购文件第三章“评审办法”）。最终依据第三章第2.2条款规定的评分指标项和评分标准进行评分，按照综合评分由高到低的顺序推荐中选人。4. 采购文件的获取本项目通过比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/）免费发售电子版采购文件。具体如下：4.1电子版采购文件获取时间：2020年3月11日至2020年3月16日（北京时间，下同）。4.2采购文件获取方式：凡有意参与的申请人，请按以下步骤顺序进行操作，获取采购文件：4.2.1 登录比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/）进行项目采购文件的注册申领。首先点击【比选项目-公开比选注册申领】填写项目联系信息，再点击【比选项目-资格预审-资格预审文件领取】购买及下载采购文件。4.2.2 已在该平台注册过的申请人请直接登录系统进行采购文件的注册申领；未在平台注册的申请人人请先进行注册，注册获取登录账号后登录系统进行采购文件的注册申领，注册方法详见本公告“6.申请人注册”。4.2.3 获取文件操作详见《供应商操作手册》，请登录比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/），在“会员帮助文档-操作手册”界面下载。4.3 采购文件费：免费。5. 应答文件的递交5.1 电子应答文件的递交：本项目实行电子采购，申请人通过比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/）递交电子版应答文件。5.2 电子应答文件递交截止时间为：2020年3月25日9时30分（北京时间）。产品入网检测时间根据第一阶段书面资格审查情况另行通知。5.3 电子采购规则：5.3.1申请人的电子版应答文件是经过CA证书加密后上传递交的，任何单位或个人均无法在应答文件递交截止时间之前查看或篡改，不存在泄密风险。5.3.2申请人在应答文件递交截止时间前可以多次递交电子应答文件，后一次递交的文件将自动替换前一次的文件，且前一次递交的文件将彻底删除。5.3.3申请人因系统故障无法上传电子应答文件的，应至少在应答文件递交截止时间前2个工作日联系比德电子采购平台技术支撑人员协调处理。应答文件递交截止时间未完成电子应答文件上传的，视为撤回应答文件。应答文件递交截止时间后，电子应答文件将无法上传。5.3.4出现以下情形之一时，不予接收应答文件：（1）逾期通过比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/）递交的；（2）未按照本公告要求获得本项目采购文件的。6. 申请人注册6.1 平台注册有意参与本项目应答的申请人请完成比德电子采购平台注册后申领本项目采购文件。（1）已在比德电子采购平台完成注册但忘记密码的申请人，打开比德电子采购平台首页（http://www.bdebid.com/），点击“忘记密码”，按照网页要求提供相关文件，重置密码。（2）未在比德电子采购平台完成注册的申请人，请登录比德电子采购平台首页的“操作指南”（http://www.bdebid.com/zgtjweb/bzzx/004001/），下载《业务系统用户注册登录操作手册》查看注册说明进行供应商注册。6.2 CA证书办理（1）首次比德电子采购平台进行电子应答的申请人须获取CA证书，已持有CA证书的申请人应确保CA证书有效。申请人请在采购文件发售截止时间之前及时办理CA证书，避免影响正常应答。CA证书售价200元人民币，售后不退，证书自发售之日起365天内有效。证书失效后可进行续签，续签金额为150元人民币，续签需保证CA完整可用。（2）申请办理CA证书的操作说明，请登录比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/），在“业务管理”-“会员帮助文档”界面下载《供应商注册及CA申请手册》。（3）新型冠状病毒肺炎疫情防控期间，请申请人考虑物流因素，至少在电子应答文件递交截止时间前6日内完成CA的申领。因申请人或物流因素导致无法及时获取CA的，一切责任由申请人承担。6.3 平台操作咨询针对申请人注册、获取采购文件、上传应答文件等网上操作相关技术的咨询，请直接拨打比德电子采购平台技术支撑人员联系电话：刘恒18204540510、毛瑛倩18810300153；CA证书办理及供应商注册联系人朱小闪 15201684300、彭卉迪 15801626470。联系支撑人员前请确认已认真阅读过《操作手册》中的文件。项目相关问题请联系本公告“8.联系方式”中的采购支撑单位联系人。7. 发布公告的媒介本采购公告同时且仅在在中国招标投标公共服务平台（http://www.cebpubservice.com/）、中国铁塔在线商务平台（http://www.tower.com.cn/）、比德电子采购平台（http://www.bdebid.com/）上发布，其他媒介转载无效。8. 联系方式采购人：中国铁塔股份有限公司联 系 人：李宝生电 话：010-68708610采购支撑单位：中国通信建设集团有限公司联 系 人：尹一杰、王有红电 话：16601181377电子邮件：yinyijie.zgtj@chinaccs.cn、wangyouhong.zgtj@chinaccs.cn采购支撑单位：中国通信建设集团有限公司2020年3月11日
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福建印发动力电池回收利用体系建设实施方案（2020-2022年）
近日，福建工信局、发改委等九部门联合印发《福建省开展新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设实施方案（2020-2022年）》。方案指出鼓励开展退役电池梯次利用，鼓励梯次利用企业自建、共建、共用退役及报废电池回收渠道，开展异型异容电池组合梯次利用技术及模式研究创新梯次利用商业模式，建设商业化服务平台，探索线上交易、线下交货的电池残值交易。方案明确2020年1月底前，研究制定动力蓄电池回收利用工作方案、启动试点工作。2020年到2021年，初步建成福州、厦门、泉州等新能源汽车主要使用集中地的动力蓄电池回收服务网点，形成一批可推广借鉴的梯次利用示范项目。2022年初步建成该省新能源汽车动力电池回收利用体系。原文如下：关于印发《福建省开展新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设实施方案（2020-2022年）》的通知闽工信法规〔2020〕32号各设区市工信局、发改委、科技局、财政局、生态环境局、交通运输局、商务局、市场监管局、税务局，平潭综合实验区相关部门：为贯彻落实《国务院办公厅关于印发生产者责任延伸制度推行方案的通知》（国办发〔2016〕99号）和工业和信息化部等七部委联合印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》（工信部联节〔2018〕43号文）要求，推动我省新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设，现将《福建省新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设实施方案（2020-2022年）》印发给你们，请结合实际抓好贯彻落实。福建省工业和信息化厅福建省发展和改革委员会福建省科学技术厅福建省财政厅福建省生态环境厅福建省交通运输厅福建省商务厅福建省市场监督管理局国家税务总局福建省税务局2020年2月17日福建省新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设实施方案(2020-2022年)为全面贯彻党的十九大精神，落实《国务院办公厅关于印发生产者责任延伸制度推行方案的通知》（国办发〔2016〕99号）和工业和信息化部等七部委联合印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》（工信部联节〔2018〕43号文），扎实开展我省新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作，推动新能源汽车产业持续健康发展，现结合我省实际，制定本方案。一、指导思想以习近平生态文明思想为指导，牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，推动落实生产者责任延伸制度，建立健全新能源汽车动力蓄电池回收利用体系，逐步形成责任明确、规范有序、监管有力的激励约束机制，为我省生态文明试验区建设做出贡献。二、基本原则统筹推进，上下联动。注重提升各主管部门管理和服务的系统性、整体性，切实加强业务指导和政策支持，充分调动各地的积极性和主动性，加强制度衔接，有效整合各方资源，构建纵横协同、上下联动一体化联合推进机制。政府引导，市场运作。发挥政府规划引导和政策支持作用，以满足市场需求和资源利用最大化为目标，引导企业积极参与动力蓄电池回收利用体系建设，推动商业模式创新，为动力蓄电池回收利用产业化发展构建良好市场氛围。建章立制，规范发展。建立健全动力蓄电池回收利用的地方性法规和标准，规范回收利用各环节，促进行业规范发展。加强对市场参与主体的监管，相关主管部门各司其责，督促企业按照法律法规、政策及标准从事回收利用相关活动。三、工作目标到2022年，全省动力蓄电池生产、使用、贮运、回收、利用、报废和拆解等各环节的管理水平和技术能力初步建成，具备相应的梯次利用技术和残余物质无害化处置技术，合理布局电池回收、处置及拆解网点，形成有效的回收利用商业模式，建成一系列示范项目，实现对动力蓄电池的全生命周期监管，厦门市形成回收利用的典型经验和模式。四、适用范围本方案的动力蓄电池是指为机动车运转提供动能，具备多次充放电功能的储能设备，主要包括锂离子动力蓄电池和金属氢化物镍动力蓄电池等，不包含铅酸蓄电池。五、责任主体和范围新能源汽车整车生产（进口）企业、动力蓄电池生产（进口）企业、动力蓄电池梯次利用企业等依法对其终端产品承担废旧产品回收利用、信息公开、生态设计、使用再生原料等生产者延伸责任。动力蓄电池生命周期全流程（生产、使用、贮运、回收、利用、报废和拆解）相关企业应严格按照工信部《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》，建立健全企业内部溯源管理体系，建立相应的电池台账，在溯源管理平台申请账号，及时上传溯源信息并确保真实准确。六、主要任务（一）加强动力蓄电池生产及使用管理1.生产环节方面。动力蓄电池生产企业应严格按照国家法律法规要求开展安全环保生产工作，推动电池结构易回收拆解、绿色设计，选用环境友好型、可资源化利用及再生材料，提升原材料和零部件绿色低碳属性，优化产品结构和功能组合，实现电池标准化、通用化、清洁化生产制造。电池生产企业必须对所生产的电池进行编码，并在电池说明书中明确标识电池编码和电池结构、主要材料、拆解技术等信息。电池生产企业应对相关企业开放电池控制系统接口和通讯协议等利于回收的信息。宁德时代新能源科技股份有限公司（以下简称宁德时代）、福建猛狮新能源科技有限公司（以下简称福建猛狮）、福建巨电新能源股份有限公司（以下简称福建巨电）、福建冠城瑞闽新能科技有限公司（冠城瑞闽）等示范试点企业率先开展试点。2.使用环节方面。新能源汽车生产企业（含进口企业）应符合道路机动车辆生产企业及产品准入管理及强制性产品认证的相关规定，主动公开电池结构、主要材料、拆卸、拆解及贮存等技术信息，并在汽车用户手册和其网站上公布电池维保回收点名单、联系方式及回收要求等相关信息。销售商、维保网点及电池租赁商应在车辆销售、电池维修或更换后及时向汽车生产企业报送信息。在为新能源汽车更换电池时，维保网点应按照“换一收一”的方式对退役电池进行更换，核实车主信息并记录电池的置换信息。（二）建设动力蓄电池回收服务网点及回收能力1.回收服务网点方面。在我省销售新能源汽车的生产企业及梯次利用企业应按工信部《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》相关要求开展回收服务网点建设和运营工作。在我省销售新能源汽车的生产企业在开展销售的设区市建立收集型回收服务网点，在保有量达到8000辆或收集型回收服务网点的贮存、安全保障等能力不能满足废旧动力蓄电池回收要求的设区市建立集中贮存型回收服务网点，负责所销售新能源汽车动力蓄电池的维修、更换及回收。梯次利用企业应在梯次利用电池所在设区市建立收集型回收服务网点，可与新能源汽车生产企业共建、共用回收服务网点。回收服务网点建设应满足相关法律法规政策要求，在营业场所显著位置设置提示性信息。回收服务网点应核实退役及报废电池的信息，并对回收的电池进行检测、分级、储存，按相关要求运送到综合利用或拆卸拆解企业。落实生产者责任延伸，电池生产企业应提供必要的技术支持参与回收服务网点建立。我省试点地区及企业应充分结合各自产业基础和特点，合理构建电池回收服务网点，实现退役和报废电池的集中回收和综合利用，提高回收利用效率。2.回收能力方面。鼓励汽车生产企业、动力蓄电池生产企业、报废汽车回收拆解企业、综合利用企业、第三方检测机构等通过多种形式，遵循责权利一致的原则，分担共享，分工合作，共建、共用电池回收渠道，形成回收能力，构建电池检测及分级能力。涉及电池贮运环节的相关企业和网点应按照《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》《废电池污染防治技术政策》《废蓄电池回收管理规范》《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》等国家标准及政策要求，建立完善的贮运管理制度，保证安全收集、贮存和运输。新能源汽车生产企业应按照要求做好动力蓄电池的回收能力建设。（三）规范动力蓄电池报废及拆卸拆解行为1.规范报废行为。正常报废的新能源汽车，车辆所有人应送至报废汽车回收拆解企业，由其拆卸动力蓄电池并及时交由综合利用企业处理。回收拆解企业应通过管理平台登记车辆注销信息和退役及报废电池回收信息。因交通意外导致电池损毁的新能源汽车，车辆所有人凭保险公司或交警出具的相关证明由新能源汽车生产、销售企业在管理平台注销电池信息。达到报废标准的电池，车辆所有人应到维保网点按照“换一收一”的方式对报废电池进行更换。2.规范拆卸拆解行为。报废机动车回收拆解企业应在取得相应资质后，按照《车用动力电池回收利用拆解规范》及新能源汽车生产企业和动力蓄电池生产企业提供的技术规范进行拆卸拆解，建立拆卸拆解台账，记录退役及报废电池的接收量、种类、贮存量、拆卸拆解量及流向等信息，并上报平台。车辆所有人将废旧蓄电池移交给无拆卸拆解资质的单位和个人，私自拆卸拆解电池而造成环境污染或安全事故的，应承担相应责任。（四）建立退役及报废动力蓄电池综合利用产业体系1.鼓励开展退役电池梯次利用。开展梯次利用的企业应符合相关安全、环保与技术要求，建立电池处置台账，确保电池可溯源追踪。鼓励梯次利用企业自建、共建、共用退役及报废电池回收渠道，开展异型异容电池组合梯次利用技术及模式研究，加强大数据、物联网等信息化技术应用，创新梯次利用商业模式，建设商业化服务平台，探索线上交易、线下交货的电池残值交易。中国铁塔股份有限公司福建省分公司（以下简称中国铁塔）、龙海协能新能源科技有限公司（以下简称龙海协能）、厦门科华恒盛股份有限公司（以下简称科华恒盛）等示范试点企业率先开展试点。2.实施报废电池再生利用。实施再生利用的企业应符合相关安全、环保与技术要求，建立电池处置台账，采用节能、环保、清洁、高效的技术和工艺开展废旧电池无害化处置和提纯冶金处置。支持再生利用企业开展有价元素高效提取、材料性修复、残余物质无害化处置等先进技术攻关。严格按照新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件合理布局报废电池拆解及再生利用处置企业，促进商业模式创新及标准制定，实现动力电池拆解和再生利用的无害化处置。宁德时代、国投福建城市资源循环利用有限公司（以下简称国投福建）、厦门钨业股份有限公司(以下简称厦门钨业)、福建常青新能源科技有限公司（以下简称常青新能源）、福安青美能源材料有限公司（以下简称青美能源）等示范试点企业率先开展试点。3.建立第三方评价体系。建立第三方评价标准体系，重点开展电池安全和余能检测、残值评估的标准和技术研究，统一废旧电池的残值性能标准，推进检测技术能力建设，探索形成公平公正的价格评估体系，实现过程监管的检测评价服务。中国铁塔、龙海协能、科华恒盛和中国质量认证中心(以下简称质量认证)等示范试点企业率先开展试点。（五）推进先进技术研发及应用1.推动梯次利用关键技术研发。大力推进电池模块的快速检测、分选技术和装置的研究，建设智能化分选生产线；研究建立多种电池组串混合应用模型及系统，满足多种目标系统的需求；加大对电池状态的跟踪和预测研究，建立梯次利用防火、防毒、防爆安全机制及系统，提高安全性。中国铁塔、龙海协能、科华恒盛等示范试点企业率先开展试点。2.加大再生利用关键技术应用。鼓励开展自动拆解、机械分选、材料修复、高温热解、化学萃取、湿法冶炼等电池再生利用技术研究，重点攻关残余物质无害化处置等先进技术，支持建设示范生产线，开展钴、镍等贵金属的浸出和高效提取。厦门钨业、国投福建、常青新能源、青美能源等示范试点企业率先开展试点。（六）探索建立循环回收地方标准鼓励和支持企事业单位积极参与动力蓄电池循环回收领域国家标准、行业标准的制修订工作，加快研制循环回收标准体系。结合福建行业、企业及技术现状，加强共性技术和应用创新的成果转化，研究制定完善电池回收利用过程的安全、环保、循环回收标准和技术规范。七、实施进程以省内具有行业影响力和技术能力的单位和企业牵头，共建动力蓄电池回收利用体系，落实产品绿色设计、溯源系统、维护回收服务网点、技术开发、第三方评估等试点工作。2020年1月底前，研究制定动力蓄电池回收利用工作方案，启动试点工作。2020年到2021年，稳步推进试点工作，初步建成福州、厦门、泉州等新能源汽车主要使用集中地的动力蓄电池回收服务网点，形成一批可推广借鉴的梯次利用示范项目，指导建设4-5个电池拆解及再生利用示范项目，突破一批关键共性技术，研究制定循环回收地方标准，形成有效的回收利用能力和成果。2022年，在总结试点工作成效和问题的基础上，深化推动各项工作，初步建成我省新能源汽车动力电池回收利用体系。八、保障措施（一）加强组织领导建立新能源汽车动力蓄电池监管回收利用体系建设工作协调机制，由省工信厅牵头，发改委、科技厅、财政厅、生态环境厅、交通运输厅、商务厅、税务局、市场监管局及福建省汽车工业集团、上汽集团福建分公司、重汽海西汽车公司和中国铁塔等按职责分工开展工作，加强部门间协调联动。省工信厅牵头制定动力蓄电池回收利用试点工作实施意见，组织和建立动力蓄电池市场化回收和利用模式，指导企业采用节能、环保、清洁、高效的技术和工艺开展电池综合利用。会同省级相关部门监督企业在溯源管理平台如实登记电池流转信息，实现电池全生命周期信息可追踪，保证电池各环节信息可追溯。省工信厅对动力蓄电池回收利用中有不良信用行为，严重失信的企业，建立失信名单。省发改委依法归集失信名单，牵头有关部门对被列入严重失信名单的主体依法实施失信联合惩戒。省科技厅鼓励支持企业和高校、科研院所共同开展动力蓄电池梯次利用与再生利用关键共性技术研发攻关，加强电池回收利用体系的技术供给。省财政厅和省税务局落实好各项税收优惠政策，支持动力蓄电池回收体系建设。省生态环境厅指导督促各地加强新能源汽车动力蓄电池生产、退役及报废动力蓄电池综合利用处置企业日常环境监督检查，指导督促各地落实排污许可证等环境管理要求，监督企业做好污染防治工作。省交通运输厅指导各地交通运输部门配合工信等部门建立信息共享机制，督促各地交通运输部门依法加强危险货物道路运输企业监管。省商务厅指导报废汽车回收拆解企业将废旧动力蓄电池交售给有资质的动力电池综合利用企业，同时做好电池信息上传工作。省市场监管局配合国家市场监管总局加强对动力蓄电池质量的监管，指导企业参与动力蓄电池回收利用相关的标准制定工作。福建省汽车工业集团、上汽集团福建分公司及重汽海西汽车公司作为我省新能源汽车发展的主导企业，牵头组织权属企业和参股企业建立省级动力蓄电池回收和利用体系。中国铁塔作为我省动力蓄电池梯次利用的主要企业，在退役电池梯次利用中发挥引导作用，依托其电池综合管控监测平台，探索牵头相关单位建设省级监测平台。（二）组建产业联盟组织引导我省新能源汽车生产企业、动力蓄电池生产企业、销售企业、综合利用企业、科研机构、检测认证机构、高等院校等建立动力蓄电池回收利用产业联盟，研究推进电池回收利用体系和信息系统建设，推动合作模式、标准体系、第三方评价体系、关键技术创新及应用，促进产业健康有序发展。鼓励产业联盟探索建立动力蓄电池回收利用押金制度。可借鉴国外行业协会的经验和办法，探索对在我省销售新能源汽车的动力蓄电池按照单位千瓦时计提电池回收处理押金，提升电池回收利用的市场化运营。（三）加大政策支持充分利用现有政策措施和资金渠道，加大对新能源汽车动力蓄电池回收利用体系建设的支持力度，积极争取中央资金对试点建设项目的资助。探索制定促进电池回收利用的激励机制，在政策、资金、项目等方面对试点地区、企业倾斜，推动试点地区、企业按期完成试点方案目标、重点任务和具体计划。探索融资创新方式，积极吸引社会、产业和金融资本投入，拓宽电池回收企业、综合利用企业及相关主体的融资渠道，加强对报废汽车回收拆解行业的支持。省工信厅会同省财政厅制定相应的支持政策及措施，省工信厅统筹安排新能源、节能与淘汰落后产能等专项资金对电池回收利用技术研究、标准制定及梯次利用产业化给予重点扶持。省生态环境厅对电池再生利用企业布局、选点、排污许可给予政策支持，统筹安排小流域影响处置、监管能力等专项资金对电池再生利用产业化给予扶持。省发改委和科技厅加大技术研发投入，组织开展电池回收利用关键共性技术研发攻关，鼓励支持相关方积极承担国家和省级科技计划项目，加强高水平创新平台建设和人才培养。（四）建立监督与失信惩戒机制1.建立健全动力蓄电池回收利用体系监督管理与失信惩戒制度，督促各相关企业严格按照法规、政策及标准从事电池回收处理相关活动。按国家动力蓄电池产品溯源信息系统建设的要求，对企业溯源信息采集及上传责任的履行情况实施监督管理，确保电池产品来源可查、去向可追、节点可控。（省工信厅、发改委、商务厅等负责落实）2.实施动力蓄电池回收利用试点单位征集和管理，将我省从事动力蓄电池生产、使用、回收及利用工作的相关企业单位纳入试点名单，实行名单动态更新。试点单位应定期向牵头部门报送电池回收利用工作情况。（省工信厅、商务厅等负责落实）3.尝试探索建立动力蓄电池生产者责任制度，委托第三方机构对各类企业责任目标完成情况进行核查，将责任履行度高、社会贡献突出的企业纳入白名单，将连续两年未完成履行责任的严重失信企业进行跨部门联合惩戒，对未按安全规范和环保要求进行电池回收处理导致安全事故和环境污染的企业，按照有关法律法规追究责任。（省工信厅、生态环境厅等负责落实）（五）加强宣传引导充分利用电视、广播、报纸、网络等媒体，大力宣传动力蓄电池回收利用的相关政策以及电池回收利用的必要性和重要性，增强公众对电池的安全风险和环境危害的认识，培育企业与个人积极参与电池回收利用的意识，营造良好社会舆论氛围，充分发挥社会监督作用，形成绿色发展、高质量发展的共同行动。
来源：福建省工信厅
三星开发出全固态电池：能量密度900Wh/L
科学家、大企业长期致力于寻求电池技术突破，在最新一期的顶级刊物Nature Energy中，三星高等研究院和三星日本研究所联合发表了固态电池最新进展。这种高性能且长效的全固态电池，相较于锂离子电池，有着更高的能量密度，从而为更大的容量带来可能性，且更安全。此前全固态电池普遍使用锂金属做阳极，然而时间长了容易引发树枝分叉效应，影响寿命和安全性。此次，三星研究人员探索出了银碳（Ag-C）纳米化合阳极层，同样实现了更大的容量、循环寿命以及安全性。据悉，银碳化合层厚度仅5微米，却将电池能量密度提至900Wh/L。原型电池的体积比同样容量传统锂离子电池缩小50%。三星对全固态电池的预期是率先用于电动汽车领域，原型产品单次充电可达到800公里续航，循环次数高达1000次。
来源：驱动之家
欧洲2030年电池计划
Part I:“电池2030+（BATTERY 2030+）”背景《电池2030+（BATTERY2030+）》是一项大规模的欧洲长期研究计划，为欧盟委员会提出的战略能源技术计划（SET-plan）的想法之一，旨在联合欧洲整体解决未来电池研发过程中所面临的各项挑战，克服重重阻力达成宏大的既定的电池性能目标。研究内容以“化学中性途径（chemistry neutral approach）”为导向，基于现有或未来多种不同类型的电池化学物质，通过缩小各自之间的差距来发挥其全部潜力以实现电池的实际能力和理论极限。理念上基于给欧洲电池企业乃至全球电池企业的价值链提供新的发展和支持，比如从原材料到先进材料的发展，到电池和电池包的设计制造，电池寿命终止后的回收利用和电池实际应用场景等。除此之外，《电池2030+》的长期发展路线图也充分地弥补了欧洲电池内部的中期研究和创新工作–欧洲技术和创新平台（ETIP）。因此，欧盟希望借助于《电池2030+》来推动欧洲为期10年的大规模努力以促进电池领域的变革性发展。不断提出新的研究方法和开拓新的创新领域，实现安全的超高性能电池开发，最终实现欧洲社会2050年前不再使用化石能源（如图1所示）。2019年3月，欧盟启动《电池2030+》协调和支持行动，以确定计划的研发路线图。本次发布的《电池2030+》研发路线图第二版草案经讨论修改后，将于2020年2月底提交给欧盟委员会。图1. 《电池2030+》的长期愿景及使命Part II:“电池2030+”计划目标《电池2030+》的总体目标是实现具有超高性能和智能化的可持续电池功能以适用于每个应用场景。所谓超高性能，是指能量和功率密度接近理论极限，出色的使用寿命和可靠性，增强安全性，环境可持续性和可扩展性，以实现具有竞争力成本的大规模化生产电池。第一个重要挑战是达到最好的电池性能，因此发现新材料和新化学体系的开发过程必须加快。《电池2030+》提出电池界面基因组（BIG）–材料加速平台（MAP）计划，将采用人工智能（AI）大幅减少电池材料的开发周期。第二个重要挑战是延长单体电池和电池系统的使用寿命和安全性。寿命和安全都对未来电池的大小，成本和接受度具有关键性影响。为了实现第二个挑战，《电池2030+》提出了两种不同且互补的建议方案：开发直接在化学和电化学反应中可探测的传感器，将新型传感器嵌入电池中连续监控其“健康”和“安全状态”。另一方面，通过使用自愈合功能来提高电池容量并提高电池性能。与目前最先进的电池技术相比，《电池2030+》旨在提出并影响电池技术的未来发展（如图2）：第一，将电池实际性能（能量密度和功率密度）和理论性能之间的差距减少至少1/2。第二，至少将电池的耐用性和可靠性提高3倍。第三，对于给定的电力组合，将电池的生命周期碳足迹减少至少1/5。第四，使电池的回收率达到至少75％，并实现关键的原材料回收率接近100％。图2.《电池2030+》对未来电化学存储系统的最新技术展望Part III:“电池2030+”主要研发方向3.1 材料加速平台（Materials Acceleration Platform，MAP）从能源技术的生产，存储到最终交付使用，材料的发现和开发始终贯穿于整个过程。特别对于新兴的电池技术，先进材料几乎是所有清洁能源创新的基础。若依靠现有的传统重复性试验开发过程，需要耗费大量的时间，人力物力去开发新型高性能电池材料并用于电池设计，这一过程从最初发现到完全实现商业化可能长达10年之久。因此，在《电池2030+》项目中，为了加速超高性能的，可持续发展的智能型电池开发，计划在欧洲范围内设立电池“材料加速平台（MAP）”，并与电池界面基因组（BatteryInterface Genome，BIG）集成在一起。同时BIG-MAP基础设施模块化设置，全系统具有高度的通用性，以便能够容纳所有新兴的电池化学体系，材料成分，结构和界面。另一方面，MAP将利用人工智能（AI）从许多互补的方法和技术中集成和编排数据，整合计算材料设计，模块化和自主性综合机器人技术和先进表征，实现全新的电池开发策略。促进材料，工艺和设备的逆向设计和定制。最终，在MAP框架下由每个核心元素构建概念电池，开发出具有突破性的电池材料，极大提高电池开发速度和电池性能。图3. 电池材料加速平台（MAP）的核心组成部分（一）MAP重点研发技术a. 高通量技术：开发自主材料合成机器人，构建电池材料自身及使用过程中原位的自动化高通量表征。实现电极活性材料及其组合方式的快速筛选和电解液配方的系统表征。基于高通量数据的建模和数据生成相结合，以物理参数为导向对电池及其活性材料进行分析和表征。b. 建立基于分布式访问模型的跨区域通用数据基础架构，实现多维度互连和集成工作流程：确保在材料的闭环研发过程中，能够实时进行跨区域的实验数据集成和建模。通过数据的共享实现信息的汇总及规模化分析。以机器学习和物理理论为导向的数据驱动模型去识别材料开发过程中重要的参数和特征，开发有效的和稳固的方式耦合和连接不同维度的模型，加速材料开发过程。c. 开发基于电池系统的人工智能（AI），构建统一数据框架：基于AI技术开发集成物理参数和数据驱动的混合型模型。比如目前已有一些AI软件包如ChemOS和phoenix正在用于自驱动实验室的原型开发阶段。利用欧洲材料建模委员会（EMMC）和欧洲材料与建模本体（EMMO）支持的访问协议，将学术界和工业界、材料建模和实际应用工程联系起来，实现电池整体价值链的数据标准化传递及共享。d. 电池材料和界面的逆向设计工程：通过所需的目标性能定义电池材料和/或界面的组成和结构，从而打破传统的开发过程，促进材料的高效高速开发。（二）MAP研发计划短期计划：开发用于电池材料和电池本身的共享且可互操作的数据基础架构接口，涵盖电池发现和开发周期所有领域的数据；自动化的工作流程，用于识别在不同时间尺度下传递相关特征/参数；构建基于不确定性的电池材料的数据驱动和物理模型。中期计划：在材料加速平台（MAP）中实现电池基因组（BIG-MAP）构建，能够集成计算建模，自主合成机器人技术和材料表征；展示电池材料的逆设计过程；在发现和预测过程中直接集成来自嵌入式传感器的数据，例如主动的自我愈合。长期计划：在电池基因组平台中建立完全的自主开发过程；集成电池单元组装和设备级测试；包含材料发现过程中的可制造性和可回收性；展示材料开发周期的5倍加速；实施并验证用于电池超高通量测试的数字技术。3.2 电池界面基因组（Battery interface genome，BIG）电池不仅包含电极和电解质之间的界面，而且还包含其他大量重要的界面，例如：在集流体和电极之间或在活性材料和诸如导电碳和/或粘结剂等的添加剂之间。因此在开发新的电池化学体系或现有电池技术中引入新的化学物质时，界面是有效利用电池电极材料关键之所在。MAP是提供基础设施以加快材料的发现，而《电池2030+》提出BIG将对材料开发过程提供必要的理解和模型，以预测和控制影响电池性能关键界面的动态变化（如图4所示）。BIG将高度适应不同的化学物质，从材料到设计，用大量数据构建模型，形成全新的材料开发途径，以超越当前的锂离子电池技术。图4. 电池界面基因组（BIG）运作流程（一）BIG重点研发技术a. 开发更高的空间、时间分辨率和运算速度的新型计算方法和实验技术：以获得超高性能电池系统构造和材料组合搭配的新理解。通过基于物理的数据驱动混合模型和仿真技术描述最先进的实验和技术方法。b. 开发具有高还原度的电池界面表征技术：通过对电池界面及其动态特性的精确表征，建立电池界面属性的大型共享数据库，利用大数据再对表征技术进行优化调整，不断修正测试偏差，真实还原界面工作过程，提高保真度。c. 建立电池及其材料的标准化测试协议：发布详细的材料表征检查列表，通过将电池性能与材料化学性质逐一比对来获取有关电池界面的关键信息。d. 构建更精确的材料结构与电池性能模型：利用电子，原子及介观材料尺度模型耦合形成连续相模型，真实反映电池正常工作时的界面状态、老化和衰减机制。（二）BIG研发计划短期计划：建立一定范围内表征/测试协议和数据的电池界面标准；开发可利用AI和仿真模拟技术进行动态特征分析和数据测试的自主模块；开发可互操作的高通量和高保真的界面表征方法。中期计划：开发预测混合模型，用于在时间和空间尺度上推演电池界面；演示模型电池间逆向合成设计；能够在MAP平台（BIG-MAP）中实现电池界面基因组计算建模，自主综合机器人技术和材料的集成表征。长期计划：在BIG-MAP平台中建立完全的自主开发过程；证明界面性能提高5倍；表明电池界面基因组到新型电池化学的可移植性。3.3 智能传感器（Integration of smart functionalities–sensing）随着目前对电池应用的依赖性不断提高，要求对电池的状态进行准确监控，提高其质量，可靠性和使用寿命。在过去几十年中，虽然许多电化学阻抗设备（EIS）以及先进的电池管理系统（BMS）发展，但成效有限。无论电池技术发展如何，性能仍取决于电池单元内界面的性质和依赖于温度驱动的反应以及不可预测的动力学。虽然监控温度对于延长循环寿命和延长电池寿命至关重要，但在目前电动汽车的应用中也无法直接测量单体电池的温度。为了更好了解/监测电池工作过程中的物理参数对电化学反应过程的影响，有效解决黑箱问题。《电池2030+》提出将智能传感器嵌入到电池中，能够实现电池在空间和时间上的分辨监视（如图5所示）。这样可以整合和开发各种传感技术在电池中以实时传递信息（如温度，压力，应变，电解质成分，电极膨胀度，热流变化等）。最重要的是依据大量的原位实时监测数据，可以与BIG-MAP协作构建电池工作状态函数及模型，开发智能的响应式电池管理系统。将在单体电池级别和整个系统级别上进行分层管理。图5. 未来具有原位传感及输出分析装置的电池（一）智能传感器重点研发技术a. 集成和开发适用于电池的多种传感器，将智能功能嵌入电池：光学、电学、热学、声学和电化学传感器用于设计/开发固态电解质（SEI）中间相动态监测功能。比如利用电阻温度检测器（RTD），热敏电阻，热电偶等温度传感器监控电池内外的局部及整体温度变化。电化学传感器主要用于监控电池界面SEI增长，氧化还原穿梭物质和重金属溶解。压力传感器可以检测电极应变和压力变化，从而反应电池的SoC以及SoH状态。光学传感器则可以对电池局部温度，压力和应变通过光学信号同时感应，其中光子晶体纤维传感器可以对多感应信号同时采集但又解耦合分析，是未来发展多参数监测新型传感器的趋势。b. 开发具有创新化学涂层的传感器：采用特殊涂层的传感器，减缓电解液及电化学反应副产物对传感器的腐蚀，提升器件稳定性，传导灵敏性和使用寿命。将传感器尺寸减小到几微米以匹配电池隔离膜的厚度，采用无线传感技术来避免复杂的连接布线问题。（二）智能传感器研发计划短期计划：在电池单元级别上，依靠各种传感技术和简单的集成开发非侵入式多传感方法，为评估电池内界面动力学，电解质降解，树枝状生长，金属溶解，材料结构变化的相关性提供可行性。监测电池运行期间关键参数的正常或者异常行为，并定义从传感器到BMS的传递函数，通过运行实时传感将温度窗口提高>10％。中期计划：实现（电）化学稳定传感技术的微型化和集成，在电池层面和实际电池模块中均具有多功能，以经济有效的方式与工业制造过程兼容；利用传感数据实现高级BMS，构建新的自适应和预测控制算法；BIG-MAP中集成感应和自我愈合；多价电极系统的过电压降低>20％；将锂离子电池可利用电压窗口增加>10％。长期计划：依靠先进的BMS控制传感器的通信，新的AI协议通过无线方式实现完全可操作的智能电池组。在未来的电池设计中，将感测/监视与刺激引起的局部自愈合机制结合，从而可以通过集成感测-BMS-自愈合系统得到智能电池。3.4 自愈合理念（Integration of smartfunctionalities–self-healing）电池技术的可持续发展以及我们对电池普及应用的日益依赖，要求确保其具有很高的可靠性和安全性。其中探测或者传感不可逆变化是获得更好的可靠性第一步。但是，要真正确保可靠性，电池应该能够自动感知损坏，并恢复原始配置及其整体功能。那我们可以尝试模仿自然愈合机制（比如伤口愈合）来制造智能长寿命电池吗？《电池2030+》中借鉴医学领域中“再生工程”的理念，提出可以开发在电池内注入相应自愈合功能的材料，以恢复电极内部的缺陷。另一方面，提出将状态传感和自我愈合功能紧密相连（如图6所示）。从传感器检测到的信号将被发送到电池管理系统并进行分析，如果出现问题，BMS将发出信号发送给执行器以触发自我愈合过程的刺激。这种既自我感知又触发自修复的结合过程将赋予电池更高的安全性和消费者更高的使用可靠性。图6. 由BMS介导的电池工作-感应-自我修复协同耦合过程（一）自愈合理念重点研发技术a. 开发自愈合的电池材料以及电极界面：包裹CNT的自愈合微胶囊，用于修复电极导电网络。具有自愈合性的人工SEI结构活性材料，用于修复电极材料充放电过程中界面结构的破坏。b. 开发适用于电池组件和界面的自愈合聚合物策略：超分子聚合物在自愈合多相固体聚合物电解质中的应用。使用无毒的生物基材料（例如多糖类材料，蛋白质材料）设计薄而多孔的可控隔膜，开发功能化生物基电解质隔离膜，专门设计使其具有自愈合特性，通过控制电解液的分解从而改善电池老化。c. 构建复合电极：设计具有聚合物或矿物质外壳的微胶囊，使其包含能够通过外界刺激响应来释放愈合剂，或在受刺激破裂时将释放锂盐、钠盐等。利用特定高分子结构的设计（比如PAA-聚轮烷滑轮型聚合物）控制电极膨胀结构并优化电池循环的效率。（二）自愈合理念研发计划短期计划：在各种交叉领域发展具有自我愈合功能的电池。对隔膜进行功能化处理，并开发依靠氢键相同作用实现可逆交联的超分子结构，以愈合电极-隔离膜的膜破裂，同时与电池的目标化学性质兼容。中期计划：设计智能型隔离膜，具有可容纳多种功能有机-无机愈合剂的微胶囊，可通过磁性，热或化学作用触发自动愈合，同时确定与刺激驱动的自愈合操作相关的响应时间，以愈合与电极断裂或SEI中间相老化有关的故障。长期计划：设计和制造功能性和孔隙率可控的低成本生物基电解质隔膜。在电池感测和BMS之间建立有效的反馈回路，通过外部刺激适当触发已经植入电池的自我愈合功能。3.5 未来电池规模化制造（Manufacturability of future batterytechnologies）新一代突破性电池材料的面世将开启崭新的电池技术机会。但是，从广义上讲，这些新电池技术至少需要面对两个主要的验证阶段。首先，在原型级别上证明其性能潜力，其次，扩大规模化生产的可行性和进入工业化过程的评估。《电池2030+路线图》提出未来电池制造的解决策略：工业4.0和数字化的前景。利用建模和人工智能实现制造过程动态软件模拟，突破制造单元的空间构造，避免或基本减少经典的尝试和错误方法。通过全数字化制造，理解和优化过程参数及其对最终产品的影响。图7. 电池制造的数字化过程（一）未来电池规模化制造重点技术a. 设计过程数字化：引入新功能，如自愈合材料/界面、各类智能传感器或其他执行器、生态电池设计和替代电池设计，在电池制造过程中开发和验证多重物理量和多尺度模型，以更准确了解制造过程的每个步骤。b. 制造过程数字化：开发灵活的制造流程和高精度建模工具，以优化工艺、条件和机器参数，开发用于处理电极浆料，电极片生产，电池组装，电池包组装和电池性能的实时模型（即用于电池制造的数字化模型）。（二）未来电池规模化制造研发计划短期计划：从最先进的信息开始，重点放在是电池设计方法。改进模拟工具（如多物理场模型），通过深度学习和机器学习方法减轻计算负担，应用AI技术用于电池设计。中期计划：不断发展BIG平台，MAP平台，智能传感器技术，自愈合技术，回收策略和其他创新领域并将其整合到流程中；在电池级设计取得进展之后，将启动并实施基于AI制造方法，即建模> AI>制造（包括新技术的制造以及制造过程中的数字化模型）。规模也可扩大到电池制造过程中的技术，可扩展到电池化学成分开发，例如多价和有机的材料开发，或者其他电池体系，如液流电池。长期计划：将整个AI驱动的方法集成并整合在电池单元设计中，实现基于BIG-MAP的完全自主系统。利用这种方法促进学术界创新和工业界开发可商业化的最新电池技术。3.6 回收策略（Recyclability）《电池2030+》路线图将促进建立循环经济社会，减少浪费，减少二氧化碳排放量并更明智地使用战略资源作为长期愿景。因此，发展高效电池拆解和回收技术是保证欧盟到2030年时，电池经济长期且可持续性发展至关重要的保证。这就需要有针对性的开发新型，创新的，简单的，低成本的和高效率的回收流程，以保证电池全生命周期的低碳足迹和经济可行性。比如对活性材料采用直接方法回收，而不是经过多步骤的途径。采用直接修复或重新调节电极的方式即可使电池重新达到可工作的状态。基于此，《电池2030+》对材料层级，界面层级和单体电池层级都提出一些新的回收概念和整体流程：（1）整个生命周期可持续设计（包括生态设计和经济设计）；（2）电池及电池组拆解设计；（3）回收设计方法。这个过程需要研究者，电池生产企业，材料供应商协同参与，并与回收商一起将回收策略及相关限制条件整合到新的电池设计中。图8. 未来的电池回收过程：直接回收与再利用过程有机的整合（一）回收策略重点计划a. 电池组件及单体的重复可利用性：通过产品标签、电池管理系统、内置和外置传感器等相关数据的收集和分析，集成传感器和电极自愈合功能，用于识别损坏/老化的组件并为重复利用做准备。同时在电池设计中尽可能延长寿命，并考虑重新校准、翻新以及二次使用和多次使用的可行性。b. 引入现代低碳足迹物流概念：包括分散式处理，开发产品可追溯性，特别是整个电池生命周期中关键原材料的可追溯性。以及开发对有价值关键材料的高效、低成本和可持续的一步回收处理策略，并将其“翻新”为电池可用活性材料，如果不能完全逆转，则通过调整组成来合成活性材料前驱体或相关原材料。c. 自动化及选择性回收：采用AI辅助技术及设备，实现电池自动分拣和评估，自动将电池组拆解到单体电池级别，自动拆解电池至最大的单个组件级别。同时借助于大数据技术分析并寻求适用于所有电池及电池组的通用拆解过程，确保即使是像锂金属固态电池，锂金属-空气电池等新型电池，也能最大程度地回收电池组件及其关键性组成材料。（二）回收策略研发计划短期计划：实现电池系统可持续的发展和拆解，开发数据收集和分析系统，用于电池组/模块分拣和重复利用/再利用的技术，并开始开发自动化拆解电池。并用于快速电池表征的新测试。中期计划：开发自动将电池分解成单个组件的方法，以及粉末及其成分的分类和回收，将其“翻新”为先进的新型电池活性材料的技术。在电池中测试回收的材料。将开发二次应用中材料再利用的预测和建模工具。显著提高关键原材料的回收率（比如石墨，正极材料）并明显改善对能源和资源的消耗。长期计划：开发和验证完整的直接回收系统；系统在经济上可行，安全且对环境友好，并且比目前的流程更低的碳排放量足迹。除了欧洲的SET-PLAN计划外，目前只有少数几个国家有明确路线图并为之长期努力。在这里，简短介绍来自中国，印度，日本和美国的电池路线图，以更广阔的视野来看待2030+电池的目标。4.1 中国发展规划：中国现在是全球发表电池研究论文最多的国家。但同时在工业界也定义了两个并行的研究和创新战略：进化战略和创新战略。进化战略专注于优化现有搭载新能源电池的车辆和能源动力总成系统，包括电池性能的提升（高安全，快速充电，低耗电量等）。而革命性战略的目标是开发下一代电池化学体系用于车辆动力总成系统。如图9所示，可以比较2015年至2035年中国的电池发展目标与日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）的RISING计划目标，以及美国能源部（DOE）的Battery 500计划。
来源：深水科技咨询
世界首艘完全采用锂电池的常规潜艇服役
据日本海上自卫队3月5日最新发布的消息，日本第11艘苍龙级潜艇SS-511“凰龙”号的交付入列仪式当天在三菱重工神户造船厂隆重举行。与此前建造的苍龙级潜艇不同的是，“凰龙”号是首艘换用锂电池的苍龙级潜艇，也是世界首艘完全用锂电池取代传统铅酸电池的常规潜艇。可以看到受到新冠肺炎疫情的影响，日本自卫队对参加入列仪式的人数进行了一定限制，艇员们在列队时也都佩戴了口罩。此前据英国《简氏防务周刊》报道，“凰龙”号属于全球最大的常规动力潜艇“苍龙”级，原本就具备极强的作战能力，而新电池可以让它的水下活动时间大幅增加，无异于“如虎添翼”。该潜艇是日本第11艘“苍龙”级潜艇，长84米，标准排水量为2950吨，水中速度约20节。它于2015年11月开工建造，造价660亿日元（约合5.8亿美元)。虽然“凰龙”号的外观与其他“苍龙”级潜艇并无差异，不过该艇是全球首艘搭载锂电池的常规潜艇，其航速、连续潜航能力等都将获得有效提升，能大幅增强该艇的作战能力。据介绍，对于常规潜艇而言，水下潜航时电池提供的能源堪称必不可少，此前各国潜艇均采用成熟和稳定的铅酸电池，但其潜力已经挖掘殆尽，难以继续提升。2017年，日本电池企业GS汤浅公司宣布，日本建造中的最后两艘“苍龙”级潜艇将装备该公司研制的高性能锂电池。“在体积相同的情况下，锂电池储存的电量至少是铅酸电池的两倍，且还可以随着技术发展不断提升”。报道称，此前服役的“苍龙”级潜艇在水下航行时使用不依赖空气的斯特林发动机，可以长时间不用浮出水面，但在高速潜航时仍需要铅酸电池提供动力。“凰龙”号更换锂电池后，不但活动半径和潜航时间大幅提高，而且在水下高速赶赴战区、抢占战位时也具备更明显的优势。
来源：北京日报
