動力電池的進步成就了今天的電動汽車，也決定著未來電動汽車市場化的步伐。如何推動動力電池與其他環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合將直接影響動力電池，乃至新能源汽車的下一步發(fā)展前景。日前，由青海省人民政府、工信部、科技部、中國電動汽車百人會主辦的中國（青海）鋰產(chǎn)業(yè)與動力電池國際高峰論壇在青海省西寧召開。

　　供應(yīng)緊張和產(chǎn)能過剩并存

　　有數(shù)據(jù)顯示，2017年中國動力電池的產(chǎn)能已經(jīng)超過了200GWh，但總體產(chǎn)能利用率卻只有40%，市場兩極分化非常明顯，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)營困難，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性的產(chǎn)能過剩。動力電池產(chǎn)業(yè)的快速進步支持了電動汽車整體性能和競爭力的提高，在政策和市場雙驅(qū)動的推動下，新能源汽車和動力電池市場比翼雙飛。但與此同時，我國動力電池市場也出現(xiàn)供應(yīng)緊張和產(chǎn)能過剩并存的現(xiàn)象。寧德時代新能源科技股份有限公司副董事長黃世霖預(yù)測，動力電池產(chǎn)能過剩的情況可能會延續(xù)到2020年以后。

　　對此，中國電動汽車百人會理事長陳清泰呼吁中國要掌握動力電池的核心技術(shù)，創(chuàng)造核心技術(shù)。“拼生產(chǎn)規(guī)模只是淺層次的競爭，不斷提高自己的競爭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、開發(fā)一代、預(yù)研一代，確保始終站在世界的前沿。”他說。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)還要在國家支持下與高等院校、研究機構(gòu)合作，開展動力電池的基礎(chǔ)研究。

　　產(chǎn)需矛盾將進一步加劇

　　在動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價格上漲迅猛，重要因素是動力電池市場的大幅增長，鋰、鈷等資源需求的急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，2017年，我國汽車動力電池的出貨量達到了38GWh，占全球汽車動力電池出貨量的65.4%。預(yù)計隨著新能源汽車和儲能市場的發(fā)展，鋰電池的產(chǎn)銷規(guī)模還會進一步擴大，這同時也帶來對鋰、鈷等資源的巨大需求。

　　一個嚴峻的事實擺在眼前，即全球鋰、鈷、鎳資源呈現(xiàn)出寡頭壟斷的特征。中國鋰資源雖然豐富，但稟賦不佳，利用率相對較低，而鎳、鈷資源匱乏，對外依存度較高；從長期來看存在著資源安全的風(fēng)險。近年來，鋰、鈷等上游材料的價格迅速上漲，而車企因為購置補貼的退坡需要轉(zhuǎn)移成本，這就使電池企業(yè)面臨著雙重壓力。對此，陳清泰建議國家應(yīng)該制定中長期資源發(fā)展規(guī)劃，把鋰、鎳、鈷等作為戰(zhàn)略資源，加強資源的勘察、評價、開采和資源回收利用工作。加強市場監(jiān)管，引導(dǎo)價格理性回歸，鼓勵企業(yè)在全球布局上游資源，以防上游資源壟斷導(dǎo)致的發(fā)展問題。

　　北京汽車集團有限公司總經(jīng)理張夕勇認為，一方面要通過持續(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，未來10年動力電仍將以三元電池為主，同時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，他認為，短期或中期內(nèi)固態(tài)電池可能實現(xiàn)突破。固態(tài)電池會用鋰金屬作為負極，提高能量密度。固態(tài)電池具有技術(shù)優(yōu)勢，能夠解決當(dāng)前產(chǎn)業(yè)面臨的許多問題。

　　回收和梯次利用意義重大

　　目前，我國電池回收利用技術(shù)還不太成熟，收購網(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。我國應(yīng)加快電池回收再利用的體系建設(shè)，從戰(zhàn)略高度來布局動力電池回收再利用體系，并制定相關(guān)的技術(shù)、安全、環(huán)保標準，鼓勵動力電池回收梯次利用企業(yè)的發(fā)展。另外，通過示范試點及財稅和非財稅政策，繼續(xù)推進動力電池回收和再利用的發(fā)展，并解決廢舊電池拆解、重組、測試和壽命預(yù)測等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)資源的高效利用。

　　在動力電池與環(huán)境保護的關(guān)系上，首先應(yīng)提高開采技術(shù)水平，嚴控資源開采項目，集中力量實現(xiàn)資源的高效率、低成本、低能耗、低污染開發(fā)利用。其次，從發(fā)展階段看，最早投入市場的車載動力電池已經(jīng)開始進入退役期，第一波規(guī)?；耐艘奂磳⒌絹?，動力電池的回收和梯次利用對環(huán)境保護全壽命周期的經(jīng)濟性、資源再利用具有重要的意義。目前越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始研究布局，處理好動力電池回收和梯次利用對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。

　　協(xié)同發(fā)展提高行業(yè)競爭力

　　未來，市場將進一步向優(yōu)勢企業(yè)集中，小型、低水平的動力電池企業(yè)將在競爭中被淘汰。數(shù)據(jù)顯示，中國動力電池配套企業(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)系來看，電池企業(yè)與整車企業(yè)的關(guān)系已經(jīng)不僅是純粹的供需關(guān)系，越來越多的企業(yè)選擇更深層次的戰(zhàn)略合作。浙江電咖汽車科技有限公司董事長張海亮認為，應(yīng)讓動力電池生產(chǎn)商從前端介入與整車廠共同參與研發(fā)設(shè)計，讓電池生產(chǎn)商充分了解主機廠的配套需求；整車企業(yè)需要拋開整車廠與供應(yīng)商的固有關(guān)系，轉(zhuǎn)而成為密切配合的合作伙伴，共同推動電池技術(shù)的迭代與進化。云度新能源汽車股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理林密指出，從主機廠的角度來說，作為一個新興企業(yè)，云度也在積極思考怎樣應(yīng)對即將到來的無補貼時代，以及在全球市場進行布局，這些都需要整車企業(yè)與電池企業(yè)進一步加強合作。

鋰離子電池有望為我們未來發(fā)展的道路帶來一場革命，但電動汽車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)前最先進的鋰離子電池中，石墨陽極與包含過渡金屬氧化物材料的陰極配對，以允許鋰離子在電池充電和放電時可逆地脫/插層。但是，其中一種常用的過渡金屬是鈷（Co），其價格十分昂貴。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，這對電池的壽命會產(chǎn)生十分不利的影響。

現(xiàn)在來自德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員使用光子發(fā)射光譜技術(shù)證實：該單態(tài)氧（單態(tài)氧（Singlet oxygen，1O2），也稱作單線態(tài)氧，是分子氧的順磁性狀態(tài)的一種通稱，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)。總自旋為零，無順磁性。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)氧會經(jīng)歷雙分子輻射衰變，如果以足夠高的濃度產(chǎn)生，就會發(fā)出光子。”Anna T. S. Freiberg解釋道。“在對已知釋放氧的不同活性材料進行充電的過程中，我們使用光電倍增管裝置測量了這種光子發(fā)射。”

當(dāng)單態(tài)氧被釋放時，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)致陽極處的過渡金屬溶解和陰極處活性鋰的損失。

“層狀過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)會發(fā)生分解，則是過去兩年內(nèi)的一個新的發(fā)現(xiàn)。”

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

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

研究結(jié)果表明：氧氣釋放的觸發(fā)點是電荷狀態(tài)，而不是潛在電位。穩(wěn)定鋰離子電池的晶格結(jié)構(gòu)和測試潛在電解質(zhì)對單態(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。有了這種新的認識，我們可以探索和優(yōu)化富Ni的層狀過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，因為Co材料對于大規(guī)模商業(yè)化來說太昂貴。