如何推动动力电池与其他环节的协调配合？

   动力电池的进步成就了今天的电动汽车，也决定着未来电动汽车市场化的步伐。如何推动动力电池与其他环节的协调配合将直接影响动力电池，乃至新能源汽车的下一步发展前景。日前，由青海省人民政府、工信部、科技部、中国电动汽车百人会主办的中国（青海）锂产业与动力电池国际高峰论坛在青海省西宁召开。

　　供应紧张和产能过剩并存

　　有数据显示，2017年中国动力电池的产能已经超过了200GWh，但总体产能利用率却只有40%，市场两极分化非常明显，高端优质产能供应不足，低端产能订货不足，生产经营困难，呈现出结构性的产能过剩。动力电池产业的快速进步支持了电动汽车整体性能和竞争力的提高，在政策和市场双驱动的推动下，新能源汽车和动力电池市场比翼双飞。但与此同时，我国动力电池市场也出现供应紧张和产能过剩并存的现象。宁德时代新能源科技股份有限公司副董事长黄世霖预测，动力电池产能过剩的情况可能会延续到2020年以后。

　　对此，中国电动汽车百人会理事长陈清泰呼吁中国要掌握动力电池的核心技术，创造核心技术。“拼生产规模只是浅层次的竞争，不断提高自己的竞争地位最重要的是掌握核心技术，而且有能力不断创造核心技术。因此电池企业必须要以全球的视野生产一代、开发一代、预研一代，确保始终站在世界的前沿。”他说。这其中的关键的是要凝聚优秀人才，保持足够的研发投入。电池企业还要在国家支持下与高等院校、研究机构合作，开展动力电池的基础研究。

　　产需矛盾将进一步加剧

　　在动力电池与上游材料的发展方面，锂电池生产所需的锂、钴等上游材料近年来价格上涨迅猛，重要因素是动力电池市场的大幅增长，锂、钴等资源需求的急剧增加。据统计，2017年，我国汽车动力电池的出货量达到了38GWh，占全球汽车动力电池出货量的65.4%。预计随着新能源汽车和储能市场的发展，锂电池的产销规模还会进一步扩大，这同时也带来对锂、钴等资源的巨大需求。

　　一个严峻的事实摆在眼前，即全球锂、钴、镍资源呈现出寡头垄断的特征。中国锂资源虽然丰富，但禀赋不佳，利用率相对较低，而镍、钴资源匮乏，对外依存度较高；从长期来看存在着资源安全的风险。近年来，锂、钴等上游材料的价格迅速上涨，而车企因为购置补贴的退坡需要转移成本，这就使电池企业面临着双重压力。对此，陈清泰建议国家应该制定中长期资源发展规划，把锂、镍、钴等作为战略资源，加强资源的勘察、评价、开采和资源回收利用工作。加强市场监管，引导价格理性回归，鼓励企业在全球布局上游资源，以防上游资源垄断导致的发展问题。

　　北京汽车集团有限公司总经理张夕勇认为，一方面要通过持续的技术创新和突破，不断提高电池能量密度等技术水平，另一方面要不断挖掘新的电池材料，摆脱瓶颈制约。他预测，未来10年动力电仍将以三元电池为主，同时向高镍和新体系电池方向发展。

　　陈清泰还指出，从新型电池技术的布局来看，固态电池的发展值得关注。北大先行科技产业有限公司总裁高原赞同这一观点，他认为，短期或中期内固态电池可能实现突破。固态电池会用锂金属作为负极，提高能量密度。固态电池具有技术优势，能够解决当前产业面临的许多问题。

　　回收和梯次利用意义重大

　　目前，我国电池回收利用技术还不太成熟，收购网络不太完善，管理措施不够健全，支持政策不够到位，商业模式和盈利模式尚待探索。我国应加快电池回收再利用的体系建设，从战略高度来布局动力电池回收再利用体系，并制定相关的技术、安全、环保标准，鼓励动力电池回收梯次利用企业的发展。另外，通过示范试点及财税和非财税政策，继续推进动力电池回收和再利用的发展，并解决废旧电池拆解、重组、测试和寿命预测等关键技术，实现资源的高效利用。

　　在动力电池与环境保护的关系上，首先应提高开采技术水平，严控资源开采项目，集中力量实现资源的高效率、低成本、低能耗、低污染开发利用。其次，从发展阶段看，最早投入市场的车载动力电池已经开始进入退役期，第一波规模化的退役即将到来，动力电池的回收和梯次利用对环境保护全寿命周期的经济性、资源再利用具有重要的意义。目前越来越多的企业已经开始研究布局，处理好动力电池回收和梯次利用对产业的发展意义重大。

　　协同发展提高行业竞争力

　　未来，市场将进一步向优势企业集中，小型、低水平的动力电池企业将在竞争中被淘汰。数据显示，中国动力电池配套企业已经从2015年的大约150家降到2017年的100家左右，1/3的企业已经被淘汰出局。从企业关系来看，电池企业与整车企业的关系已经不仅是纯粹的供需关系，越来越多的企业选择更深层次的战略合作。浙江电咖汽车科技有限公司董事长张海亮认为，应让动力电池生产商从前端介入与整车厂共同参与研发设计，让电池生产商充分了解主机厂的配套需求；整车企业需要抛开整车厂与供应商的固有关系，转而成为密切配合的合作伙伴，共同推动电池技术的迭代与进化。云度新能源汽车股份有限公司常务副总经理林密指出，从主机厂的角度来说，作为一个新兴企业，云度也在积极思考怎样应对即将到来的无补贴时代，以及在全球市场进行布局，这些都需要整车企业与电池企业进一步加强合作。

锂离子电池有望为我们未来发展的道路带来一场革命，但电动汽车的电池将需要在合理的成本范围内以及重量/体积内拥有高功率密度。在当前最先进的锂离子电池中，石墨阳极与包含过渡金属氧化物材料的阴极配对，以允许锂离子在电池充电和放电时可逆地脱/插层。但是，其中一种常用的过渡金属是钴（Co），其价格十分昂贵。然而降低Co含量和增加镍（Ni）含量具有令人遗憾的副作用，即低电位下的氧的演变，这对电池的寿命会产生十分不利的影响。

现在来自德国慕尼黑工业大学的研究人员使用光子发射光谱技术证实：该单态氧（单态氧（Singlet oxygen，1O2），也称作单线态氧，是分子氧的顺磁性状态的一种通称，它不如分子氧的正常状态——三重基态（Triplet oxygen）稳定。单线态氧属于活性氧（reactive oxygen），是普通氧（3O2）的激发态。总自旋为零，无顺磁性。单线态氧虽不是自由基，但因解除了自旋限制所以反应活性远比普通氧高。1O2在许多自由基反应中可以形成）是产生化学反应级联的和不可逆转电解质氧化的反应物种之一。Wandt等人将这一科研成果发表在了“Materials Today”杂志上。

“单态氧会经历双分子辐射衰变，如果以足够高的浓度产生，就会发出光子。”Anna T. S. Freiberg解释道。“在对已知释放氧的不同活性材料进行充电的过程中，我们使用光电倍增管装置测量了这种光子发射。”

当单态氧被释放时，它与电解质发生反应，用于消耗液体电解质，并因此使电池变干。除了活性材料表面上的贫氧层的电阻之外，气体形成还导致电池更高的内部压力并增加电池电阻。最后，电池分解的产物可以化学地侵蚀活性材料，导致阳极处的过渡金属溶解和阴极处活性锂的损失。

“层状过渡金属氧化物在高电位/荷电状态下的析氧历史已经有十多年了。”Freiberg指出。“但科学家们观察到随着这种氧气的释放，电解质会发生分解，则是过去两年内的一个新的发现。”

Freiberg及其同事的最新观察结果是过渡金属阴极材料在充电过程中有单态氧释放的第一个明确证据，并解释了伴随的电解质分解情况。

Freiberg说：“有了这种在层状过渡金属氧化物充电过程中单态氧释放的明确证据，我们对这些材料内在老化机制的深入理解正在进行中。”

研究结果表明：氧气释放的触发点是电荷状态，而不是潜在电位。稳定锂离子电池的晶格结构和测试潜在电解质对单态氧的敏感性，现在应该是改善锂离子电池寿命周期的有效途径。有了这种新的认识，我们可以探索和优化富Ni的层状过渡金属氧化物阴极材料，将其用于电池应用中，以取代目前高Co含量的选择，因为Co材料对于大规模商业化来说太昂贵。