近年來(lái)，新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)聚焦電池技術(shù)新突破，力圖破解車(chē)主的里程和價(jià)格“焦慮”。在6月27日到29日于天津舉行的世界經(jīng)濟論壇第十四屆新領(lǐng)軍者年會(huì )（又稱(chēng)“夏季達沃斯論壇”）上，行業(yè)人士認為，柔性電池等新技術(shù)的日益成熟，為新能源汽車(chē)的革新提供了可能，而鈉離子電池、鋰硫電池等原材料價(jià)格更低的電池向商業(yè)化邁進(jìn)，則有望為新能源汽車(chē)的推廣鋪就更廣闊的道路。

新技術(shù)開(kāi)辟電池產(chǎn)業(yè)新空間

順應世界經(jīng)濟論壇倡導的綠色低碳發(fā)展，一汽豐田向論壇提供了兩款配備有新能源動(dòng)力的車(chē)型作為會(huì )務(wù)用車(chē)，其中100輛智能電混雙擎MPV格瑞維亞作為官方接待用車(chē)，另100輛純電轎車(chē)bZ3作為會(huì )務(wù)組工作用車(chē)。這也拉開(kāi)了新能源汽車(chē)亮相論壇的序幕。

近年來(lái)，隨著(zhù)汽車(chē)、智慧醫療等行業(yè)需求井噴，電池技術(shù)迭代快速演進(jìn)。在此背景下，柔性電池的技術(shù)路線(xiàn)正在從實(shí)驗室向一線(xiàn)應用靠攏。在世界經(jīng)濟論壇新近發(fā)布的十大新興技術(shù)中，柔性電池赫然在列。憑借輕便和可塑形的特點(diǎn)，它有望給新能源汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)革新。

“它可能會(huì )藏在你的手表或襯衫里，融入你的生活，在未來(lái)你甚至不會(huì )意識到自己穿戴上了相關(guān)設備?！必愻斕孛绹髮W(xué)電氣與計算機工程系副教授約瑟夫·康斯坦丁在論壇上說(shuō)，與傳統電池相比，柔性電池在視覺(jué)上更加“友好”，靈活輕便的特征使得其融入各類(lèi)產(chǎn)品的可能性更高。舉例說(shuō)，未來(lái)可能所有的紡織品內都可以?xún)惹栋ㄈ嵝噪姵卦趦鹊漠a(chǎn)品，“想象一下，如果你的一件衣服可以融合眾多的智能產(chǎn)品，能出現在幾乎任何日常生活場(chǎng)景中，是多么酷的體驗?！彼f(shuō)，如果能夠更具性?xún)r(jià)比，柔性電池將很有可能應用在新能源汽車(chē)上。

與會(huì )人士認為，目前能量密度、材料可塑性、無(wú)毒害污染等是柔性電池走向大規模應用仍需突破的瓶頸?！耙驗楦虞p便化某種程度上就意味著(zhù)總儲能的降低”，約瑟夫·康斯坦丁說(shuō)，多種電池技術(shù)線(xiàn)路都需要在能量密度與材料柔性方面做出平衡。

傳統鋰電池領(lǐng)域也有新突破。去年，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院碳中和技術(shù)研究所唐永炳研究員團隊的一項新型鋰離子電池技術(shù)就完成了規?；慨a(chǎn)，研發(fā)出的新型鋰離子電池技術(shù)最低工作溫度可達零下70攝氏度，最高工作溫度達80攝氏度，且低溫與高溫性能可同時(shí)兼顧。

據悉，除克服低溫條件下無(wú)法工作及高溫時(shí)的安全風(fēng)險外，該電池的能量密度較傳統鋰離子電池提升了13%至25%，能在20分鐘即可充滿(mǎn)電?；阡X基復合負極的性能優(yōu)勢，并結合開(kāi)發(fā)的高性能電解液，這種低溫電池產(chǎn)品可以擺脫對昂貴的納米級正極材料的依賴(lài)，從而使得電池成本可降低10%至30%。

專(zhuān)家認為，著(zhù)眼于實(shí)現新能源汽車(chē)續航能力更強、更具性?xún)r(jià)比的目標，未來(lái)，相關(guān)研究一方面需要尋求更加優(yōu)質(zhì)的材料組合，另一方面也需要在產(chǎn)品落地中探索與傳統應用場(chǎng)景的深度融合模式。

“廉價(jià)電池”原材料來(lái)源廣泛

國際能源署去年發(fā)布的《2022年全球電動(dòng)汽車(chē)展望》中指出，隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)對動(dòng)力電池需求的增長(cháng)，動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料供應趨緊和價(jià)格飆升成為眾所矚目的問(wèn)題。面對這一狀況，不少企業(yè)開(kāi)始將目光投向鈉離子電池或鋰硫電池。他們預計，隨著(zhù)技術(shù)不斷成熟，電池的價(jià)格有望大幅下降。

以鈉離子電池為代表的“廉價(jià)電池”的廣闊前景，受到國內多家企業(yè)青睞。從現有研究進(jìn)展看，鈉離子電池距離“走進(jìn)尋常百姓家”似乎并不遙遠。有觀(guān)點(diǎn)認為，2023年或將是鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化“元年”。

天風(fēng)證券的研究報告認為，與鉛酸電池相比，鈉離子電池一方面在循環(huán)使用、成本、能量密度等方面都具有較為明顯的優(yōu)勢，有望向下“蠶食”鉛酸電池市場(chǎng)；另一方面，因整體性能與鋰電池接近、成本優(yōu)勢顯著(zhù)，安全優(yōu)勢突出，有望向上制衡鋰電池應用的壟斷性。同時(shí)，鈉離子電池與鋰電池的制造工藝相似，生產(chǎn)線(xiàn)可以快捷切換，也有助于調動(dòng)現有鋰電池產(chǎn)能的積極性。

今年2月舉辦的“第二屆全國鈉電池研討會(huì )”上，思皓新能源與中科海鈉聯(lián)合打造的鈉離子電池試驗車(chē)公開(kāi)亮相。此次裝車(chē)試驗的思皓花仙子首次應用了蜂窩電池技術(shù)的鈉離子電池包，續航里程為252公里，電池容量為25千瓦時(shí)，快充充電時(shí)間為15分鐘至20分鐘。由中科海鈉投資建設的鈉離子電池規?；慨a(chǎn)線(xiàn)已于2022年11月正式投產(chǎn)。

寧德時(shí)代表示，該公司研發(fā)的鈉離子電池預計將于今年實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，具體規模取決于客戶(hù)項目的進(jìn)展情況。寧德時(shí)代特別提到，鈉離子電池成本優(yōu)勢比較明顯，待供應鏈成熟后會(huì )更具優(yōu)勢。孚能科技此前也對外宣布，收到江西江鈴集團新能源汽車(chē)有限公司的通知，同意就EV3車(chē)型開(kāi)展鈉離子電池前期適配性預研工作。根據客戶(hù)生產(chǎn)、銷(xiāo)售計劃，應用鈉離子電池的EV3車(chē)型將在2023年上市銷(xiāo)售。

盡管鈉離子電池的進(jìn)展突飛猛進(jìn)，但整體看仍然處于“從0到1”的階段。面對新技術(shù)的進(jìn)步以及鋰價(jià)可能長(cháng)期處于高位，鈉離子電池應用場(chǎng)景將會(huì )逐漸擴大，從而推進(jìn)對磷酸電池及鉛酸電池的替代，而在大型儲能領(lǐng)域，鈉離子電池則還有很長(cháng)的路要走。

備受關(guān)注的還有鋰硫電池。

鋰硫電池在正極材料中使用了硫碳復合物，負極則為鋰金屬，利用氧化還原反應完成離子移動(dòng)和正負極材料還原，并實(shí)現充放電。由于負極材料使用了鋰金屬，鋰硫電池的能量密度大大提高，這也是鋰硫電池的最大優(yōu)勢。相比磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，鋰硫電池的能量密度更高，有望在續航里程上實(shí)現新突破。更關(guān)鍵的是，由于沒(méi)有鎳、鈷、錳等金屬，鋰硫電池的重量更輕，成本也更低。不僅如此，鋰硫電池正極材料所需的單質(zhì)硫可以從硫磺中通過(guò)進(jìn)一步加工獲得，而2022年我國硫磺產(chǎn)量超過(guò)900萬(wàn)噸，這是鋰硫電池能實(shí)現低價(jià)的基礎。

當然，鋰硫電池的普及也需突破多重技術(shù)瓶頸。例如，在充放電過(guò)程中，硫的體積膨脹、收縮幅度都比較大，這不僅會(huì )影響導電效率，還會(huì )增加正極結構的變化風(fēng)險，降低循環(huán)的穩定性。

回收再利用賦予電池“第二生命”

與動(dòng)力電池技術(shù)開(kāi)發(fā)同樣備受關(guān)注的，還有廢舊電池的再利用。曾當選世界經(jīng)濟論壇全球杰出青年的比安卡·戈貝爾常年關(guān)注電池回收領(lǐng)域，她認為，即便加大礦產(chǎn)開(kāi)采，世界也將會(huì )迎來(lái)電池材料短缺，回收利用技術(shù)升級則將提供全新的解決方案。

比安卡·戈貝爾說(shuō)，目前電力及能源行業(yè)排放的溫室氣體已經(jīng)占到全行業(yè)的三分之一，甚至超過(guò)傳統工業(yè)、交通業(yè)等。她預計，到2030年鋰離子電池的年需求量將達到2.8億千瓦時(shí)，鎳、鋰等材料在2027年左右就會(huì )開(kāi)始出現明顯短缺，與此伴生的是電池行業(yè)對環(huán)境的威脅將進(jìn)一步擴大。因此，各國建設更大規模的電池材料回收體系刻不容緩。

“完整的回收體系將賦予電池‘第二生命’?！北劝部āじ曦悹栒J為，電池經(jīng)過(guò)合理的梯次利用，能夠有效延長(cháng)其使用壽命。她舉例表示，即便只保留原始健康狀態(tài)百分之七十甚至更低的電池，也可以應用到市政儲能等領(lǐng)域。

電池回收技術(shù)是實(shí)現電池低碳化的關(guān)鍵環(huán)節之一。近年來(lái)，隨著(zhù)動(dòng)力電池退役潮來(lái)臨，大量新興企業(yè)進(jìn)入電池回收領(lǐng)域。目前，我國鋰鎳等部分高價(jià)值元素回收技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，但面臨產(chǎn)業(yè)鏈上下游各自為戰、環(huán)境污染壓力大、無(wú)資質(zhì)企業(yè)擾亂市場(chǎng)等現實(shí)挑戰。

華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授姚永剛說(shuō)，從主流的回收方式來(lái)看，能量殘值較高的電池主要被梯次利用渠道吸納，電池組經(jīng)過(guò)檢測拆分重組等工藝后，將重新用于風(fēng)光發(fā)電、通信基站、市政設施等使用場(chǎng)景；殘值較低的則會(huì )通過(guò)回收利用，即利用暴力破碎、材料篩分、酸堿溶出萃取等工藝，實(shí)現對高價(jià)值元素的回收，但同時(shí)不可避免帶來(lái)大量的廢水廢氣廢固污染。

目前，上下游企業(yè)協(xié)同聯(lián)動(dòng)的電池回收體系尚未建成。中國電池聯(lián)盟高級顧問(wèn)、綜合部主任楊清雨表示，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括所有電池應用端、回收渠道、網(wǎng)絡(luò )、梯次利用、預處理、材料再利用等多個(gè)環(huán)節，不可避免會(huì )出現技術(shù)壁壘、數據壁壘以及物流壁壘。

專(zhuān)家建議，針對目前回收利用行業(yè)內產(chǎn)業(yè)化技術(shù)工藝與裝備落后的現狀，要加強研發(fā)平臺建設，鼓勵龍頭企業(yè)、優(yōu)勢高校建設國家和省級創(chuàng )新中心等研發(fā)平臺， 鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入力度。同時(shí)，激勵企業(yè)在退役電池的拆解、分選、配組、清潔高效回收利用等環(huán)節開(kāi)展自主研發(fā)或者產(chǎn)學(xué)研項目合作，以科技創(chuàng )新為基石，真正賦予廢舊電池“新生”