欧盟推出新版电池战略研究和创新议程

2024年2月15日，欧洲电池技术与创新平台“电池欧洲”（Batteries Europe）和欧洲电池伙伴协会（BEPA）共同发布电池战略研究和创新议程，提出欧洲电池研发的关键优先事项。该议程建立在“电池欧洲”和“电池2030+”发布的路线图基础上，将取代2021年的BATT4EU合作计划[1]的战略研究与创新议程，以及2020年的欧洲电池战略研究议程。并提出了提高欧洲电池价值链竞争力的六项必要措施，以及涵盖原材料、先进材料、设计、制造、交通应用、固定储能应用、拆卸与回收、横向研发主题、协调等九大领域的战略行动。

  一、提高欧洲电池价值链竞争力的六项必要措施

  提高欧洲电池价值链竞争力的六项必要措施包括：

  ①确保研究和创新符合行业需求，并将研究成果转化为超级工厂产品和进入市场。

  ②通过减少对进口关键原材料的依赖来增加欧洲的战略自主权；

  ③提高电池性能，加速绿色转型并保持欧洲行业的竞争力；

  ④提高电池制造和回收系统的灵活性；

  ⑤实施安全且可持续的电池设计框架；

  ⑥持续资助研究，以支持欧洲先进电池研究以及学术与工业合作的连续性。

  二、欧洲电池研发的战略行动

  （1）原材料：

  ①电池原材料的可持续加工和精炼：包括开发锂离子电池和钠离子电池的低成本与节能的正负极活性材料、生物基电极材料等。

  ②二次原料整合：包括开发低成本和节能创新回收方法与工艺、近零废物方法、先进回收技术示范、确定处理含有关键原料的中间精矿/沉淀的方法、在富含关键原材料的采矿-精炼和回收-精炼之间引入工程和运营协同方法等。

  （2）先进材料：

  ①液态电解质锂离子电池（第三代）材料：包括按成本设计的化学物质开发、高性能化学设计开发等。

  ②固态锂电池（第四代）材料：包括第四代固态电解质、正负极材料开发（含添加剂）；实现更高的热稳定性和电化学稳定性，同时瞄准更高的能量/功率密度、快速充电、低成本电极加工和电解质沉积等目标。

  ③开发下一代可持续交通电池材料：开发各种材料（目前成熟度≤4）以实现电动汽车安全性、可持续性和可回收性等，如后锂离子电池技术及其相关交通应用制造技术。

  ④非锂离子电池（固定储能）材料：包括开发全钒氧化还原液流电池的增强型材料，以更低的成本实现更高的性能和可持续性；下一代长时储能电池的开发；用于电网大功率应用的下一代电池的开发等。

  ⑤钠离子电池(交通和固定储能)材料：开发安全和可持续的材料系统，使低温钠离子电池能够实现高能量密度、长循环寿命和低成本，同时减少对关键原材料的依赖，包括第三代(碳基或钛基阳极的液体电解质电池)和第四代（碳基、钛基和钠金属基负极的聚合物、硫化物和氧化物固态电解质电池）。

  ⑥具有自我修复功能的仿生材料：包括用于控制电荷转移、离子选择性和/或捕获降解产物或寄生物质的仿生分离器；带有修复剂的微胶囊，可根据需要触发；建立自我修复的度量和合格标准；具有自愈功能的自愈粘合剂、分离器和/或电解质系统等。

  ⑦通过多模态表征加速电池材料的发现：应用多技术和多尺度先进的电池材料，推动固态电池向市场准备产品的发展；欧洲同步加速器网络简化访问等。

  （3）设计：

  ①安全、可持续的电池设计：包括通过定义评估循环设计的通用原则、工具和方法，将设计的安全和可持续框架转化为电池行业切实可行的指导方针；再利用、回收和创新的多用途生产线开发；减少关键原材料需求的设计；加强现有数字工具使用，如虚拟现实、机器学习和人工智能等。

  ②功能燃料电池和电池设计：包括电池中智能功能的示范、生产和应用。

  （4）制造：

  ①电池和电池组的可持续生产：应用于第三代和第四代锂离子电池大规模制造的环境可持续加工技术，包括减少能源消耗和排放的工艺；千兆规模的可持续生产等。

  ②灵活的生产技术：适用于当前和下一代的灵活试验线，包括创新的多用途生产线开发；提高现有锂离子电池千兆工厂的产能，以适应即将到来的新化学品和先进的生产理念等。

  ③可持续设计和电池制造的数字孪生：包括在锂离子电池生产线中采用先进的数字孪生技术；加速新兴化学品的制造工艺设置的先进数字孪生技术等。

  （5）交通应用：

  ①高性能、经济高效且安全的电池系统设计：包括适用于恶劣使用和极端条件下电池的先进热管理技术；高性能和低成本的安全设计电池等。

  ②基于云的多应用集成电池管理：包括适用于多个应用程序的基于云的数据管理，如先进电池管理系统、电池组的分散式电池管理系统、云链接的管理系统等。

  ③加速多物理与虚拟的测试和开发：包括开发虚拟方法，以降低测试样本到被测器件子系统的复杂性，同时使用物理子系统测试的结果通过虚拟方法验证整个系统；电池系统测试和验证方法的标准化；简化的测试策略等。

  ④交通应用示范：包括非道路（矿山、港口、工业等）交通电气化示范；航空、航运用电池的更换示范；电池在铁路应用示范等。

  （6）固定储能应用：

  ①长时储能：开发用于长时储能的先进电池技术，包括下一代长时储能技术（＞10小时，长达100小时或更长）；创新的电池综合技术，并通过改进电化学方法使其适用于长时间存储；具有先进管理系统的多用途电网级长时储能系统示范等。

  ②优化电池利用率的电池管理：包括基于物理和数据的电池管理以优化电池利用率；新型灵活的电池管理系统；数字孪生技术应用；开发电池管理系统架构标准化；电池管理系统与能量管理系统的交互等。

  ③固定式电池储能一体化：包括可优化多个储能系统的组合使用并提供多种服务的自适应算法；优化不同能源领域电池存储运营和集成的策略；先进、快速的混合存储（多种技术）能源管理算法等。

  （7）拆卸与回收：

  ①开发可持续、安全和高效的回收流程，包括钠离子电池、全钒氧化还原液流电池综合回收工艺的开发和验证；锂金属电池的安全回收方法；电极材料的直接回收等。

  ②提高回收流程的灵活性：包括开发比目前更灵活和适应性更强的锂离子电池回收工艺，将为阴极、阳极和电解质不断变化的成分和配方提供解决方案；适用于锂离子电池和钠离子电池的灵活回收工艺；提高第三代锂离子电池中锂和石墨回收率的方法；改进现有锂离子电池回收工艺，提高电解液、溶剂和盐、粘合剂材料和膜的回收率等。

  （8）横向研发主题：

  ①下一代电池的全生命周期评价（LCA）和全生命周期清单（LCI）开发。

  ②为带外部存储功能的电池开发电池护照。

  ③发展教育试点项目。

  （9）协调：欧洲电池产业的强劲增长建立在电池价值链各个环节协调和战略驱动的研究与创新之上。欧洲电池伙伴协会和“电池 2030+”、“欧洲电池技术创新计划”（ETIP）以及 IPCEI 的支持性研究计划共同为电池价值链中的利益相关者提供了平台，使他们能够为政策提供意见、制定战略目标并提供路线图。