9月26日，歐洲電池技術(shù)創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”（BATTERY 2030+）計劃工作組分別發(fā)布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》和第三版《電池2030+路線圖》^[1]，旨在為歐洲電池技術(shù)未來發(fā)展指明方向。本文系統(tǒng)梳理和對比了兩份路線圖的部署情況，供決策參考。

歐盟極為重視對電池儲能技術(shù)的研發(fā)，希望通過開發(fā)高性能電池?fù)屨嘉磥黼姎饣鐣偁幹聘唿c。2017年11月，歐盟發(fā)布了“戰(zhàn)略能源技術(shù)規(guī)劃”（SET-Plan）電池實施計劃^[2]，提出電池研究創(chuàng)新的重點領(lǐng)域：電池材料/化學(xué)/設(shè)計和回收、制造技術(shù)、電池應(yīng)用和集成。歐盟在SET-Plan框架下建立了側(cè)重基礎(chǔ)科研合作的歐洲能源研究聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)界牽頭的歐洲技術(shù)與創(chuàng)新平臺，利用兩種協(xié)調(diào)互補的機制，致力于構(gòu)建全鏈條貫通的能源技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。以電池領(lǐng)域為例，2017年至2019年，陸續(xù)建立了歐洲電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（EBA250）、歐洲技術(shù)與創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”聯(lián)合研究計劃推進(jìn)不同技術(shù)成熟度的研究和開發(fā)工作，相互銜接互補的機制構(gòu)建起歐洲電池研究與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。在該機制下，歐盟“電池2030+”計劃工作組于2020年3月發(fā)布首個電池研發(fā)路線圖，提出未來10年歐盟電池技術(shù)研發(fā)重點將圍繞材料開發(fā)、相界面研究、先進(jìn)傳感器、自修復(fù)功能四個主要領(lǐng)域，開發(fā)智能、安全、可持續(xù)且具有成本競爭力的超高性能電池。與此同時，“電池歐洲”在同年12月發(fā)布了其第一個《電池戰(zhàn)略研究議程》^[3]，明確了到2030年從電池應(yīng)用、電池制造與材料、原材料循環(huán)經(jīng)濟、歐洲電池競爭優(yōu)勢四方面關(guān)鍵行動，旨在推進(jìn)電池價值鏈相關(guān)研究和創(chuàng)新行動的實施。

2018年6月，歐盟在“地平線2020”計劃基礎(chǔ)上制定了“地平線歐洲”框架計劃^[4]，明確支持“可再生能源存儲技術(shù)和有競爭力的電池產(chǎn)業(yè)鏈”，為其投入150億歐元的研發(fā)經(jīng)費。同年7月更新了“地平線2020”（2018—2020）計劃中能源和交通運輸?shù)捻椖抠Y助計劃，即新增一個主題名為“建立一個低碳、彈性的未來氣候：下一代電池”跨領(lǐng)域研究活動，旨在整合“地平線2020”（2018—2020）分散資助的與下一代電池有關(guān)的研究創(chuàng)新工作，推動歐盟國家電池技術(shù)創(chuàng)新突破，開發(fā)更具價格競爭力、更高性能和更長壽命的電池技術(shù)。2021年1月，歐宣布設(shè)立一個歐洲共同利益重要項目（IPCEI）“歐洲電池創(chuàng)新”，由歐洲十二國共同投入29億歐元，并將撬動90億歐元的私人投資，主要涉及的研究領(lǐng)域包括：原材料和先進(jìn)材料；電池單元；電池系統(tǒng)；回收和循環(huán)經(jīng)濟。旨在推進(jìn)電池價值鏈的創(chuàng)新研發(fā)，建立泛歐電池生態(tài)系統(tǒng)^[5]。

為促進(jìn)歐洲電池制造產(chǎn)量的增長，同時提供更有競爭力和可持續(xù)的解決方案，實現(xiàn)2030年歐洲電池綜合產(chǎn)能達(dá)到886吉瓦時的目標(biāo)，歐洲到2030年必須建立全球最先進(jìn)的電池創(chuàng)新生態(tài)體系。為此，歐洲電池技術(shù)創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）頒布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》，更側(cè)重以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，匯集來自工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的專家來建立整個電池價值鏈發(fā)展的計劃方案，并全面概述了歐洲電池研究界從事的主要研究領(lǐng)域、目標(biāo)和路線圖，提出短中長期推動電池相關(guān)領(lǐng)域研究的優(yōu)先事項。而“電池2030+”更側(cè)重于歐洲電池基礎(chǔ)研究長期需求，重點關(guān)注數(shù)字技術(shù)，創(chuàng)造更智能、更好、更耐用的電池，并將改變電池研究的方式。通過開發(fā)超高性能、耐用、安全、可持續(xù)和負(fù)擔(dān)得起的電池材料、組件和原電池，從根本上支撐電池的實際應(yīng)用。

《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》確定了歐洲電池六大研究領(lǐng)域的33個具體戰(zhàn)略研究主題以及17個橫向研究主題，并提出這些研究主題在短（2027年）、中（2030年）以及長期（2030年后）的研究內(nèi)容。

（1）新興技術(shù)：開發(fā)高性能的新型電池技術(shù)，滿足應(yīng)用需求，對于實現(xiàn)歐盟的碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。該領(lǐng)域確定了10個戰(zhàn)略研究主題，包括：

① 先進(jìn)氧化還原液流電池；

② 金屬空氣電池；

③ 金屬硫電池；

④ 水基電池；

⑤ 無陽極電池；

⑥多價非水系統(tǒng)

⑦ 混合超級電容器電池；

⑧ 多模態(tài)多尺度相關(guān)表征技術(shù)；

⑨ 仿生學(xué)；

⑩ 電池材料和電池的可持續(xù)性設(shè)計。

2個橫向研究：

① 使用廉價、豐富且易于回收的材料制造電池；

② 新興電池技術(shù)加速材料發(fā)現(xiàn)和多尺度建模。未來為促進(jìn)基礎(chǔ)研究進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用，建議開發(fā)電池專用技術(shù)成熟度標(biāo)準(zhǔn)化框架，實現(xiàn)電池、材料、模塊等快速開發(fā)。

（2）原材料及其回收：到2030年實現(xiàn)鋰金屬回收率達(dá)到90%、鈷和鎳金屬回收率均達(dá)到95%目標(biāo)。該領(lǐng)域確定了6個戰(zhàn)略研究主題，包括：

① 新型逆向物流解決方案和收集模式；

② 現(xiàn)有回收工藝對新技術(shù)的適用性；

③ 鋰電池的新回收工藝和其他新興技術(shù)；

④ 二次原料整合；

⑤ 鈉離子和其他新的化學(xué)電池供應(yīng)鏈；

⑥ 可持續(xù)的原材料采購和加工。

3個橫向研究：

① 可持續(xù)性評估工具（參考數(shù)據(jù)可用性和方法框架）；

② 安全和可持續(xù)的設(shè)計；

③ 利用混合模型優(yōu)化回收流程的數(shù)字孿生。未來需在歐洲層面進(jìn)行交流合作，增加歐洲關(guān)鍵原材料供應(yīng)，采用適用性強的回收工藝提高技術(shù)競爭力，支持開發(fā)更可持續(xù)的原材料和二次材料高質(zhì)量利用。

（3）先進(jìn)材料：到2030年電池組成本控制在75歐元/千瓦時之內(nèi)，該領(lǐng)域確定了5個戰(zhàn)略研究主題，包括：

① 第三代鋰電池材料研發(fā)（交通）；

② 第四代固態(tài)電池材料研發(fā)（交通）；

③ 長效鋰電池材料研發(fā)（固定儲能）；

④ 鈉離子電池材料研發(fā)（交通和固定儲能）；

⑤ 釩基氧化還原液流電池材料（固定儲能）。

3個橫向研究：

① 可持續(xù)性（減少關(guān)鍵材料的使用）；

② 安全性（材料本身以及相互作用產(chǎn)生的人體健康和環(huán)境危害）；

③ 數(shù)字化（采用人工智能發(fā)現(xiàn)新的電池材料）。未來必須更多的考慮可持續(xù)性和安全性，特別關(guān)注新型電池化學(xué)材料，在可回收性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)成本的降低和關(guān)鍵原材料的穩(wěn)定供應(yīng)。

（4）電池設(shè)計和制造：該領(lǐng)域著眼于目前歐洲大規(guī)模電池生產(chǎn)和未來技術(shù)應(yīng)用所必需的進(jìn)步，確定了4個戰(zhàn)略研究主題：

①可持續(xù)燃料電池設(shè)計；

②電池的可持續(xù)生產(chǎn)；

③柔性生產(chǎn)技術(shù)；

④工藝和產(chǎn)品規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。

3個橫向研究：

① 可持續(xù)性（再生原料對電池設(shè)計、制造材料選擇和應(yīng)用的影響）；

② 安全性（電池設(shè)計、材料選擇和可回收性的安全研究）；

③ 數(shù)字化（可持續(xù)設(shè)計和制造電池過程的數(shù)字孿生）。

（5）應(yīng)用與集成-移動式儲能：移動儲能領(lǐng)域重點關(guān)注電池在交通應(yīng)用方面的關(guān)鍵事項，包括：

① 公路領(lǐng)域；

② 水路領(lǐng)域；

③ 航空領(lǐng)域；

④ 鐵路領(lǐng)域；

⑤ 非公路機械領(lǐng)域。

3個橫向研究主題包括：

① 快速充電；

② 電池更換；

③ 關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測（如電量、健康、溫度、功率等）。

未來需確定（新興）應(yīng)用中電池系統(tǒng)的要求、強化電池系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)以及結(jié)合互操作性和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，提高可持續(xù)性旨在實現(xiàn)電池行業(yè)的規(guī)模效益。

（6）應(yīng)用與集成-固定式儲能：固定儲能領(lǐng)域主要包括3個主要的戰(zhàn)略研究主題：

① 供電側(cè)的電池儲能系統(tǒng)；

② 需求側(cè)電池儲能系統(tǒng)；

③ 中長壽命電池儲能。

3個橫向研究：

① 數(shù)字化（重點是先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)、電池運行的新算法等）；

② 可持續(xù)性（重點關(guān)注二次壽命電池系統(tǒng)）；

③ 安全性（電池儲能系統(tǒng)的安全性、效率和延長壽命）。

未來需特別關(guān)注現(xiàn)有或新的長時儲能技術(shù)，對增強可再生能源發(fā)電和電網(wǎng)靈活性至關(guān)重要。

《電池2030+路線圖》第三版是“電池2030+”計劃工作組根據(jù)目前歐洲實際發(fā)展、國際研究進(jìn)展以及地平線2020、地平線歐洲資助的項目，對原版中的研究方向進(jìn)行了細(xì)化。提出“電池2030+”目標(biāo)是開發(fā)安全、經(jīng)濟、可持續(xù)、長壽命的超高性能電池，為整個價值鏈中的歐洲電池行業(yè)提供新工具和突破性技術(shù)，使歐洲在現(xiàn)有市場（如移動式和固定式儲能）和未來新興領(lǐng)域（如機器人、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等）的長期領(lǐng)導(dǎo)地位。為此，該路線圖提出了電池未來可持續(xù)發(fā)展所需的3大主題的6個研究領(lǐng)域。

（1）加速電池界面和材料研究：需要特別關(guān)注電池中許多材料界面上發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)。該領(lǐng)域核心是開發(fā)一個共享的歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠自動采集、處理和使用電池開發(fā)周期所有領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。利用人工智能（AI）開發(fā)電池接口基因組（BIG）和建立材料加速平臺（MAP）大幅加快新型電池材料開發(fā)。

（2）智能功能集成：“電池2030+”提出了兩種不同且互補的方案：

① 開發(fā)直接在電池單元級別探測化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)的傳感器；

② 使用自愈功能來恢復(fù)運行電池單元內(nèi)損害的功能。

（3）交叉領(lǐng)域：交叉領(lǐng)域主要包括電池的可制造性和可回收性。

① 可制造性領(lǐng)域?qū)⒅攸c關(guān)注電池、電池組件和材料的制造、制造過程中電池內(nèi)部產(chǎn)生的界面效應(yīng)。

② 可回收領(lǐng)域重點研究一種基于數(shù)據(jù)收集和分析的新回收模式，將電池組自動拆卸到電池級別，盡可能重復(fù)使用；將電池單元自動拆解以最大限度地增加個性化組件的數(shù)量；以及開發(fā)選擇性粉末回收技術(shù)，將粉末修復(fù)為電池活性材料，可在汽車/固定應(yīng)用的電池中重復(fù)使用等。

為促進(jìn)路線圖相關(guān)技術(shù)滿足整個電池價值鏈，“電池歐洲”將不斷跟蹤本次路線圖中提到的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，例如，目前還處在新興的概念型技術(shù)，提供新興技術(shù)路線圖和關(guān)鍵績效指標(biāo)，確定今后需要采取的進(jìn)一步研發(fā)創(chuàng)新行動。而“電池2030+”計劃工作組將在未來十年內(nèi)，基于目前路線圖制定的研究領(lǐng)域開發(fā)一個包含具體研發(fā)行動的閉環(huán)模型，以促進(jìn)歐洲電池生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行長期、變革性的基礎(chǔ)研究。