歐盟推出新版電池戰(zhàn)略研究和創(chuàng)新議程
歐盟推出新版電池戰(zhàn)略研究和創(chuàng)新議程
一、提高歐洲電池價值鏈競爭力的六項必要措施
提高歐洲電池價值鏈競爭力的六項必要措施包括:
①確保研究和創(chuàng)新符合行業(yè)需求,并將研究成果轉(zhuǎn)化為超級工廠產(chǎn)品和進入市場。
②通過減少對進口關(guān)鍵原材料的依賴來增加歐洲的戰(zhàn)略自主權(quán);
③提高電池性能,加速綠色轉(zhuǎn)型并保持歐洲行業(yè)的競爭力;
④提高電池制造和回收系統(tǒng)的靈活性;
⑤實施安全且可持續(xù)的電池設計框架;
⑥持續(xù)資助研究,以支持歐洲先進電池研究以及學術(shù)與工業(yè)合作的連續(xù)性。
(1)原材料:
①電池原材料的可持續(xù)加工和精煉:包括開發(fā)鋰離子電池和鈉離子電池的低成本與節(jié)能的正負極活性材料、生物基電極材料等。
②二次原料整合:包括開發(fā)低成本和節(jié)能創(chuàng)新回收方法與工藝、近零廢物方法、先進回收技術(shù)示范、確定處理含有關(guān)鍵原料的中間精礦/沉淀的方法、在富含關(guān)鍵原材料的采礦-精煉和回收-精煉之間引入工程和運營協(xié)同方法等。
(2)先進材料:
①液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池(第三代)材料:包括按成本設計的化學物質(zhì)開發(fā)、高性能化學設計開發(fā)等。
②固態(tài)鋰電池(第四代)材料:包括第四代固態(tài)電解質(zhì)、正負極材料開發(fā)(含添加劑);實現(xiàn)更高的熱穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性,同時瞄準更高的能量/功率密度、快速充電、低成本電極加工和電解質(zhì)沉積等目標。
③開發(fā)下一代可持續(xù)交通電池材料:開發(fā)各種材料(目前成熟度≤4)以實現(xiàn)電動汽車安全性、可持續(xù)性和可回收性等,如后鋰離子電池技術(shù)及其相關(guān)交通應用制造技術(shù)。
④非鋰離子電池(固定儲能)材料:包括開發(fā)全釩氧化還原液流電池的增強型材料,以更低的成本實現(xiàn)更高的性能和可持續(xù)性;下一代長時儲能電池的開發(fā);用于電網(wǎng)大功率應用的下一代電池的開發(fā)等。
⑤鈉離子電池(交通和固定儲能)材料:開發(fā)安全和可持續(xù)的材料系統(tǒng),使低溫鈉離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度、長循環(huán)壽命和低成本,同時減少對關(guān)鍵原材料的依賴,包括第三代(碳基或鈦基陽極的液體電解質(zhì)電池)和第四代(碳基、鈦基和鈉金屬基負極的聚合物、硫化物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)電池)。
⑥具有自我修復功能的仿生材料:包括用于控制電荷轉(zhuǎn)移、離子選擇性和/或捕獲降解產(chǎn)物或寄生物質(zhì)的仿生分離器;帶有修復劑的微膠囊,可根據(jù)需要觸發(fā);建立自我修復的度量和合格標準;具有自愈功能的自愈粘合劑、分離器和/或電解質(zhì)系統(tǒng)等。
⑦通過多模態(tài)表征加速電池材料的發(fā)現(xiàn):應用多技術(shù)和多尺度先進的電池材料,推動固態(tài)電池向市場準備產(chǎn)品的發(fā)展;歐洲同步加速器網(wǎng)絡簡化訪問等。
(3)設計:
①安全、可持續(xù)的電池設計:包括通過定義評估循環(huán)設計的通用原則、工具和方法,將設計的安全和可持續(xù)框架轉(zhuǎn)化為電池行業(yè)切實可行的指導方針;再利用、回收和創(chuàng)新的多用途生產(chǎn)線開發(fā);減少關(guān)鍵原材料需求的設計;加強現(xiàn)有數(shù)字工具使用,如虛擬現(xiàn)實、機器學習和人工智能等。
②功能燃料電池和電池設計:包括電池中智能功能的示范、生產(chǎn)和應用。
(4)制造:
①電池和電池組的可持續(xù)生產(chǎn):應用于第三代和第四代鋰離子電池大規(guī)模制造的環(huán)境可持續(xù)加工技術(shù),包括減少能源消耗和排放的工藝;千兆規(guī)模的可持續(xù)生產(chǎn)等。
②靈活的生產(chǎn)技術(shù):適用于當前和下一代的靈活試驗線,包括創(chuàng)新的多用途生產(chǎn)線開發(fā);提高現(xiàn)有鋰離子電池千兆工廠的產(chǎn)能,以適應即將到來的新化學品和先進的生產(chǎn)理念等。
③可持續(xù)設計和電池制造的數(shù)字孿生:包括在鋰離子電池生產(chǎn)線中采用先進的數(shù)字孿生技術(shù);加速新興化學品的制造工藝設置的先進數(shù)字孿生技術(shù)等。
(5)交通應用:
①高性能、經(jīng)濟高效且安全的電池系統(tǒng)設計:包括適用于惡劣使用和極端條件下電池的先進熱管理技術(shù);高性能和低成本的安全設計電池等。
②基于云的多應用集成電池管理:包括適用于多個應用程序的基于云的數(shù)據(jù)管理,如先進電池管理系統(tǒng)、電池組的分散式電池管理系統(tǒng)、云鏈接的管理系統(tǒng)等。
③加速多物理與虛擬的測試和開發(fā):包括開發(fā)虛擬方法,以降低測試樣本到被測器件子系統(tǒng)的復雜性,同時使用物理子系統(tǒng)測試的結(jié)果通過虛擬方法驗證整個系統(tǒng);電池系統(tǒng)測試和驗證方法的標準化;簡化的測試策略等。
④交通應用示范:包括非道路(礦山、港口、工業(yè)等)交通電氣化示范;航空、航運用電池的更換示范;電池在鐵路應用示范等。
(6)固定儲能應用:
①長時儲能:開發(fā)用于長時儲能的先進電池技術(shù),包括下一代長時儲能技術(shù)(>10小時,長達100小時或更長);創(chuàng)新的電池綜合技術(shù),并通過改進電化學方法使其適用于長時間存儲;具有先進管理系統(tǒng)的多用途電網(wǎng)級長時儲能系統(tǒng)示范等。
②優(yōu)化電池利用率的電池管理:包括基于物理和數(shù)據(jù)的電池管理以優(yōu)化電池利用率;新型靈活的電池管理系統(tǒng);數(shù)字孿生技術(shù)應用;開發(fā)電池管理系統(tǒng)架構(gòu)標準化;電池管理系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)的交互等。
③固定式電池儲能一體化:包括可優(yōu)化多個儲能系統(tǒng)的組合使用并提供多種服務的自適應算法;優(yōu)化不同能源領(lǐng)域電池存儲運營和集成的策略;先進、快速的混合存儲(多種技術(shù))能源管理算法等。
(7)拆卸與回收:
①開發(fā)可持續(xù)、安全和高效的回收流程,包括鈉離子電池、全釩氧化還原液流電池綜合回收工藝的開發(fā)和驗證;鋰金屬電池的安全回收方法;電極材料的直接回收等。
②提高回收流程的靈活性:包括開發(fā)比目前更靈活和適應性更強的鋰離子電池回收工藝,將為陰極、陽極和電解質(zhì)不斷變化的成分和配方提供解決方案;適用于鋰離子電池和鈉離子電池的靈活回收工藝;提高第三代鋰離子電池中鋰和石墨回收率的方法;改進現(xiàn)有鋰離子電池回收工藝,提高電解液、溶劑和鹽、粘合劑材料和膜的回收率等。
(8)橫向研發(fā)主題:
①下一代電池的全生命周期評價(LCA)和全生命周期清單(LCI)開發(fā)。
②為帶外部存儲功能的電池開發(fā)電池護照。
③發(fā)展教育試點項目。
(9)協(xié)調(diào):歐洲電池產(chǎn)業(yè)的強勁增長建立在電池價值鏈各個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)和戰(zhàn)略驅(qū)動的研究與創(chuàng)新之上。歐洲電池伙伴協(xié)會和“電池 2030+”、“歐洲電池技術(shù)創(chuàng)新計劃”(ETIP)以及 IPCEI 的支持性研究計劃共同為電池價值鏈中的利益相關(guān)者提供了平臺,使他們能夠為政策提供意見、制定戰(zhàn)略目標并提供路線圖。
注:[1] 歐盟委員會和歐洲電池伙伴協(xié)會(BEPA)宣布了一項諒解備忘錄,將利用9.25億歐元在歐洲研發(fā)電池技術(shù)以實現(xiàn)生產(chǎn)。這一合作計劃被稱為BATT4EU,旨在提高歐盟電池鏈的價值和競爭力。
來源:BATT4EU. Batteries Europe and BEPA launch Strategic Research and Innovation Agenda, setting out key priorities for European battery R&I[2]
[2] https://bepassociation.eu/batt4eu-publishes-europes-new-strategy-on-battery-innovation/

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