2023年欧洲电池研发创新路线图

《欧洲电池研发创新路线图》确定了欧洲电池六大研究领域的33个具体战略研究主题以及17个横向研究主题，并提出这些研究主题在短（2027年）、中（2030年）以及长期（2030年后）的研究内容。（1）新兴技术：开发高性能的新型电池技术，满足应用需求，对于实现欧盟的碳中和目标至关重要。该领域确定了10个战略研究主题，包括：①先进氧化还原液流电池；②金属空气电池；③金属硫电池；④水基电池；⑤无阳极电池；⑥多价非水系统⑦混合超级电容器电池；⑧多模态多尺度相关表征技术；⑨仿生学；⑩电池材料和电池的可持续性设计。2个横向研究：①使用廉价、丰富且易于回收的材料制造电池；②新兴电池技术加速材料发现和多尺度建模。未来为促进基础研究进一步工业应用，建议开发电池专用技术成熟度标准化框架，实现电池、材料、模块等快速开发。（2）原材料及其回收：到2030年实现锂金属回收率达到90%、钴和镍金属回收率均达到95%目标。该领域确定了6个战略研究主题，包括：①新型逆向物流解决方案和收集模式；②现有回收工艺对新技术的适用性；③锂电池的新回收工艺和其他新兴技术；④二次原料整合；⑤钠离子和其他新的化学电池供应链；⑥可持续的原材料采购和加工。3个横向研究：①可持续性评估工具（参考数据可用性和方法框架）；②安全和可持续的设计；③利用混合模型优化回收流程的数字孪生。未来需在欧洲层面进行交流合作，增加欧洲关键原材料供应，采用适用性强的回收工艺提高技术竞争力，支持开发更可持续的原材料和二次材料高质量利用。（3）先进材料：到2030年电池组成本控制在75欧元/千瓦时之内，该领域确定了5个战略研究主题，包括：①第三代锂电池材料研发（交通）；②第四代固态电池材料研发（交通）；③长效锂电池材料研发（固定储能）；④钠离子电池材料研发（交通和固定储能）；⑤钒基氧化还原液流电池材料（固定储能）。3个横向研究：①可持续性（减少关键材料的使用）；②安全性（材料本身以及相互作用产生的人体健康和环境危害）；③数字化（采用人工智能发现新的电池材料）。未来必须更多的考虑可持续性和安全性，特别关注新型电池化学材料，在可回收性的基础上实现成本的降低和关键原材料的稳定供应。（4）电池设计和制造：该领域着眼于目前欧洲大规模电池生产和未来技术应用所必需的进步，确定了4个战略研究主题：①可持续燃料电池设计；②电池的可持续生产；③柔性生产技术；④工艺和产品规模化和产业化。3个横向研究：①可持续性（再生原料对电池设计、制造材料选择和应用的影响）；②安全性（电池设计、材料选择和可回收性的安全研究）；③数字化（可持续设计和制造电池过程的数字孪生）。（5）应用与集成-移动式储能：移动储能领域重点关注电池在交通应用方面的关键事项，包括：①公路领域；②水路领域；③航空领域；④铁路领域；⑤非公路机械领域。3个横向研究主题包括：①快速充电；②电池更换；③关键指标预测（如电量、健康、温度、功率等）。未来需确定（新兴）应用中电池系统的要求、强化电池系统设计基础以及结合互操作性和物联网等技术，提高可持续性旨在实现电池行业的规模效益。（6）应用与集成-固定式储能：固定储能领域主要包括3个主要的战略研究主题：①供电侧的电池储能系统；②需求侧电池储能系统；③中长寿命电池储能。3个横向研究：①数字化（重点是先进的电池管理系统、电池运行的新算法等）；②可持续性（重点关注二次寿命电池系统）；③安全性（电池储能系统的安全性、效率和延长寿命）。未来需特别关注现有或新的长时储能技术，对增强可再生能源发电和电网灵活性至关重要。（信息参考：中国科学院文献情报中心“双碳情报”公众号）