中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:7月25日,歐盟更新了“地平線2020”(2018-2020)計(jì)劃中能源和交通運(yùn)輸部分的項(xiàng)目資助計(jì)劃 ,即新增一個(gè)主題名為“建立一個(gè)低碳、彈性的未來(lái)氣候:下一代電池”跨領(lǐng)域研究活動(dòng),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(dòng)歐盟國(guó)家電池技術(shù)創(chuàng)新突破,開(kāi)發(fā)更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力、更高性能和更長(zhǎng)壽命的電池技術(shù)。新增資助計(jì)劃將在2019年提供1.14億歐元用于支持7個(gè)主題的電池研究課題,具體內(nèi)容如下:
1、高性能、高安全性的車用固態(tài)電池技術(shù)(資助金額:2500萬(wàn)歐元)
針對(duì)電動(dòng)汽車,進(jìn)一步發(fā)展現(xiàn)有的固態(tài)電池技術(shù),以解決當(dāng)前固態(tài)電解質(zhì)電池的各種問(wèn)題,如工作溫度過(guò)高、離子傳導(dǎo)性過(guò)低、電極電解質(zhì)界面阻抗過(guò)高、電池循環(huán)壽命短、生產(chǎn)成本過(guò)高等。主要圍繞三種電解質(zhì)材料進(jìn)行研發(fā):
(1)無(wú)機(jī)電解質(zhì)材料,如鈣鈦礦、石榴石、硫化物、鈉超導(dǎo)體等無(wú)機(jī)結(jié)晶材料和鋰磷氧氮、玻璃態(tài)氧化物等無(wú)機(jī)非晶材料,由于電解質(zhì)和電極之間的反應(yīng)性,在電池組裝以及循環(huán)期間存在界面電阻過(guò)高和接觸較差的問(wèn)題。
(2)固體聚合物/聚合物材料,如聚環(huán)氧乙烷、聚合物離子液體、單離子聚合物等,存在離子電導(dǎo)率過(guò)低、電化學(xué)穩(wěn)定性較差、反應(yīng)溫度不合適和鋰枝晶問(wèn)題。
(3)固態(tài)混合電解質(zhì),解決高電壓下聚合物電解質(zhì)穩(wěn)定性較低、對(duì)復(fù)合材料界面認(rèn)識(shí)不足等問(wèn)題。
此外,還將開(kāi)發(fā)所謂“后鋰離子時(shí)代”電池材料,包括采用傳統(tǒng)鋰離子材料的鋰硫電池(如將于2020-2022年間開(kāi)發(fā),如以硅/碳(C/Si)為負(fù)極的鋰硫電池)和以鋰金屬為負(fù)極的全固態(tài)電池(將于2025-2030年開(kāi)發(fā))。
產(chǎn)生的預(yù)期影響主要有:(1)鋰硫電池能量密度大于350 Wh/kg或1000 Wh/L,鋰金屬為負(fù)極的全固態(tài)電池達(dá)到能量密度大于400 Wh/kg或1200 Wh/L;(2)到2030年,功率密度大于10000 W/kg情況下快速充電速度超過(guò)10C;(3)成本低于100歐元/kWh;(4)提升材料建模能力并維護(hù)生態(tài)系統(tǒng);(5)增強(qiáng)歐洲電池生產(chǎn)價(jià)值鏈;(6)完成安全性驗(yàn)證和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。
2、非車用的電池技術(shù)(資助金額:2400萬(wàn)歐元)
能源供應(yīng)低碳轉(zhuǎn)型情況下,需要通過(guò)開(kāi)發(fā)電池存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能挑戰(zhàn),主要包括:
(1)通過(guò)開(kāi)發(fā)低成本高性能材料(如納米結(jié)構(gòu)、二維材料和電解質(zhì)等新型先進(jìn)電極材料)和化學(xué)品,改進(jìn)封裝和電池設(shè)計(jì)以及電池組件生產(chǎn)工藝,實(shí)現(xiàn)更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力、更高性能、高度安全和壽命更長(zhǎng)的電池存儲(chǔ)解決方案。
(2)安全的存儲(chǔ)技術(shù),如開(kāi)發(fā)用于固態(tài)電池的聚合物或固體電解質(zhì)材料。
(3)開(kāi)發(fā)可持續(xù)材料、環(huán)保生產(chǎn)工藝、二次利用以及在歐洲容易獲取的材料,電池回收應(yīng)具備大規(guī)模實(shí)施和低成本的潛力。
(4)對(duì)新的電池存儲(chǔ)解決方案進(jìn)行循環(huán)性、可靠性和壽命的工業(yè)示范和測(cè)試,在歐盟監(jiān)管框架下進(jìn)行開(kāi)發(fā),并考慮其對(duì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的影響。
(5)對(duì)新的解決方案進(jìn)行包括環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的全生命周期評(píng)估。
產(chǎn)生的預(yù)期影響主要有:(1)大幅降低固定式儲(chǔ)能成本,將其降至0.05歐元/千瓦時(shí)/周期,并將其他應(yīng)用的成本降低至少20%,使新技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性;(2)固定式儲(chǔ)能的循環(huán)壽命明顯超出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),在80%放電深度下至少達(dá)到5000次循環(huán);(3)儲(chǔ)能產(chǎn)品可持續(xù)性更強(qiáng),理想情況下循環(huán)效率超過(guò)50%,并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)可行性驗(yàn)證。
3、氧化還原液流電池仿真建模研究(資助金額:500萬(wàn)歐元)
由于能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存大量電力并能在需要時(shí)快速釋放,氧化還原液流電池(RFB)被認(rèn)為是電網(wǎng)固定式儲(chǔ)能的主要技術(shù),其能量密度及成本主要由氧化還原電對(duì)和電解質(zhì)決定。目前的RFB主要采用非歐洲出產(chǎn)的金屬氧化還原電對(duì),有高度腐蝕性、且有時(shí)具有毒性。此外,電池系統(tǒng)大多為水基,會(huì)發(fā)生高電壓水電解和膜滲透,影響電池效率、成本、安全性和可持續(xù)性。因此,需開(kāi)發(fā)數(shù)值模擬模型以及多種電解液和電化學(xué)預(yù)選材料。仿真模型應(yīng)模擬新化學(xué)品和設(shè)計(jì),研究電荷、質(zhì)量和熱量輸運(yùn)機(jī)理,識(shí)別電池限制機(jī)制,預(yù)測(cè)電池性能,優(yōu)化設(shè)計(jì)并擴(kuò)大規(guī)模,尤其關(guān)注電池的電壓、能量、功率密度、可靠性和成本。
產(chǎn)生的預(yù)期影響為:顯著推進(jìn)研究和工程應(yīng)用,加速獲得新的非稀有和無(wú)毒性的氧化還原電對(duì)和電解質(zhì),降低材料和成產(chǎn)成本,優(yōu)化全尺寸低成本和環(huán)境可持續(xù)RFB系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能,以平衡電網(wǎng)中波動(dòng)性可再生能源。項(xiàng)目成果應(yīng)在中長(zhǎng)期內(nèi)有助于實(shí)現(xiàn)歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃(SET-Plan)中設(shè)定的目標(biāo),并激勵(lì)對(duì)低碳能源部門的投資,其長(zhǎng)期目標(biāo)是是通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和固定式儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
4、適用于固定式儲(chǔ)能的先進(jìn)氧化還原液流電池(資助金額:1500萬(wàn)歐元)
開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證基于新的氧化還原電對(duì)和電解質(zhì)材料的RFB,這些材料具有環(huán)境可持續(xù)性,且有較高能量和功率密度,能夠提高電池壽命和效率并降低成本。另外,需對(duì)新方案進(jìn)行全尺寸原型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體研發(fā)技術(shù)問(wèn)題包括:(1)氧化還原對(duì)在重復(fù)電壓波動(dòng)下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及其溶解性和可逆性:(2)低膜電阻甚至無(wú)膜系統(tǒng);(3)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化;(4)電解質(zhì)/隔膜接觸界面的優(yōu)化;(5)環(huán)境可持續(xù)性研究;(6)毒性、可燃性等安全性研究。
產(chǎn)生的預(yù)期影響為:有助于實(shí)現(xiàn)SET-Plan設(shè)定的目標(biāo),到2030年儲(chǔ)能成本將降至0.5歐元/千瓦時(shí)/周期以下,項(xiàng)目成果能夠激勵(lì)對(duì)低碳能源部門的投資,其長(zhǎng)期目標(biāo)是促進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的增長(zhǎng)和固定式儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,并有助于加速大量波動(dòng)性可再生能源(尤其是太陽(yáng)能和風(fēng)能)與電力系統(tǒng)的整合。
5、先進(jìn)鋰離子電池的研究與創(chuàng)新(資助金額:3000萬(wàn)歐元)
開(kāi)發(fā)下一代鋰離子電池技術(shù)(主要是指以鎳錳鈷(NMC)為正極、Si/C為負(fù)極的電池),解決電池系統(tǒng)性能問(wèn)題,開(kāi)發(fā)相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)/智能管理系統(tǒng),考慮與用戶接受度相關(guān)的重要參數(shù)(如用電成本、安全性、大功率充電、耐久性等)、環(huán)境可持續(xù)性(如節(jié)能制造、可回收性和再利用)以及大規(guī)模生產(chǎn)。具體研發(fā)重點(diǎn)有:
(1)電池化學(xué)、形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)研究,包括能量和功率密度最大化,減少關(guān)鍵原材料(特別是鈷)的消耗,開(kāi)發(fā)正極、負(fù)極和電解質(zhì)材料的綠色生產(chǎn)工業(yè)和涂層工藝,從安全性、耐用性和功率容量方面改進(jìn)電池、電池組和系統(tǒng)級(jí)電池的整體性能,化學(xué)和工藝的環(huán)境可持續(xù)性改進(jìn)。
(2)在電池或模塊中開(kāi)發(fā)智能微傳感器和微電路,用于監(jiān)測(cè)和診斷電池狀態(tài),通過(guò)先進(jìn)電池管理進(jìn)一步滿足電動(dòng)汽車使用要求(如使用情況、壽命、溫度條件)。
(3)開(kāi)發(fā)先進(jìn)的制造方法和設(shè)備,生產(chǎn)更薄的材料層,提高質(zhì)量、品控和產(chǎn)量,從而提高密度并降低成本。
產(chǎn)生的預(yù)期影響有:推出具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的下一代鋰離子電池,其能量密度至少達(dá)到750 Wh/L,封裝成本降低至90歐元/千瓦時(shí),快速充電能力達(dá)到2.5C以上,使用壽命至少滿足2000個(gè)深度循環(huán)充電,同等能量密度下比鎳鈷錳電池至少節(jié)約20%的關(guān)鍵材料。
6、鋰離子電池材料及輸運(yùn)過(guò)程建模(資助金額:1300萬(wàn)歐元)
歐盟缺乏大規(guī)模生產(chǎn)鋰離子電池的技術(shù)和能力,傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿足設(shè)定的2025年第3代和第4代電池技術(shù)發(fā)展目標(biāo) 。面對(duì)這一挑戰(zhàn),主要從以下方面進(jìn)行研發(fā):
(1)基于不同物理模型描述先進(jìn)鋰離子電池化學(xué)和三維結(jié)構(gòu)中微結(jié)構(gòu)的行為。新模型方法需考慮電化學(xué)反應(yīng)、材料結(jié)構(gòu)變化和性能老化問(wèn)題。
(2)系統(tǒng)化測(cè)量用于建模的基本參數(shù)如熱系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和電導(dǎo)率等,建立可靠數(shù)據(jù)庫(kù)。開(kāi)發(fā)新的測(cè)量技術(shù)和方法以檢測(cè)電極結(jié)構(gòu)和電池機(jī)械應(yīng)力、孔隙度和微觀結(jié)構(gòu)等在電池循環(huán)中發(fā)生的變化,確保模擬結(jié)果與實(shí)際電池電化學(xué)行為高度匹配。
(3)制造具有獨(dú)特特征的電池原型或組件,生成輸入?yún)?shù)以初始化模型,并驗(yàn)證模擬模型的可用性。
(4)電池測(cè)試和模型模擬的相關(guān)性驗(yàn)證,確定不同測(cè)試條件下模型的有效性和穩(wěn)定性。
(5)用于評(píng)估控制參數(shù)和模型穩(wěn)定性的模型參數(shù)的靈敏度分析。
(6)對(duì)電池生產(chǎn)進(jìn)行模擬、研究和故障預(yù)測(cè)。
(7)高度優(yōu)化的電池(>300 Wh/kg)綜合性能特性的模擬與實(shí)驗(yàn)研究。
(8)功能衰減、老化和安全等方面電池耐久性驗(yàn)證的新方法。
產(chǎn)生的預(yù)期影響包括:(1)最多減少30%的電池開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本;(2)基于不同物理化學(xué)分析獲得更好的設(shè)計(jì)優(yōu)化;(3)將實(shí)驗(yàn)數(shù)量減少三倍;(4)將電池研發(fā)創(chuàng)新成本降低20%。
7、鋰離子電池生產(chǎn)試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(資助金額:200萬(wàn)歐元)
為了發(fā)展先進(jìn)鋰離子電池技術(shù)和制造工藝,歐盟各地建立了許多非工業(yè)試點(diǎn),需在這一基礎(chǔ)上建立鋰離子電池試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),主要從以下方面開(kāi)展活動(dòng):(1)確定歐盟鋰離子電池試點(diǎn)在技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模測(cè)試和驗(yàn)證、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)化方面的能力;(2)分析試點(diǎn)項(xiàng)目在技術(shù)范例和全球競(jìng)爭(zhēng)中的能力和設(shè)備差距;(3)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換平臺(tái)以進(jìn)一步提高歐洲的鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù);(4)開(kāi)發(fā)試點(diǎn)共享接口模型以及學(xué)術(shù)研究與工業(yè)生產(chǎn)合作模型;(5)制定通用合同以確保信息安全;(6)確定試點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)交換的可行性,開(kāi)展能源和資源高效利用生產(chǎn);(6)建立上述要點(diǎn)之后,在歐洲鋰離子電池各試點(diǎn)中開(kāi)展性能參數(shù)測(cè)試,開(kāi)放外部訪問(wèn)以比較不同制備方法的優(yōu)劣;(7)組織聯(lián)合研討會(huì),創(chuàng)建相互學(xué)習(xí)和集中培訓(xùn)平臺(tái);(8)制定網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合戰(zhàn)略路線圖,以實(shí)現(xiàn)電池技術(shù)從小規(guī)模試點(diǎn)到工業(yè)規(guī)模轉(zhuǎn)化;(9)建立價(jià)值鏈上公共和私營(yíng)利益相關(guān)者的網(wǎng)絡(luò),并對(duì)格式進(jìn)行概念化,以提高網(wǎng)絡(luò)的可見(jiàn)度。
產(chǎn)生的預(yù)期影響有:(1)進(jìn)一步發(fā)展歐盟工業(yè)規(guī)模高性能低成本的鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù);(2)更好地發(fā)揮試點(diǎn)的協(xié)同作用;(3)能夠擴(kuò)大歐盟鋰離子電池專家規(guī)模;(4)確保利益相關(guān)者的公平競(jìng)爭(zhēng);(5)建立獨(dú)特的銷售模式以提高鋰離子電池的生產(chǎn)效率;(6)實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈優(yōu)化整合,促進(jìn)領(lǐng)域創(chuàng)新進(jìn)步。
原文題目
Horizon 2020: new Next-Generation Batteries call published
原文來(lái)源
https://ec.europa.eu/inea/en/news-events/newsroom/horizon-2020-new-next-generation-batteries-call-published




