國(guó)家發(fā)改委近日印發(fā)《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求 推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》。方案提出，鼓勵(lì)使用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源， 通過(guò)自建拉專(zhuān)線或雙邊交易，提升數(shù)據(jù)中心綠色電能使用水平， 促進(jìn)可再生能源就近消納。支持模塊化氫電池和太陽(yáng)能板房等在小型或邊緣數(shù)據(jù)中心的規(guī)模化推廣應(yīng)用。結(jié)合儲(chǔ)能、氫能等新技術(shù)，提升可再生能源在數(shù)據(jù)中心能源供應(yīng)中的比重。支持具備條件的數(shù)據(jù)中心開(kāi)展新能源電力專(zhuān)線供電。統(tǒng)籌 5G與可再生能源分布式發(fā)電布局，對(duì)電源、空調(diào)等能耗系統(tǒng)積極推進(jìn)去冗余簡(jiǎn)配， 嚴(yán)控廢舊設(shè)施處理。

 

11月18日，工業(yè)和信息化部公布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2021年本）》（征求意見(jiàn)稿）。該文件明確對(duì)新建電池項(xiàng)目提出要求，對(duì)能量型電池的要求是，單體能量密度不低于180瓦時(shí)/千克，電池組能量密度不低于120瓦時(shí)/千克。

 

 

中國(guó)工程院院士、北京理工大學(xué)教授吳鋒認(rèn)為，國(guó)家此舉意在鼓勵(lì)高能量密度電池的發(fā)展。在“雙碳”目標(biāo)下，未來(lái)能源、交通和信息產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)深度融合。在5G技術(shù)支撐下，智能電池將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以新能源汽車(chē)為儲(chǔ)能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)互聯(lián)網(wǎng)、信息互聯(lián)網(wǎng)的融合，將大力推動(dòng)能源革命、交通革命、信息革命。

 

市場(chǎng)需求：“兩高一低”

 

問(wèn)：對(duì)于動(dòng)力電池，我國(guó)此前發(fā)布的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃大多聚焦指標(biāo)的上限，此次為新建電池項(xiàng)目設(shè)置能量密度等指標(biāo)的門(mén)檻，其意圖是什么？

 

答：無(wú)論是科研層面，還是生產(chǎn)層面，國(guó)家的用意都是鼓勵(lì)高能量密度電池的發(fā)展，以支持新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程，滿足市場(chǎng)需求。

 

從用戶層面看，對(duì)于新能源汽車(chē)，消費(fèi)者主要關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題：續(xù)航里程和充電時(shí)間，二者都與電池的能量密度密切相關(guān)。

 

隨著關(guān)鍵材料和技術(shù)的進(jìn)步，電池性能有了顯著提升，但是其綜合性能，包括電池的安全性、能量密度、功率密度、壽命、成本等，仍有改進(jìn)空間。

 

新一代鋰離子電池的共性技術(shù)需要從六方面突破：陰陽(yáng)離子協(xié)同電荷補(bǔ)償機(jī)制與相關(guān)材料、電池安全、長(zhǎng)壽命柔性電池、反應(yīng)界面構(gòu)建與調(diào)控、電池回收和低成本電池材料等技術(shù)。

 

在充電速度方面，目前新能源汽車(chē)的用戶體驗(yàn)還不盡如人意，這與電池的種類(lèi)和性能有關(guān)，關(guān)鍵在電池功率密度的提高。當(dāng)然，各種技術(shù)也會(huì)根據(jù)用戶需求發(fā)展，在一些應(yīng)用場(chǎng)景也可以采用快充、換電技術(shù)。

 

問(wèn)：對(duì)于消費(fèi)者而言，新能源汽車(chē)的安全至關(guān)重要。該如何保證電池的安全可靠？

 

答：從某種意義上說(shuō)，不能保障安全性，我們所做的就不是動(dòng)力電池，而是“汽車(chē)炸彈”。

 

決定電池安全性的并非單一因素。解決動(dòng)力電池安全性問(wèn)題要從多角度出發(fā)，從全系統(tǒng)入手，還要引入一些新的概念。我們應(yīng)該在深入全面分析應(yīng)用環(huán)境、電池反應(yīng)機(jī)制及其伴生副反應(yīng)的基礎(chǔ)上，多角度、全系統(tǒng)地去提高鋰離子電池的安全可靠性，從材料遴選、電池設(shè)計(jì)、電池系統(tǒng)安全等方面來(lái)綜合解決問(wèn)題。

 

問(wèn)：目前看，鋰離子電池事故大多與電解液有關(guān)，對(duì)于提高安全性，您有何新思路？

 

答：電解質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的發(fā)展，無(wú)疑會(huì)使得未來(lái)高比能電池的安全性得到更好的保證。我們團(tuán)隊(duì)已研制出寬電化學(xué)窗口/高熱穩(wěn)定性和高室溫離子電導(dǎo)率的固態(tài)化電解質(zhì)，還研制出可以匹配安全和長(zhǎng)壽命固態(tài)電池體系的納米復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，以及基于納米二氧化鈦與離子液體的高安全性凝膠電解質(zhì)。

 

問(wèn)：對(duì)備受關(guān)注的電池成本問(wèn)題，您認(rèn)為該如何解決？

 

答：對(duì)動(dòng)力電池而言，安全和成本始終是十分重要的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)低成本的途徑在于提高電池比能量和循環(huán)穩(wěn)定性，采用低成本材料，更新電池材料體系，變革制備工藝，實(shí)現(xiàn)廢舊電池的有效回收與再生，打造產(chǎn)業(yè)鏈，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，資源共享等。

 

深度融合：能源+5G

 

問(wèn)：有專(zhuān)家指出，在能源革命和“雙碳”目標(biāo)之下，新能源技術(shù)的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力、對(duì)新能源關(guān)鍵礦物質(zhì)的掌控，以及新材料的科學(xué)創(chuàng)新將成為核心能力。這給電池發(fā)展帶來(lái)什么啟示？

 

答：我們已經(jīng)身處能源革命之中。光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)等規(guī)模化發(fā)展，將極大改變?nèi)蚰茉吹纳a(chǎn)、傳輸和消費(fèi)方式，也將大范圍改變?nèi)祟?lèi)生活甚至地緣政治格局。

 

新型二次電池作為能源轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的重要環(huán)節(jié)，面臨著新的挑戰(zhàn)，要從基礎(chǔ)研究和新材料入手，瞄準(zhǔn)新技術(shù)、新工藝，特別要注意具有顛覆性的創(chuàng)新；做到人無(wú)我有，并形成產(chǎn)業(yè)鏈，才能使企業(yè)長(zhǎng)盛不衰。需要牢記，創(chuàng)新不是炒作，不能急功近利，否則就會(huì)是曇花一現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)取決于市場(chǎng)，不能揠苗助長(zhǎng)，否則就會(huì)是過(guò)眼云煙。

 

問(wèn)：在能源、信息和交通深度融合背景下，有哪些技術(shù)值得關(guān)注？

 

答：新能源汽車(chē)、智慧電網(wǎng)等都需要與5G技術(shù)進(jìn)行融合。

 

這種融合將孕育一些新技術(shù)和應(yīng)用的產(chǎn)生，比如，5G技術(shù)加上移動(dòng)信號(hào)基站的電力資源管理與分配制度等于智慧自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)云基站監(jiān)管；5G技術(shù)加上動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)等于智能電池管理，對(duì)于電的管理和熱的管理會(huì)形成一種智能運(yùn)維，能夠極大延長(zhǎng)整個(gè)電池系統(tǒng)的壽命；5G技術(shù)加上新能源汽車(chē)加上智慧充電樁能夠?qū)崿F(xiàn)能源互聯(lián)融合。通過(guò)5G技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度、寬溫穩(wěn)定性、服役與回收、特殊功能性、快速充放電等，能夠賦予整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和電力系統(tǒng)新的特性。

 

單就用電量而言，2020年，我國(guó)全社會(huì)用電量為7.51萬(wàn)億千瓦時(shí)。根據(jù)預(yù)測(cè)，2026年我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商的通信設(shè)備全部升級(jí)為5G后，電力消耗將會(huì)達(dá)到全國(guó)總用電量的2.1%，高于數(shù)據(jù)中心的耗電量水平（約2%）。這么大的耗電量對(duì)于電力供應(yīng)實(shí)現(xiàn)清潔低碳目標(biāo)，也提出了很高的要求。

 

問(wèn)：5G技術(shù)與電池、能源產(chǎn)業(yè)有何關(guān)系？

 

答：隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的電源結(jié)構(gòu)將導(dǎo)向大規(guī)模儲(chǔ)能，這種規(guī)模化的儲(chǔ)能應(yīng)用需求將比現(xiàn)在新能源汽車(chē)的電池需求高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

 

通過(guò)5G技術(shù)的支撐，分布式的多能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、新能源平臺(tái)、新能源汽車(chē)網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)將組成一個(gè)智慧的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。歐洲《電池2030+》計(jì)劃中提出智能電池、電池的智能化制造等理念。這都表明，智能電池、5G與能源互聯(lián)網(wǎng)休戚與共。

 

智能電池：關(guān)鍵環(huán)節(jié)

 

問(wèn)：您所說(shuō)的智能電池與5G的融合，有何深度應(yīng)用，方向是什么？

 

答：5G技術(shù)有助于智慧數(shù)字化先進(jìn)電池，即智能電池的開(kāi)發(fā)，這將有助推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

 

首先，5G時(shí)代需要大量的自主供電傳感器系統(tǒng)，核心技術(shù)是“能量采集+電池+嵌入式計(jì)算管控系統(tǒng)的高度集成”。

 

其次，電池單體的趨勢(shì)是半導(dǎo)體化，當(dāng)芯片進(jìn)入了電池內(nèi)部，智能電池的出現(xiàn)將會(huì)顛覆電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也會(huì)進(jìn)一步提升動(dòng)力電池的安全性能，并成為5G應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。

 

最后，電池單體在制造過(guò)程中將與信息系統(tǒng)緊密耦合，形成數(shù)字電池，即智能電池，實(shí)現(xiàn)智能化變革，開(kāi)啟動(dòng)力電池新的飛躍。

 

下一步，電池發(fā)展的一個(gè)重要方面是智能電池，我們要從簡(jiǎn)單的物理結(jié)構(gòu)組裝發(fā)展到多模塊功能層架構(gòu)一體化集成，實(shí)現(xiàn)電化學(xué)數(shù)字監(jiān)測(cè)+智能預(yù)判與安全防御+云通信+大數(shù)據(jù)智能交互。智能電池的應(yīng)用領(lǐng)域包括重卡、新一代電信網(wǎng)絡(luò)、高鐵和電動(dòng)飛機(jī)等。未來(lái)，智能電池將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

 

問(wèn)：從世界范圍來(lái)看，電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展有哪些新趨勢(shì)？

 

答：2020年12月，歐盟委員會(huì)推出新的電池法規(guī)，引入了碳排放量、原材料供應(yīng)、可再生原材料的使用比率等環(huán)保規(guī)定。新法規(guī)將于2022年1月1日生效，同時(shí)要求從2024年7月1日開(kāi)始，只有已建立碳足跡聲明的可充電工業(yè)和新能源汽車(chē)電池才能投放市場(chǎng)，包括新增碳足跡、再生原材料、電化學(xué)性能和耐久性、可拆卸和可替換性、二維碼標(biāo)簽和CE標(biāo)簽、電池管理系統(tǒng)、電池護(hù)照、安全性等要求，并對(duì)運(yùn)營(yíng)商的盡職調(diào)查和廢舊電池的回收處理提出新的環(huán)保要求。

 

美國(guó)預(yù)計(jì)未來(lái)10年全球鋰電池市場(chǎng)規(guī)模將提升5～10倍，其發(fā)布的2021～2030年能源電池戰(zhàn)略提出，將保持電極、電芯和電池包等相關(guān)制造業(yè)發(fā)展，制造不含鈷和鎳或替代品的二次離子電池，同時(shí)也要開(kāi)發(fā)新的方法用于收集、分類(lèi)、運(yùn)輸和處理回收鋰離子電池和其他二次電池，以降低成本。

 

問(wèn)：您如何看待我國(guó)新能源汽車(chē)和電池的未來(lái)發(fā)展?

 

答：中國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要從以下六個(gè)方面展開(kāi)：能源低碳化、動(dòng)力電動(dòng)化、車(chē)身輕量化、制造信息化、整車(chē)智能化、交通網(wǎng)聯(lián)化。

 

未來(lái)的新能源汽車(chē)將成為“智能交通”“智慧城市”的基本單元，除了是交通工具，還要具備進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換的能力。以新能源汽車(chē)為儲(chǔ)能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)互聯(lián)網(wǎng)、信息互聯(lián)網(wǎng)的融合，將大力推動(dòng)能源革命、交通革命、信息革命，較大程度上破解長(zhǎng)期困擾能源、交通、環(huán)境領(lǐng)域的痛點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，重塑未來(lái)的出行體驗(yàn)。

 

5G和星鏈時(shí)代正在走來(lái)，新能源汽車(chē)作為萬(wàn)物互聯(lián)中的重要一環(huán)，就像智能手機(jī)一樣，將成為未來(lái)爭(zhēng)奪的重要陣地。5G和能源互聯(lián)網(wǎng)就像一只無(wú)形的巨手，它可以助你登上新的高峰，也可以將你打入谷底，要看你是否有前瞻的思想、創(chuàng)新的膽略、科學(xué)的態(tài)度。只有堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的理念，與外界融合，與全球互聯(lián)，才能迎來(lái)新的飛躍。圖片