欧盟能源战略的核心是 欧洲2030年电池计划：欧盟战略能源技术计划（SET-plan）想法之一

“电池2030+”是欧洲大型长期研究计划，是欧盟委员会SET-plan的思路之一。它旨在解决未来电池研发过程中面临的所有挑战，并克服许多障碍，以实现雄心勃勃的既定电池性能目标。

研究内容以“化学中性方法”为指导，基于目前或未来许多不同类型的电池化学品，通过缩小它们之间的差距，可以实现电池的全部潜能，实现电池的实用能力和理论极限。该概念基于为欧洲电池公司乃至全球电池公司的价值链提供新的开发和支持，如从原材料到先进材料的开发、电池和电池组的设计和制造、电池寿命结束后的回收以及电池的实际应用场景。此外，电池2030+的长期发展路线图也弥补了欧洲电池——欧洲技术创新平台的中期研究和创新工作。

因此，欧盟希望借助电池2030+推动欧洲十年大规模努力，推动电池领域革命性发展。不断提出新的研究方法，开拓新的创新领域，实现超高性能电池的安全发展，最终实现欧洲社会在2050年之前不再使用化石能源。2019年3月，欧盟启动了“电池2030+”协调和支持行动，以确定计划中的R&D路线图。经过讨论和修订，电池2030+R&D路线图第二稿将于2020年2月底提交欧盟委员会。

图5。具有原位传感和输出分析设备的未来电池

电池技术的可持续发展和我们对电池推广应用的日益依赖，对电池的可靠性和安全性提出了更高的要求。其中检测或感知不可逆变化是获得更好可靠性的第一步。但是，要真正保证可靠性，电池应该能够自动感知损坏，恢复原来的配置和整体功能。能否尝试模仿自然愈合机制制作智能长寿命电池？“电池2030+”借鉴了医学领域的“再生工程”概念，提出可以开发具有相应自愈功能的材料，修复电极内部的缺陷。另一方面，建议将状态感知与自愈功能紧密联系起来。从传感器检测到的信号将被发送到电池管理系统进行分析。如果出现问题，BMS将向执行器发送信号，触发自愈过程的刺激。这种自我认知和自我修复的结合，将赋予电池更高的安全性和消费者更高的可靠性。

图6。BMS介导的电池工作-感应-自修复协同耦合过程

新一代突破性电池材料将开启新的电池技术机遇。然而，从广义上讲，这些新的电池技术至少需要面临两个主要的验证阶段。首先，在原型层面证明其性能潜力。其次，扩大规模化生产的可行性，评估产业化进程。《电池2030+路线图》提出了未来电池制造的解决策略:工业4.0和数字化的前景。利用建模和人工智能实现制造过程的动态软件仿真，突破了制造单元空之间的结构，避免或基本减少了经典的尝试和错误的方法。通过全数字化制造，了解和优化工艺参数及其对最终产品的影响。

图7。电池制造的数字化过程

电池2030+路线图将推动建立循环经济社会，减少浪费，减少二氧化碳排放，更明智地使用战略资源作为长期愿景。因此，开发高效的电池拆解和回收技术是确保欧盟电池经济到2030年长期可持续发展的重要保障。因此，有必要开发一种新型、创新、简单、低成本、高效率的回收工艺，以确保电池生命周期的低碳足迹和经济可行性。例如，活性物质可以通过直接方法而不是多步方法来回收。通过直接修复或重新调整电极，电池可以再次达到工作状态。基于此，“电池2030+”针对材料层面、界面层面和单电池层面提出了一些新的回收理念和整体流程:全生命周期的可持续设计；电池和电池组的拆卸设计；回收设计方法。这一过程需要研究人员、电池制造商和材料供应商的合作，并与回收商一起将回收策略和相关限制整合到新电池设计中。

图8。未来的电池回收过程:直接回收和再利用过程的有机结合

回收策略的关键计划

A.电池组件和单体的可重复使用性:通过对产品标签、电池管理系统、内外传感器等相关数据的收集和分析，集成传感器和电极的自愈功能，识别损坏/老化的组件，为重复使用做好准备。同时尽可能延长电池寿命，考虑重新校准、翻新、二次使用、多次使用的可行性。

B.引入现代低碳足迹物流的概念，包括分散加工，发展产品可追溯性，尤其是电池全生命周期关键原材料的可追溯性。并对有价值的关键材料制定高效、低成本、可持续的一步回收处理策略，并将其“翻新”成可用于电池的活性材料。如果它们不能完全逆转，它们可以通过调整其组成来合成活性材料前体或相关原料。

C.自动化和选择性回收:采用AI辅助技术和设备，实现电池自动分拣和评估，自动拆解电池组至单电池水平，自动拆解电池至最大单组件水平。同时，借助大数据技术，我们分析并寻求一种适用于所有电池和电池组的通用拆解流程，以确保即使是锂金属固态电池和锂金属-空气体电池等新电池，也能最大限度地回收电池组件及其关键组件材料。

回收策略研发计划

短期计划:实现电池系统的可持续发展和拆卸，开发数据采集和分析系统，并使用电池组/模块分拣和再利用/再利用技术，开始开发电池自动拆卸。用于电池快速表征的新测试。

中期计划:发展电池自动分解成单个组件的方法，对粉末及其组件进行分类回收，并“翻新”成先进的新型电池活性材料。测试电池中的回收材料。将开发二次应用中材料再利用的预测和建模工具。显著提高关键原材料的回收率，显著提高能源资源消耗。

长期计划:开发并验证完整的直接回收系统；该系统在经济上是可行的、安全的和环境友好的，并且具有比当前工艺更低的碳足迹。

第四部分:其他国家的路线图发展规划

除了欧洲的SET-PLAN计划，只有少数几个国家有明确的路线图，并为之做出长期努力。在这里，我们简单介绍一下中国、印度、日本、美国的电池路线图，从更广阔的角度来看2030+电池的目标。

4.1中国发展规划:中国现在是世界上发表电池研究论文最多的国家。但与此同时，产业中定义了两种并行的研究和创新战略:进化战略和创新战略。进化策略专注于优化现有车辆和配备新能源电池的能源动力总成系统，包括提高电池性能。).革命性战略的目标是为车辆动力系统开发下一代电池化学系统。如图9所示，中国2015-2035年的电池发展目标可以与日本新能源产业NEDO的RISING计划目标和美国DOE的Battery 500计划相比较。

图9。2013-2030年中国国家新能源项目及战略目标

4.2印度发展计划:印度最近发布了汽车制造业路线图，其中电池R&D和制造业被认为具有重大战略意义。然而，路线图并没有显示实现目标需要哪些关键技术，而是明确表达了电池的重要性。

4.3日本的发展计划:日本有在一些关键领域制定长期稳定的研究计划的传统，电池就是其中之一。NEDO的RISING-2项目是一个长期的大型项目，从2010年开始，计划在2022年结束。它定义了两个关键的电池性能目标。对于纯电动汽车，动力电池系统的能量密度应在2020年达到250Wh/kg，2030年达到500Wh/kg。对于插电式混合动力汽车，2020年动力电池系统能量密度应达到200Wh/kg。这是唯一一个可以与电池2030+中提出的目标进行比较的国际R&D计划。

图10。日本NEDO 2020年和2030年电池性能目标

4.4美国发展规划:2016年由美国能源部牵头的Battery 500项目，结合了6所大学、4个国家实验室和IBM的科研实力。其总体目标是开发锂金属电池，与目前电动汽车用电池组170-200Wh/Kg相比，可使电池组能量密度达到500Wh/Kg。此外，电池500将致力于开发更小、更轻、更便宜的电动汽车电池。