赵立金 曲靖瑶 等
动力电池作为新能源汽车最核心的零部件，已成为各国政府和主流车企重点布局和规划的领域。我国动力电池产业需持续加大投入和创新，保持全球领先地位。目前我国动力电池关键技术取得了长足进步，在关键材料克容量、电池比能量、系统集成效率等方面得到全面提升，已实现全球领先。此外，我国动力电池产业链建设逐步完善，关键材料及动力电池的产量和出口量均居全球第一，下游动力电池回收利用体系初步建立，形成了较完善的梯次利用技术及商业模式。总体上看，我国已在动力电池关键技术、市场规模、供应链方面处于全球领先水平，但在基础研究、原材料供应、电池回收、碳足迹研究等方面与国外尚有差距。全固态电池研发方面，我国起步较晚，在基础研究及技术开发上落后国外3-5年；电池原材料供应方面，我国对外依存度较高，恐有供应安全风险；电池回收及再利用方面，我国行业监管力度不足，未实现退役电池全面规范化处置；碳足迹研究方面，我国动力电池碳足迹核算标准与方法论研究较为滞后，在全球竞争中处于不利地位。
一、加大全固态电池等下一代电池研发力度，巩固动力电池产业先发优势
高比能、高安全性、低成本动力电池技术不断进步，全固态电池成为下一代电池的必争高地。
虽然液态动力电池的能量密度仍有发展空间，但运行安全性存在较大风险，其综合性能难以满足行业高质量发展的要求。全固态电池作为下一代电池技术的重要发展方向，有望突破传统液态电池的瓶颈，具备兼顾高能量密度、长循环寿命、高安全性能、宽温度范围等综合特性的潜力，正在成为全球汽车强国铆力发展的下一代电池新赛道。目前我国在固态电池、锂硫电池、钠离子电池的质量能量密度方面已达到全球先进水平，但在循环寿命上还稍有差距。我国应未雨绸缪，加大固态电池研发及产业化力度，通过多种手段激励全固态电池等新体系电池研发和创新，推动新体系电池产业化进程，积极探索车载应用前景。为促进我国在全固态电池领域取得先发优势并巩固我国动力电池产业全球领先地位，应积极采取相关举措以推动技术进步和推广应用。研究制定下一代动力电池国家顶层规划，加大固态电池研发支持力度，通过设置国家重大专项和建立固态电池协同创新联合体，开展重点攻关；加强整车与电池系统协同设计， 研发固态电池专用生产设备，加大原材料资源保障力度，鼓励车企开展固态电池搭载和示范应用，实现固态电池的持续降本和应用规模稳步提升。
（一）建立固态电池协同创新联合体， 凝聚全国力量开展重点攻关
我国固态电池的顶层设计稍显不足，技术路线尚不明确，存在资源投入分散和研发周期长的问题。美国、欧洲、日本、韩国均已发布战略大力布局并支持固态电池产业发展，我国虽然在国家重点研发计划中对固态电池等新体系电池设置了专题研发项目， 但尚缺少国家层面的战略和顶层设计。技术方面，固态电解质、正极、负极有多种路线， 在选择时要充分考虑电芯性能、大规模制造可能性、制造合格率、制造成本等因素。国外在聚合物以及硫化物方面已深耕多年， 目前已进入量产加速验证阶段，初步形成了一定专利壁垒，全球固态电池专利数量最多的前五家企业分别是丰田汽车、松下控股、出光兴产、三星电子、村田制作所，均为日、韩企业。而我国以氧化物路线为主，硫化物研究仍处于起步阶段，未来技术路线尚不明确，资源投入较为分散，导致研发效率较低。全固态电池电解质的选择需同时兼顾电导率、加工性、稳定性和制造成本等，研发方向上重点围绕高电导率、高界面稳定性、高材料稳定性三个核心指标开展攻关。
一是研究制定下一代动力电池国家顶层规划，明晰固态电池技术发展方向及路线，建立国家投入长效机制。建议在系统总结过去二十多年国家锂离子动力电池产业发展经验基础上，研究编制下一代动力电池国家顶层规划，深入研判国际固态电池技术专利壁垒及最新发展态势，明确我国固态电池主要发展方向及技术路径。建立国家层面长效投入机制，实施国家下一代动力电池产业技术创新专项工程，持续支持以固态电池为代表的下一代动力电池的基础科学、工程化、示范应用及回收利用等方面研究。
二是加大固态电池研发支持力度，重视基础科学研究，强化产学研高效协同，开展行业联合技术攻关。充分利用现有资金渠道，通过国家科技计划和工业强基、增强制造业核心竞争力、工业企业技术升级改造等国家重大工程，加大对固态电池的技术研发和产业化支持力度。国家牵头形成固态电池协同创新联合体，充分发挥科研院所及高校在基础研究方面的优势，集中力量尽快攻克固态电池锂离子和电子输运、固—固界面反应等科学问题；鼓励以企业为主体的联合创新体系建设，集聚行业优势力量搭建联合技术攻关机制，系统解决高电导率固态电解质合成及放量工艺、全固态电芯界面融合技术等工程难题。
（二）加强固态电池工程化及产业化探索，推动开展示范运营
全固态电池整车搭载还有工程技术与成本问题待解决。固态电池虽具有本征安全性，但仍存在一定的热失控和热扩散风险， 需要针对电池系统热扩散的不同阶段采取安全与防护措施，提高电芯级别的热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力，对整车的热管理设计、系统 / 底盘集成、结构件设计、全生命周期监测和管理提出了新的要求。此外，固态电池产业链体系还不完善， 与现有产业链兼容度较低，且存在原材料供应链安全风险，原材料对外依存度较高，进而导致固态电池成本高企。
一是加强整车与电池系统的协同设计， 提升固态电池安全性能。建议整车企业和电池企业围绕全固态电池整车搭载特性，建立联合研发机制，开展协同设计。针对全固态电池本征安全问题开展专项研究，通过主动安全与被动安全设计，提高电芯级别的热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力。
二是加大研发特定工艺制造设备与原材料资源保障力度，促进实现远期降本。建议针对全固态电池研发新型生产工艺，同时定制化开发部分设备，加快高性能材料全固态电池的研发，进一步完善供应体系；建立关键原材料资源保障体系，鼓励国内企业在海外加大对关键资源的投资并购，以及国内矿产资源勘探开采力度，提高原材料自主可控程度。
三是鼓励车企开展固态电池搭载与示范运营，加速推进产业化应用。根据国内外整车企业和动力电池企业的规划，预计2025 年前后将建立全固态电池试制线并推出搭载的原型车，2030 年前后将可能实现全固态电池小规模量产并正式装车使用，但大规模上车时间仍需根据研发进展而定，若材料层面的关键科学问题和产业层面的高效生产工艺 / 低成本化无法有效解决，其量产时间将不及预期。建议鼓励车企择机在中高端车型上率先应用固态电池，推进固态电池产业化应用与示范运营，同步开展市场及技术评估，为规模化应用提供经验。
二、加强上游原材料资源保障，实现动力电池产业供应链的安全可控
加强上游原材料资源保障，可实现动力电池产业供应链安全可控。动力电池已成为未来能源存储的必争领域之一，各国全力争取实现自给自足。其中动力电池产业供应链的安全可控离不开原材料资源，目前我国还存在原材料资源供应风险，亟须加强上游原材料资源保障。从产业链角度分析，整车企业对动力电池产业带动效应显著，动力电池企业可进一步带动关键材料放量增长。目前，我国上游关键材料出货量及出口量居全球前列，基本实现自给自足。
（一）建立关键原材料资源保障体系， 实现关键原材料稳价保供
原材料价格涨幅过大，带给整车及电池企业极大成本压力。2021 年以来，新能源汽车的旺盛需求驱动锂电池市场强势增长，电池级锂材料价格持续走高，远超市场预期，导致在电池产业链的利润分配方面， 锂矿端的议价能力和利润获取能力最强。原材料碳酸锂价格在2022 年年底达到了最高点60 万元/ 吨，2023 年以来，价格逐渐下降，恢复到正常价格区间。目前，合计拥有全球过半锂资源的阿根廷、玻利维亚和智利拟形成“锂佩克”组织，若计划落定将会对全球锂资源定价产生很大影响，锂资源可能成为“白色石油”，全球对于战略矿产的掌控将显著趋紧。
一是建立关键原材料价格监测、分析预警机制，加强市场供给调节。建议宏观经济和行业主管部门将锂、钴、镍等动力电池关键原材料纳入国家战略性资源储备，加大对国内富锂地区锂资源勘探和开发力度，鼓励国内企业在海外加大对关键资源的投资并购力度。同时研究建立关键原材料价格监测、分析预警机制并及时发布信息，加强市场供给调节。
二是强化对关键材料市场及金融监管， 促进市场回归正常秩序。建议市场监管部门将动力电池原材料纳入市场监管范畴，对违法经营、囤积居奇的企业通过约谈、调研、通报等方式进行劝导和警告；同时建议对资本恶意炒作等行为加强金融监管，发挥国内期货市场对原材料价格的引导作用，打击自媒体哄抬物价，促进市场回归正常秩序。
（二）加大国内矿产资源勘探开采力度，提高原材料自主可控度
目前我国矿产资源的国内自主可控度较低，存在被限制进口的风险。产业聚集之下，我国动力电池制造产业链纵向一体化程度高，但上游加工、中游制造与下游需求之间存在供需不平衡，尤其是受制于资源分布，锂、钴、镍等长期依赖进口，存在一定纵向风险。目前我国锂、钴、镍的资源分布占比均不到10%，三元正极材料的前驱体主要是镍和钴，我国对外依存度较高：镍资源方面，我国储量400 万吨，主要依靠从印度尼西亚、俄罗斯等国家进口；钴资源方面，我国目前探明储量仅8 万吨，主要依赖从印度尼西亚和刚果（金）进口，资源相对短缺。矿产资源保障问题需协同电池产业进行全盘规划。
一是加大战略性矿产资源的勘查力度， 加快矿产品基地建设。继续加大战略性矿产资源的勘查力度，形成一批战略储备矿产地，以保障国内矿产资源大循环。做好重要矿产品保供稳价工作，保障产业链供应链安全。加大金属矿石等国内勘探开发力度， 加快矿产品基地建设，增强国内资源保障能力，强化进出口调节，坚决遏制高耗能、高排放、低水平项目盲目发展，保持重要矿产品安全供应、价格基本稳定。
二是加速矿产资源开采技术研发，提升战略性矿产资源国内保障能力。由于地质环境复杂、采掘环境多变，矿山开采面临巨大挑战，矿山智能化、绿色化发展成为当前采矿业发展的新趋势，有序、高效、科学地进行矿物开采已经成为我国采矿业发展的重要方向。国内青海、西藏优质盐湖以及川西等锂矿资源分布地区的地理和气候条件较为严苛，并且品位较低，开采难度和成本相较国外高出很多，需要国内企业在境内项目投资和新型提锂技术上不断升级。加速推动大数据技术、无人驾驶技术、自动化技术、高精度 GPS 定位技术、深部开采技术、物联网技术等创新技术在矿产开采中的应用， 不断提高开采效率和减少环境污染。
（三）加强对国际重要矿产投资并购， 增强全球资源配置灵活性
全球各国对于战略矿产的掌控将显著趋紧，原材料产地抱团哄抬价格。全球矿业正在经历新一轮的深度调整，电动汽车相关新兴矿产资源成为各个国家和企业必争的“战略要地”。我国在本轮全球矿产业变革中已处于具有一定优势的较领先地位，尤其是以赣锋锂业、天齐锂业为代表的锂资源企业，以洛阳钼业、金川集团为代表的钴资源企业，以及以青山集团、中冶集团为代表的镍资源企业，在全球拥有多个世界级资源项目，在产业链中占据了重要的主导地位， 已提前锁定了一定规模和比例的矿产资源权益，为我国关键矿产的资源安全提供了重要保障。
一是加强国际重要矿产投资并购，抵御关键资源被限制进口的风险。关键矿产资源的地理分布集中度高，供应链容易受到地缘政治、自然灾害等影响，未来仍存在被限制进口的风险。建议对外继续加大重要矿产投资，并促进海外矿产投入转化为资源进口储备，提高抗风险能力。
二是加速原材料产地产能建设，完善全球产能布局，增强资源配置灵活性。通过科学预测未来全球新能源汽车及动力电池产业的产能规划和产量，对海外地区的工厂布局和产能建设进行合理规划。通过全球不同区域原材料产能的科学、均衡布局，增强我国企业在全球资源配置中的灵活性。
（四）加强电池材料体系技术创新，提高稀有原材料资源利用率
持续加强技术创新，通过电池替代材料和生物质材料减少电池贵金属用量。由于对锂离子电池的需求不断增长，镍、钴和锂的价格不断被抬高，可能造成原材料资源紧张的局面，现有电池材料体系不能完全满足可持续发展的需要。为实现可再生能源的持续利用，除了开展传统的电池替代材料研发外，由于生物聚合物具有可持续性、可再生性和环保等众多优点，利用生物材料开发有机电极材料已成为国内外研究的热点。
一是开展电池替代材料研发，降低电池中贵重金属用量。目前动力电池主要基于锂离子电池体系，里面的锂、镍、钴等金属材料来源有局限性且成本高企，亟须研发电池替代材料。建议在现有锂离子电池体系的基础上，开展关键材料的替代和降本，如三元正极向高镍低钴、高镍无钴方向发展，磷酸铁锂正极向磷酸锰铁锂方向发展；建议构建新的动力电池体系，研发钠、钙、铝和镁等新的金属离子电池体系，解决目前动力电池原材料供应安全和成本问题。
二是探索生物质材料在电池中的应用， 加速可持续电池开发。为实现可再生能源的持续利用，开发可再生、可持续、绿色的电池材料迫在眉睫。建议探索木质素、聚多巴胺、黑色素、紫癜素等生物材料在有机电极材料中的应用特性，挖掘其应用在正极、电解质等材料中的潜力；建议加速可再生电池和可持续电池的研发及产业化，研究以生物材料和可降解材料为主要部件的绿色电池， 实现电池的全体物质可降解，最大限度减少对环境的污染。
三、落实监管制度与创新商业模式， 促进废旧动力电池综合利用
动力电池回收在促进资源保障的同时， 利于环境保护和材料降本。回收利用虽然看似是动力电池产业链的最终端，但实际上也是产业链的源头。动力电池的回收对于资源保障、环境保护和材料降本均有极其重要的意义。我国动力电池上游矿产资源相对匮乏，锂、镍、钴的进口依存度十分高，动力电池回收过程中提取的有价金属等稀有资源可以重复利用，在保护环境的同时，可产生巨大的经济价值和社会价值。
（一）强化电池回收监督管理，营造规范有序的市场环境
当前动力电池回收行业已进入关键期， 回收标准不够健全、无序竞争等乱象依然存在，阻碍规范化发展。我国对电池回收的环保要求非常严格，因此正规企业管理成本较高，而一些环保水平低的许多“小作坊” 则以低廉的经营成本赚取高昂的差价。目前动力电池回收监管仍存在漏洞，对从业企业监管不严，导致可追溯环节容易失控，许多“小作坊”因此铤而走险，最终导致绝大多数退役电池流通至“小作坊”。
加强法规制度建设，落实生产者责任延伸制，强化监督管理机制。建议国家立法机构加快对动力电池回收利用立法，加大对相关责任主体的履责约束力度，切实保障生产者责任延伸制度有效落实，避免退役动力电池流入不规范渠道处理；建议地方有关主管部门加强联动执法，继续加强对退役动力电池回收的全流程溯源管理， 对车企、电池厂以及车主等持有电池的源头进行管理，保障退役动力电池在规范渠道得到回收及再利用。
（二）建立回收网点共建共享机制，探索创新商业模式
我国已在全国各地区建立电池回收服务网点，但还存在分布不均衡的问题。截至2022 年年底，190 余家汽车生产、动力电池综合利用等企业在全国31 个省（自治区、直辖市）的326 个地市级行政区设立了14573 个回收服务网点。目前，占新能源汽车总产量约 90% 的新能源汽车生产企业已设立回收服务网点，覆盖全国31 个省（自治区、直辖市），分布主要集中在京津冀、长三角、珠三角及中部新能源汽车保有量较高的地区，还存在区域分布不均衡、布局不合理的问题。
一是加强行业协作，探索回收网点“共建共享”合作模式。建议通过政策引领和政府牵头，将电池级原材料供应商、动力电池制造商、新能源车企及电池应用商、梯次利用企业、电池回收企业有效互联，共同参与动力电池回收利用网络的构建，通过上下互联式的沟通和协作，保障动力电池回收产业健康发展。推动新能源汽车生产企业和废旧动力电池梯次利用，企业通过自建、共建、授权等方式，建设规范化回收服务网点。倡导行业机构联合产业链上下游相关企业主体，发挥各方资源优势，探索建立“共建共享”回收服务平台，率先在新能源汽车保有量较大的区域进行网点铺设和规范改造，优化网络布局，逐步取缔不合规或利用率极低的网点，实现资源的最大化利用。
二是探索商业模式，实现动力电池回收市场化发展。在推行商业模式过程中，需要发展动力电池大规模、快速、低成本的检测方案，依托动力电池大数据分析技术，结合大量线上和少量线下检测的方式，实现批量高效检测。针对具体电池的价格评估，应引入评估机制，结合行业价格标准、历史交易数据和电池分类应用场景，建立一套大数据评估算法以实现退役电池价值评估。充分发挥产业链主体优势，探索创新商业模式，有针对性地开展动力电池回收利用效益评估、动力电池成组集成技术成本分析，以及再利用场景经济效益和社会效益分析。在此基础上进行创新商业模式试点示范，如“以租代售”“废料换材料”合作模式等，对具有价值的循环经济发展模式进行推广。
四、及早应对国际动力电池碳壁垒， 实现动力电池与整车协同“走出去”
2020 年年底，欧盟发布《欧盟电池与废电池法规》（简称《新电池法》）草案，除对动力电池关键材料回收提出管理要求外， 首次明确了动力电池生命周期碳足迹管理的要求，草案目前已在欧盟理事会和欧洲议会获得通过。当前，我国在电池技术、制造和产业链等方面已取得领先优势，而欧盟正意图以碳足迹为突破口，重新定义产业竞争和贸易规则，将给我国动力电池产业持续引领行业发展带来严峻挑战，亟须组织行业力量积极应对。
（一）加强我国电池碳足迹研究，加快打破国际绿色贸易壁垒
欧盟发布《新电池法》，对电池碳足迹声明提出明确要求。该法规旨在使投放到欧盟市场的所有电池更具可持续性、循环性和安全性，针对电池生命周期的所有阶段， 从设计到废物处理，为电池行业创造循环经济。《新电池法》既是迎合低碳、环保的全球趋势，也是欧盟在电池产业争取有利地位的方略。动力电池生产制造企业所生产的动力电池的碳足迹要向欧盟汇报，并根据相关规则来计算碳足迹。我国在电池碳足迹核算标准与方法论方面存在空白，在后续国际竞争中将处于不利地位。
一是加快动力电池碳足迹核算标准与方法论研究，保持国际竞争优势。建议由国家部委指导，加强动力电池碳足迹相关工作的对内统筹、对外协调。动力电池碳足迹管理是当前国际绿色贸易壁垒的关键管理工具，动力电池碳足迹的研究、发布以及国际协同是融入国际规则体系、保持我国动力电池产业竞争力的关键抓手，亟须从部委层面加强指导，统一数据发布、畅通国际对接渠道，推动关键规则和数据的国际互认。
建议行业组织牵头，推进发布动力电池碳足迹关键数据和共识报告。由行业组织牵头，在前期汽车生命周期排放评价研究工作组的基础上，进一步推动动力电池上下游企业参与，深入开展基础数据调研和碳足迹评估工作，对外发布行业权威、共识的动力电池全生命周期碳排放数据， 评估我国动力电池产业风险，提出应对措施建议。
建议多渠道做好国际合作与交流，加强研究成果的国际影响力和国际互认。在国家部委指导下，与欧盟委员会联合研究中心（JRC）建立对接机制，充分发挥行业组织、国际组织、国际会议平台的作用， 从政府、行业、企业等层面打通动力电池碳足迹的国际交流与合作渠道，通过组织研讨会、联合研究、参与成果审议、联合发布成果等形式加强基础数据和成果的国际互认。
二是推动动力电池生产过程低碳排放， 力争实现“零碳”生产。“零碳”生产未来将成为动力电池产业链企业参与竞争的核心要素，上下游企业必须迅速做出反应。动力电池产业需注重生产过程的低碳排放，要从碳排放量占比高的材料生产和电池组加工环节着手，加强从原料生产到回收全产业链需求创新。动力电池生产评价体系要引入碳足迹要求，动力电池生产管理体系要引入零碳排放标准，不断促进“零碳”生产技术研发及应用。
目前动力电池产业链上下游企业已纷纷开启“零碳”转型。头部动力电池企业宁德时代早在2019 年就已成立公司可持续发展委员会，投入了大量人力、物力，全面梳理研究产品碳足迹，并探索如何实现全生命周期降碳。在生产制造环节，2022 年3 月，全球知名认证机构SGS 为宁德时代全资子公司四川时代颁发了PAS2060 碳中和认证证书，宁德时代宜宾工厂成为全球首家电池“零碳”工厂。比亚迪、蜂巢能源等电池企业也纷纷启动企业碳中和规划研究，并开始建立零碳产业园。除动力电池生产环节，锂电池材料生产环节的脱碳减碳和碳足迹追踪也迫在眉睫，如成都巴莫科技有限责任公司宣布通过PAS2060 体系认证，取得SGS 颁发的2021 年“零碳”工厂达成碳中和宣告核证声明证书，成为全球首家达成“零碳” 的正极材料生产基地。
（二）有序推进海外电池产能布局，扩大海外本土化配套能力
海外市场需求激增让动力电池储运难题日益凸显，直接在整车生产企业当地建设动力电池工厂，为其进行快速配套，已经成为当前全球产业链合作下的最优选择。近年来，国内多家电池生产企业国际业务收入均呈现飞速增长态势，一方面由于国内部分动力电池企业的技术水平与产品质量已处于全球领先水平，在国际市场上具备一定的竞争优势；另一方面以欧洲为代表的海外新能源汽车市场迅速崛起， 为我国动力电池企业“走出去”提供了机遇和市场空间。出于发展考虑，主机厂基本会遵循“本土化采购”的原则，动力电池企业在海外建厂，不仅可以有效降低运输成本，同时也可以更好地配套当地车企。2022 年以来，已有亿纬锂能、远景动力、蔚蓝锂芯、蜂巢能源、宁德时代、国轩高科等多家锂电池企业披露“出海” 投资计划。
一是加强政府统筹指导和协调，研究制定动力电池产业“走出去”推进策略。加强政府统筹指导和协调，加强政企协同，在汽车强国战略的指引下，研究制定动力电池产业“走出去”推进策略，重点支持我国具备优势的动力电池出口和优势产业链企业国际化布局，推动动力电池产品、技术、标准、服务和资本“走出去”，加快培育以技术、品牌、质量、服务等为核心的动力电池产业国际竞争新优势。
组建动力电池企业海外发展联盟，推动动力电池企业与供应链企业协同“走出去”。鼓励有条件的企业进行海外投资、并购、设立海外研发中心和营销服务机构。依托境外经贸合作区、工业园区等大力推进海外动力电池产业园区建设。
二是深入实施FTA（自由贸易协定） 战略和加强专业服务体系建设。积极与“一带一路”沿线国家和地区、我国主要出口国家商签FTA、投资保护协定。支持专业机构搭建动力电池产品出口及国际化服务平台，为企业提供海外市场和政策法规咨询、检测、认证、研发、培训等服务。
【本文节选自《中国汽车产业发展报告（2022）》，国务院发展研究中心产业经济研究部、中国汽车工程学会、大众汽车集团（中国）联合主编，中国发展出版社2023 年9 月第1 版，内容略有删减】
（作者：赵立金、曲靖瑶、赵森、孙旭东、胡进永。赵立金系中国汽车工程学会秘书长助理、国际汽车工程科技创新战略研究院副院长；曲靖瑶、赵森、孙旭东、胡进永系中国汽车工程学会国际汽车工程科技创新战略研究院汽车电动化中心研究员）