國家發改委近日印發《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求 推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》。方案提出，鼓勵使用風能、太陽能等可再生能源， 通過自建拉專線或雙邊交易，提升數據中心綠色電能使用水平， 促進可再生能源就近消納。支持模塊化氫電池和太陽能板房等在小型或邊緣數據中心的規模化推廣應用。結合儲能、氫能等新技術，提升可再生能源在數據中心能源供應中的比重。支持具備條件的數據中心開展新能源電力專線供電。統籌 5G與可再生能源分布式發電布局，對電源、空調等能耗系統積極推進去冗余簡配， 嚴控廢舊設施處理。

 

11月18日，工業和信息化部公布《鋰離子電池行業規范條件（2021年本）》（征求意見稿）。該文件明確對新建電池項目提出要求，對能量型電池的要求是，單體能量密度不低于180瓦時/千克，電池組能量密度不低于120瓦時/千克。

 

 

中國工程院院士、北京理工大學教授吳鋒認為，國家此舉意在鼓勵高能量密度電池的發展。在“雙碳”目標下，未來能源、交通和信息產業將實現產業深度融合。在5G技術支撐下，智能電池將成為能源互聯網的關鍵環節，以新能源汽車為儲能終端的能源互聯網、汽車互聯網、信息互聯網的融合，將大力推動能源革命、交通革命、信息革命。

 

市場需求：“兩高一低”

 

問：對于動力電池，我國此前發布的產業規劃大多聚焦指標的上限，此次為新建電池項目設置能量密度等指標的門檻，其意圖是什么？

 

答：無論是科研層面，還是生產層面，國家的用意都是鼓勵高能量密度電池的發展，以支持新能源汽車實現更長的續航里程，滿足市場需求。

 

從用戶層面看，對于新能源汽車，消費者主要關注兩個問題：續航里程和充電時間，二者都與電池的能量密度密切相關。

 

隨著關鍵材料和技術的進步，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，仍有改進空間。

 

新一代鋰離子電池的共性技術需要從六方面突破：陰陽離子協同電荷補償機制與相關材料、電池安全、長壽命柔性電池、反應界面構建與調控、電池回收和低成本電池材料等技術。

 

在充電速度方面，目前新能源汽車的用戶體驗還不盡如人意，這與電池的種類和性能有關，關鍵在電池功率密度的提高。當然，各種技術也會根據用戶需求發展，在一些應用場景也可以采用快充、換電技術。

 

問：對于消費者而言，新能源汽車的安全至關重要。該如何保證電池的安全可靠？

 

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

 

決定電池安全性的并非單一因素。解決動力電池安全性問題要從多角度出發，從全系統入手，還要引入一些新的概念。我們應該在深入全面分析應用環境、電池反應機制及其伴生副反應的基礎上，多角度、全系統地去提高鋰離子電池的安全可靠性，從材料遴選、電池設計、電池系統安全等方面來綜合解決問題。

 

問：目前看，鋰離子電池事故大多與電解液有關，對于提高安全性，您有何新思路？

 

答：電解質從液態到固態的發展，無疑會使得未來高比能電池的安全性得到更好的保證。我們團隊已研制出寬電化學窗口/高熱穩定性和高室溫離子電導率的固態化電解質，還研制出可以匹配安全和長壽命固態電池體系的納米復合固態電解質，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。

 

問：對備受關注的電池成本問題，您認為該如何解決？

 

答：對動力電池而言，安全和成本始終是十分重要的問題。實現低成本的途徑在于提高電池比能量和循環穩定性，采用低成本材料，更新電池材料體系，變革制備工藝，實現廢舊電池的有效回收與再生，打造產業鏈，強強聯合，資源共享等。

 

深度融合：能源+5G

 

問：有專家指出，在能源革命和“雙碳”目標之下，新能源技術的創新開發能力、對新能源關鍵礦物質的掌控，以及新材料的科學創新將成為核心能力。這給電池發展帶來什么啟示？

 

答：我們已經身處能源革命之中。光伏、風電、儲能、新能源汽車等規模化發展，將極大改變全球能源的生產、傳輸和消費方式，也將大范圍改變人類生活甚至地緣政治格局。

 

新型二次電池作為能源轉化與儲存的重要環節，面臨著新的挑戰，要從基礎研究和新材料入手，瞄準新技術、新工藝，特別要注意具有顛覆性的創新；做到人無我有，并形成產業鏈，才能使企業長盛不衰。需要牢記，創新不是炒作，不能急功近利，否則就會是曇花一現。產業取決于市場，不能揠苗助長，否則就會是過眼云煙。

 

問：在能源、信息和交通深度融合背景下，有哪些技術值得關注？

 

答：新能源汽車、智慧電網等都需要與5G技術進行融合。

 

這種融合將孕育一些新技術和應用的產生，比如，5G技術加上移動信號基站的電力資源管理與分配制度等于智慧自適應網絡云基站監管；5G技術加上動力電池組管理系統等于智能電池管理，對于電的管理和熱的管理會形成一種智能運維，能夠極大延長整個電池系統的壽命；5G技術加上新能源汽車加上智慧充電樁能夠實現能源互聯融合。通過5G技術與能源互聯網融合，能夠實現高能量密度、寬溫穩定性、服役與回收、特殊功能性、快速充放電等，能夠賦予整個網絡和電力系統新的特性。

 

單就用電量而言，2020年，我國全社會用電量為7.51萬億千瓦時。根據預測，2026年我國三大運營商的通信設備全部升級為5G后，電力消耗將會達到全國總用電量的2.1%，高于數據中心的耗電量水平（約2%）。這么大的耗電量對于電力供應實現清潔低碳目標，也提出了很高的要求。

 

問：5G技術與電池、能源產業有何關系？

 

答：隨著我國能源結構的轉型升級，風電和光伏發電為主的電源結構將導向大規模儲能，這種規模化的儲能應用需求將比現在新能源汽車的電池需求高1～2個數量級。

 

通過5G技術的支撐，分布式的多能源網絡系統、新能源平臺、新能源汽車網聯系統將組成一個智慧的能源互聯網系統。歐洲《電池2030+》計劃中提出智能電池、電池的智能化制造等理念。這都表明，智能電池、5G與能源互聯網休戚與共。

 

智能電池：關鍵環節

 

問：您所說的智能電池與5G的融合，有何深度應用，方向是什么？

 

答：5G技術有助于智慧數字化先進電池，即智能電池的開發，這將有助推動“雙碳”目標的實現。

 

首先，5G時代需要大量的自主供電傳感器系統，核心技術是“能量采集+電池+嵌入式計算管控系統的高度集成”。

 

其次，電池單體的趨勢是半導體化，當芯片進入了電池內部，智能電池的出現將會顛覆電池系統的結構，也會進一步提升動力電池的安全性能，并成為5G應用的重要環節。

 

最后，電池單體在制造過程中將與信息系統緊密耦合，形成數字電池，即智能電池，實現智能化變革，開啟動力電池新的飛躍。

 

下一步，電池發展的一個重要方面是智能電池，我們要從簡單的物理結構組裝發展到多模塊功能層架構一體化集成，實現電化學數字監測+智能預判與安全防御+云通信+大數據智能交互。智能電池的應用領域包括重卡、新一代電信網絡、高鐵和電動飛機等。未來，智能電池將成為能源互聯網的關鍵環節。

 

問：從世界范圍來看，電池產業發展有哪些新趨勢？

 

答：2020年12月，歐盟委員會推出新的電池法規，引入了碳排放量、原材料供應、可再生原材料的使用比率等環保規定。新法規將于2022年1月1日生效，同時要求從2024年7月1日開始，只有已建立碳足跡聲明的可充電工業和新能源汽車電池才能投放市場，包括新增碳足跡、再生原材料、電化學性能和耐久性、可拆卸和可替換性、二維碼標簽和CE標簽、電池管理系統、電池護照、安全性等要求，并對運營商的盡職調查和廢舊電池的回收處理提出新的環保要求。

 

美國預計未來10年全球鋰電池市場規模將提升5～10倍，其發布的2021～2030年能源電池戰略提出，將保持電極、電芯和電池包等相關制造業發展，制造不含鈷和鎳或替代品的二次離子電池，同時也要開發新的方法用于收集、分類、運輸和處理回收鋰離子電池和其他二次電池，以降低成本。

 

問：您如何看待我國新能源汽車和電池的未來發展?

 

答：中國新能源汽車技術發展趨勢主要從以下六個方面展開：能源低碳化、動力電動化、車身輕量化、制造信息化、整車智能化、交通網聯化。

 

未來的新能源汽車將成為“智能交通”“智慧城市”的基本單元，除了是交通工具，還要具備進行能源轉換的能力。以新能源汽車為儲能終端的能源互聯網、汽車互聯網、信息互聯網的融合，將大力推動能源革命、交通革命、信息革命，較大程度上破解長期困擾能源、交通、環境領域的痛點難點問題，重塑未來的出行體驗。

 

5G和星鏈時代正在走來，新能源汽車作為萬物互聯中的重要一環，就像智能手機一樣，將成為未來爭奪的重要陣地。5G和能源互聯網就像一只無形的巨手，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、創新的膽略、科學的態度。只有堅持創新、協調、綠色、開放、共享的理念，與外界融合，與全球互聯，才能迎來新的飛躍。圖片