歐盟電池法正式生效，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈影響幾何？

摘要

歐盟新電池法正式落地，電池護照對鋰電行業(yè)的影響幾何？中國企業(yè)如何應對未來的機遇和挑戰(zhàn)。

《歐盟電池和廢電池法規(guī)》（以下簡稱“新電池法”）于8月17日正式落地生效。新的規(guī)定將對歐盟地區(qū)的電池設計、生產(chǎn)和回收等產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期各環(huán)節(jié)產(chǎn)生深遠影響。

其中，電池護照的信息公布尤為引起行業(yè)關注。根據(jù)全球電池聯(lián)盟（Global Battery Alliance , 簡稱GBA）發(fā)布的電池護照概念驗證，產(chǎn)品信息具有四個重要的組成部分: 電池信息（Battery）、材料信息（Material）、環(huán)境社會責任和公司治理信息（ESG）、數(shù)據(jù)源信息（Data）。

那么，電池護照要求公布的信息，是否會給電池設計帶來知識產(chǎn)權保護方面的挑戰(zhàn)？

延伸到對電池設計的影響，電池護照的應用，會對電池設計提出哪些新的要求；歐洲市場的電芯設計構型會趨向多樣化還是更加單一；企業(yè)在研發(fā)端可以做出哪些改變來應對新挑戰(zhàn)、抓住新機遇。

同時，電池護照中包含部分制造段的信息，這對電池生產(chǎn)提出了更多的挑戰(zhàn)還是機遇；設備企業(yè)應該如何幫助電池企業(yè)改善碳足跡均是目前行業(yè)所關注的熱點話題。

近期，易來科得歐洲總經(jīng)理胡可與清華大學副教授、博士生導師李哲以及吉陽智能董事長陽如坤，就新電池法中的電池護照在電池設計與電池制造領域的應用進行了深入探討與交流。以此幫助行業(yè)更深刻地理解了電池護照對行業(yè)的影響以及企業(yè)如何應對未來的機遇和挑戰(zhàn)。

新電池法對電池設計端的影響

1、電池護照要求公布的信息，是否會給電池設計帶來知識產(chǎn)權保護方面的挑戰(zhàn)？

根據(jù)GBA（Global Battery Alliance，國際電池聯(lián)盟）給出的關于電池護照的幾個Pilot（驗證）的案例，里面確實公布了一些與電池包和電池單體設計有關的一些信息，比如整個電池包的能量等級，其中使用到的關鍵金屬的質(zhì)量等等。

但是就目前三個Pilot（驗證）的案例來看，公布的信息相對屬于現(xiàn)在在電池單體或電池包企業(yè)向整車公司供貨的過程中也需要披露的信息，GBA電池護照并沒有要求電池用戶和電池生產(chǎn)者公布非常保密的信息，比如非常微量的金屬摻雜、電池設計和制造過程中采用特殊工藝等等，因此就目前電池護照披露的范圍，不會影響電池企業(yè)的知識產(chǎn)權保護。

2、電池護照的Pilot樣例中包含了一些電池的性能信息，比如循環(huán)壽命，但部分企業(yè)選擇不予公布，原因是什么？能否分享正向研發(fā)和仿真驅(qū)動設計在電池壽命預測和失效分析方面的最新研究成果？

電池循環(huán)壽命的問題是一個備受關注的議題。在電池護照的Pilot案例中，特斯拉是少數(shù)公布了電池循環(huán)壽命的企業(yè)之一，然而其公布的循環(huán)壽命數(shù)字相對較低，與國內(nèi)一些整車企業(yè)宣稱的電池壽命數(shù)字相比，甚至低于儲能電池的數(shù)字。

實際上，從動力電池和儲能電池的實際壽命來看，循環(huán)壽命的分布范圍相當廣泛。典型的私家車每周充放電兩次，其使用壽命大約為10年，這種情況下并不要求動力電池具備超過5000次以上的循環(huán)壽命。

相比之下，儲能電池在10年甚至20年的質(zhì)保期內(nèi)，要求達到接近7000次到12000次左右的循環(huán)壽命。這種廣泛的壽命范圍主要受到電池的構造、使用材料和關鍵工藝的影響。

然而，很多企業(yè)在實際應用中面臨一定的壓力，尤其是儲能電池領域。競爭激烈的儲能市場迫使企業(yè)在低成本、長壽命電芯方面尋求突破，這導致市面上出現(xiàn)一些高循環(huán)壽命的數(shù)字，有時甚至高達14000圈到12000圈，但很多企業(yè)發(fā)現(xiàn)在實驗室條件下觀察到的壽命與用戶的期望之間存在差距。

對于為什么一些企業(yè)選擇不公布循環(huán)壽命等性能信息，一是目前尚無強制性的規(guī)定，二是可能取決于電池護照在企業(yè)中的推廣情況。在解決這一問題上，長壽命電池的設計和制造領域已經(jīng)涌現(xiàn)出一些方案。

在電池的基本材料和配方上，已經(jīng)存在面向儲能電池長壽命的配方方案，這些方案有助于將循環(huán)壽命從常見的兩三千次提高到鐵鋰常見的五六千圈次的循環(huán)壽命。此外，一些新型電解液、添加劑、鋰鹽等方案也為電池的設計和制造提供了更多可能性，這些方案主要涉及新的添加劑使用、材料選擇以及工藝改進。

在此過程中，建模仿真方法在長壽命電池的研發(fā)中具有重要作用。現(xiàn)代電池模型已經(jīng)具備了仿真電池內(nèi)部老化機理的能力，從而可以從機理的角度預測材料、配方、設計和制造特征對壽命的影響。

此外，合理的建模方法還能夠減少對長壽命多次循環(huán)實驗的需求，加速面向壽命指標的電池研發(fā)過程，從而極大地縮短研發(fā)周期。

總之，電池循環(huán)壽命的問題涉及到動力電池和儲能電池的廣泛應用，不同于單一的應用需求，使得循環(huán)壽命分布范圍較廣。企業(yè)在面對競爭和市場壓力時，尋求長壽命、低成本電池的方案成為關鍵，建模仿真方法在這一過程中發(fā)揮著重要作用，加速了電池研發(fā)的進程。

3、電池護照的應用，會對電池設計提出哪些新的要求？

電池護照要求披露電池的材料、能量、壽命等信息，這在電池設計階段提出了許多挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)車輛續(xù)駛里程等目標，需要在質(zhì)量和容量的限制下，增加電池的能量密度，這也是企業(yè)關注的焦點。同時，使用環(huán)保材料和降低成本也是設計的考慮因素，其中無鈷化技術等已成為行業(yè)代表性的創(chuàng)新。

歐洲電池法案引起了廣泛關注，要求電池在本地實現(xiàn)材料的回收，突顯了電池的可持續(xù)性重要性。這影響了電池材料選擇和制造過程，需要在整個生命周期內(nèi)考慮可持續(xù)性因素。電池的生命周期長，從設計、制造到多次利用和拆解回收，都需要考慮可持續(xù)性。例如，電池內(nèi)部的焊接和膠對拆解不友好，因此，面向易回收的設計方案將會帶來設計上的變化。

除了性能和成本，如今的企業(yè)也必須考慮可持續(xù)性作為重要指標。電池護照的推出將增加電芯設計的透明度，促進行業(yè)內(nèi)合作與經(jīng)驗分享，從而在設計中綜合考慮能源效率、環(huán)境影響、材料來源以及生命周期管理，實現(xiàn)更可持續(xù)的電池設計。

4、歐洲市場的電芯設計構型會趨向多樣化還是更加單一？

電池領域長期以來都存在著構型爭議，尤其是大型電池方面，人們經(jīng)常聽到關于Unified Cell（統(tǒng)一電芯）或46體系的討論。儲能電池領域相對較為統(tǒng)一，大部分電池采用方型卷繞硬殼體系，特別是71173標準。

然而，在動力電池方面，構型的多樣性更為顯著。動力電池的構型包括方卷、軟包、刀片以及圓柱等，形態(tài)各異。盡管方卷構型仍然是主流，但其他三種構型也各有優(yōu)勢。特別是大圓柱構型，如46系列，其規(guī)格從80、95、120等不斷擴大，單個電池的容量從3Ah發(fā)展到30多Ah甚至更高。這種構型在歐洲市場受到歡迎，一些整車廠支持相關的動力電池企業(yè)開發(fā)大圓柱構型。

大圓柱構型受到歡迎的原因主要體現(xiàn)在兩個方面：首先，它延續(xù)了卷繞式生產(chǎn)方式的高效率；其次，它在采用卷繞式的圓柱結構時，能夠更好地控制硅含量、高體積膨脹材料等因素對內(nèi)部應力的影響。

市場上，各種構型齊頭并進。雖然一些歐美企業(yè)在早期已投資中國的動力電池企業(yè)，如大眾、奔馳，但至今尚未出現(xiàn)明確的構型勝者。有些企業(yè)選擇了軟包構型，有些則朝著大圓柱方向發(fā)展。甚至有企業(yè)提出了Unified Cell的概念，即外觀相同但內(nèi)部構造不同。這種方法可以降低生產(chǎn)多樣性，如極卷生產(chǎn)、外殼、機械部件等。

綜上所述，電池構型的選擇仍在動態(tài)變化中，目前尚無明確的勝者。與中國市場的情況類似，這種“讓子彈飛一會”的情況在歐洲市場也存在。歐美企業(yè)對中國電池企業(yè)的投資以及構型選擇的發(fā)展策略顯示，市場尚未形成明確共識。

5、企業(yè)在研發(fā)端可以做出哪些改變來應對新挑戰(zhàn)，抓住新機遇？

動力電池產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展將主要圍繞降低成本和提高效率這兩大主題展開。這并非簡單的從零到一的關系，而是一個從一到百的過程，關乎如何在已有的基礎上做得更好、更快。中國在這方面走在了前列，電池產(chǎn)業(yè)已進入了一個絕對體量龐大、相對增速趨緩但依然充滿活力的高質(zhì)量發(fā)展階段。

這也意味著電池產(chǎn)業(yè)的大體量將在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)固增長。在這個階段，加速發(fā)展和成本降低對企業(yè)的命運至關重要。

其中，智能化技術將在電池設計和制造領域帶來革命性的變革。傳統(tǒng)的電池設計方式通常涉及多樣化的制樣和測試過程，這在電池材料、人力和時間上都存在巨大浪費。

是否存在一種新的電池設計方法以及相應的設計工具，能夠顯著縮短設計周期，從傳統(tǒng)的一年甚至兩年縮減到幾周或幾個月？類似的情況也存在于電池制造領域。制造過程中的各種浪費，如良品率問題、能量消耗、排放等，都需要得到解決。甚至在探索新的構型，如大圓柱電池的極耳焊接、長極片刀片等時，仍需要面對這些問題。

因此，智能化的新型設計和制造技術將是解決這些挑戰(zhàn)的關鍵。從設計端來看，智能化技術可以大大縮短設計周期，減少浪費。在制造端，智能化技術可以優(yōu)化工廠管理，提高生產(chǎn)效率，降低能耗和排放，甚至朝著綠色工廠、零碳工廠的目標邁進。

總之，在中國電池產(chǎn)業(yè)即將進入高質(zhì)量發(fā)展階段時，智能化技術將是幫助企業(yè)實現(xiàn)加速發(fā)展和成本降低的有力工具。這種技術的引入將在電池設計和制造領域產(chǎn)生積極的影響，推動產(chǎn)業(yè)朝著更高效、更可持續(xù)的方向邁進。

新電池法對電池制造端的影響

1、電池護照中包含一些制造段的信息，它對電池生產(chǎn)提出了更多的挑戰(zhàn)還是機遇？

新頒布的電池護照規(guī)定，涉及電池標簽和制造信息，提供了機遇與挑戰(zhàn)并存的局面。電池護照的實施有助于規(guī)范整個電池的制造、使用和回收過程，提高電池使用的規(guī)范性和效率。此舉有助于監(jiān)控電池使用過程中的各項參數(shù)，進而提升電池質(zhì)量。這將對整個行業(yè)的規(guī)范和發(fā)展都具有積極意義。

2、電池生產(chǎn)的前-中-后段，在碳排放表現(xiàn)上有無明顯的不同？

碳排放在前段、中段和后段之間的分布相對均衡。在整個制造過程中涉及的能耗，例如升溫降溫和化成或注液等環(huán)節(jié)，都對能源產(chǎn)生消耗。電池制造過程的連續(xù)性，從材料設計到制造過程，都需要能耗的控制。因此，要實現(xiàn)碳足跡的改善，需要從電池材料和制造技術方面共同努力。

3、改善碳足跡的技術途徑

制造技術對碳足跡有著重要的影響，尤其是在制造工藝和流程的改進方面。在短期內(nèi)可以通過改善制造工藝和流程來減少能耗，而在長期內(nèi)，需要從電池的設計和材料體系入手，實現(xiàn)整個制造過程的優(yōu)化。如改變優(yōu)化電池材料體系，可以降低制造過程的能耗，進而改善碳足跡。

4、鋰電設備企業(yè)的幫助與作用

站在鋰電設備制造商的角度，裝備在電池制造過程中起到了執(zhí)行者和管控者的重要作用。通過數(shù)字化管控和數(shù)據(jù)體系的建立，設備可以幫助制造商優(yōu)化制造過程、提升質(zhì)量，同時也有助于解決電池護照新規(guī)帶來的挑戰(zhàn)。