摘要

歐盟新電池法正式落地，電池護(hù)照對鋰電行業(yè)的影響幾何？中國企業(yè)如何應(yīng)對未來的機(jī)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(shè)計(jì)、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(yuǎn)影響。

其中，電池護(hù)照的信息公布尤為引起行業(yè)關(guān)注。根據(jù)全球電池聯(lián)盟（Global Battery Alliance , 簡稱GBA）發(fā)布的電池護(hù)照概念驗(yàn)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(zé)任和公司治理信息（ESG）、數(shù)據(jù)源信息（Data）。

那么，電池護(hù)照要求公布的信息，是否會給電池設(shè)計(jì)帶來知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面的挑戰(zhàn)？

延伸到對電池設(shè)計(jì)的影響，電池護(hù)照的應(yīng)用，會對電池設(shè)計(jì)提出哪些新的要求；歐洲市場的電芯設(shè)計(jì)構(gòu)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(yīng)對新挑戰(zhàn)、抓住新機(jī)遇。

同時，電池護(hù)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(jī)遇；設(shè)備企業(yè)應(yīng)該如何幫助電池企業(yè)改善碳足跡均是目前行業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)話題。

近期，易來科得歐洲總經(jīng)理胡可與清華大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)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(hù)照在電池設(shè)計(jì)與電池制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)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(hù)照對行業(yè)的影響以及企業(yè)如何應(yīng)對未來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

新電池法對電池設(shè)計(jì)端的影響

1、電池護(hù)照要求公布的信息，是否會給電池設(shè)計(jì)帶來知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面的挑戰(zhàn)？

根據(jù)GBA（Global Battery Alliance，國際電池聯(lián)盟）給出的關(guān)于電池護(hù)照的幾個Pilot（驗(yàn)證）的案例，里面確實(shí)公布了一些與電池包和電池單體設(shè)計(jì)有關(guān)的一些信息，比如整個電池包的能量等級，其中使用到的關(guān)鍵金屬的質(zhì)量等等。

但是就目前三個Pilot（驗(yàn)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(hù)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(shè)計(jì)和制造過程中采用特殊工藝等等，因此就目前電池護(hù)照披露的范圍，不會影響電池企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

2、電池護(hù)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(shè)計(jì)在電池壽命預(yù)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(guān)注的議題。在電池護(hù)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(shí)際上，從動力電池和儲能電池的實(shí)際壽命來看，循環(huán)壽命的分布范圍相當(dāng)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(dá)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(gòu)造、使用材料和關(guān)鍵工藝的影響。

然而，很多企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用中面臨一定的壓力，尤其是儲能電池領(lǐng)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(dǎo)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(dá)14000圈到12000圈，但很多企業(yè)發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)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(qiáng)制性的規(guī)定，二是可能取決于電池護(hù)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(shè)計(jì)和制造領(lǐng)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(shè)計(jì)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(jìn)。

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?，F(xiàn)代電池模型已經(jīng)具備了仿真電池內(nèi)部老化機(jī)理的能力，從而可以從機(jī)理的角度預(yù)測材料、配方、設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)的需求，加速面向壽命指標(biāo)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(yīng)用，不同于單一的應(yīng)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(guān)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(jìn)程。

3、電池護(hù)照的應(yīng)用，會對電池設(shè)計(jì)提出哪些新的要求？

電池護(hù)照要求披露電池的材料、能量、壽命等信息，這在電池設(shè)計(jì)階段提出了許多挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)車輛續(xù)駛里程等目標(biāo)，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(guān)注的焦點(diǎn)。同時，使用環(huán)保材料和降低成本也是設(shè)計(jì)的考慮因素，其中無鈷化技術(shù)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(guān)注，要求電池在本地實(shí)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(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)方案將會帶來設(shè)計(jì)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(biāo)。電池護(hù)照的推出將增加電芯設(shè)計(jì)的透明度，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)合作與經(jīng)驗(yàn)分享，從而在設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的電池設(shè)計(jì)。

4、歐洲市場的電芯設(shè)計(jì)構(gòu)型會趨向多樣化還是更加單一？

電池領(lǐng)域長期以來都存在著構(gòu)型爭議，尤其是大型電池方面，人們經(jīng)常聽到關(guān)于Unified Cell（統(tǒng)一電芯）或46體系的討論。儲能電池領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)。

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

大圓柱構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)力的影響。

市場上，各種構(gòu)型齊頭并進(jìn)。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(gòu)型勝者。有些企業(yè)選擇了軟包構(gòu)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(gòu)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(jī)械部件等。

綜上所述，電池構(gòu)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(gòu)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(yīng)對新挑戰(zhàn)，抓住新機(jī)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(guān)系，而是一個從一到百的過程，關(guān)乎如何在已有的基礎(chǔ)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(jìn)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(yùn)至關(guān)重要。

其中，智能化技術(shù)將在電池設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域帶來革命性的變革。傳統(tǒng)的電池設(shè)計(jì)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(fèi)。

是否存在一種新的電池設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具，能夠顯著縮短設(shè)計(jì)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(lǐng)域。制造過程中的各種浪費(fèi)，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(gòu)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(shè)計(jì)和制造技術(shù)將是解決這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。從設(shè)計(jì)端來看，智能化技術(shù)可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，減少浪費(fèi)。在制造端，智能化技術(shù)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(biāo)邁進(jìn)。

總之，在中國電池產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段時，智能化技術(shù)將是幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)加速發(fā)展和成本降低的有力工具。這種技術(shù)的引入將在電池設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)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(jìn)。

新電池法對電池制造端的影響

1、電池護(hù)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(jī)遇？

新頒布的電池護(hù)照規(guī)定，涉及電池標(biāo)簽和制造信息，提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的局面。電池護(hù)照的實(shí)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(xiàng)參數(shù)，進(jìn)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(shè)計(jì)到制造過程，都需要能耗的控制。因此，要實(shí)現(xiàn)碳足跡的改善，需要從電池材料和制造技術(shù)方面共同努力。

3、改善碳足跡的技術(shù)途徑

制造技術(shù)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(jìn)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(shè)計(jì)和材料體系入手，實(shí)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(jìn)而改善碳足跡。

4、鋰電設(shè)備企業(yè)的幫助與作用

站在鋰電設(shè)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(shè)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(hù)照新規(guī)帶來的挑戰(zhàn)。