美國(guó)“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃及其啟示

　　1.美國(guó)“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃

　　2016年7月，美國(guó)聯(lián)邦政府發(fā)布了關(guān)于“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃的聲明，旨在通過(guò)政府與私營(yíng)部門合作，推廣電動(dòng)汽車和加強(qiáng)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以應(yīng)對(duì)氣候變化、增加清潔能源使用并減少對(duì)石油的依賴。主要執(zhí)行內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：

　　能源部貸款項(xiàng)目辦公室將為簽署合約的46家單位提供高達(dá)45億美元的貸款擔(dān)保來(lái)支持和推動(dòng)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的革新。

　　能源部和交通部已就2020年全國(guó)電動(dòng)汽車的快速充電站網(wǎng)絡(luò)達(dá)成合作協(xié)議，共同推動(dòng)電動(dòng)汽車充電走廊的部署和建設(shè)，推進(jìn)美國(guó)地面交通固定計(jì)劃（FAST) 的執(zhí)行。

　　聯(lián)邦可持續(xù)發(fā)展辦公室邀請(qǐng)地方政府與聯(lián)邦政府合并電動(dòng)汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施的購(gòu)買及安裝需求，以降低購(gòu)買成本，擴(kuò)展技術(shù)可用性，提高汽車制造商對(duì)需求的確定性。

　　白宮科技政策辦公室將舉辦“電動(dòng)汽車編程馬拉松”來(lái)融合科學(xué)研究和軟件開發(fā)，以推動(dòng)電動(dòng)汽車的技術(shù)革新，增強(qiáng)數(shù)據(jù)訪問；能源部與合作單位將共同開展電動(dòng)汽車350 kW、10分鐘直流快速充電的技術(shù)可行性研究（計(jì)劃2016年底完成）；成立由能源部西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室牽頭的“電池500聯(lián)盟”，旨在研發(fā)出能量密度高達(dá)500瓦時(shí)/公斤的電動(dòng)汽車用鋰電池。

　　出版電動(dòng)汽車和充電站相關(guān)聯(lián)邦基金財(cái)政資助和技術(shù)幫助的指南，有35家新機(jī)構(gòu)簽署了能源部的工作場(chǎng)所充電計(jì)劃，并承諾為其員工提供電動(dòng)汽車充電接口。

　　其中，在“電池500聯(lián)盟”項(xiàng)目中，美國(guó)能源部將在今后5年里每年為這個(gè)聯(lián)盟提供1000萬(wàn)美元的資金，贊助材料與界面、電極結(jié)構(gòu)、電池設(shè)計(jì)與一體化三個(gè)重點(diǎn)研究方向，并將把資金中的20%用來(lái)支持電池技術(shù)領(lǐng)域的小型“種子”研發(fā)項(xiàng)目。聯(lián)盟的目標(biāo)是通過(guò)開發(fā)新型高能量密度材料，將電動(dòng)汽車所用鋰電池的重量能量密度提高到500瓦時(shí)/公斤，循環(huán)使用壽命達(dá)到1000次，即在提高能量密度的同時(shí)減輕電動(dòng)汽車的重量和體積，并加倍延長(zhǎng)一次充電后的行駛里程，大幅降低電動(dòng)汽車價(jià)格（低于100美元/千瓦時(shí)）。除了打造高效率、平價(jià)電動(dòng)車電池的實(shí)時(shí)目標(biāo)，聯(lián)盟總監(jiān)劉俊預(yù)期聯(lián)盟的研發(fā)成果能有助于智能電網(wǎng)的能量?jī)?chǔ)存。

　　此外，充電技術(shù)是連接電動(dòng)汽車和充電設(shè)施的關(guān)鍵紐帶，在“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃的簽約單位中，寶馬、福特、大眾、奔馳、日產(chǎn)以及特斯拉都承諾將加大電動(dòng)汽車及電池的投資及研發(fā)力度，尤其是直流快速充電技術(shù)，并幫助合作者在合適的地點(diǎn)安裝電動(dòng)汽車充電裝置。夏威夷電力公司也承諾與其合作伙伴全力支持電動(dòng)汽車項(xiàng)目，繼續(xù)安裝更多的直流快速充電站，并研究電動(dòng)汽車充電更多的管理和政策需求，以便完成其2045年之前實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)100%可再生能源的目標(biāo)。

　　2.“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃所帶來(lái)的影響及技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè)

　　美國(guó)“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃將對(duì)整個(gè)新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重要影響。從“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃可以看出美國(guó)政府重視發(fā)展三類技術(shù)方向：高能量密度（≥500 Wh/kg）鋰電池技術(shù)；電動(dòng)汽車快速充電技術(shù)（350 kW、10分鐘）；電池領(lǐng)域的新型原創(chuàng)技術(shù)（小型“種子”研發(fā)項(xiàng)目）。

　　高能量密度的要求將首先帶動(dòng)高能量密度電極材料體系和電池優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，如將基于“試錯(cuò)法”的材料篩選模式過(guò)渡到基于材料基礎(chǔ)物性參數(shù)的理性設(shè)計(jì)階段，將材料本體性能提升過(guò)渡到3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多維復(fù)合等多元研發(fā)階段，將電池反應(yīng)器獨(dú)立設(shè)計(jì)過(guò)渡到基于電池電化學(xué)反應(yīng)建模的理性開發(fā)階段等等，通過(guò)高能量密度電池材料的開發(fā)、電池組裝方式的優(yōu)化、電池模塊的高功率設(shè)計(jì)等獲得電池綜合性能的突破。而從技術(shù)層面分析，“加快普及電動(dòng)汽車”計(jì)劃中350 kW、10分鐘的直流快充電池技術(shù)意味著充電系統(tǒng)能在10分鐘內(nèi)為汽車充滿續(xù)航200英里的電量，這將對(duì)很多應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生革命性影響，特別是針對(duì)大倍率充電相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸研發(fā)（50 kW以上），這將大大提高電動(dòng)汽車在世界范圍內(nèi)的使用。此外，該計(jì)劃對(duì)小型“種子”電池研發(fā)項(xiàng)目的大力支持，有助于激發(fā)研究人員對(duì)新型原創(chuàng)電池技術(shù)的開發(fā)和電池新理論的探索，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的原始創(chuàng)新研究。

　　未來(lái)在大規(guī)模推廣電動(dòng)汽車的同時(shí)，將會(huì)加大對(duì)鋰資源開采和提純技術(shù)的需求，同時(shí)也有可能帶來(lái)鋰資源緊缺的情況，勢(shì)必對(duì)各國(guó)鋰資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備策略產(chǎn)生影響。目前來(lái)看，鋰礦資源的全球儲(chǔ)量豐富，超過(guò)60%的鋰礦資源尚未得到勘探開發(fā)，潛在資源量巨大，分布也高度集中。就資源量而言，全球59%的資源量集中在“鋰三角”國(guó)家，即智利、玻利維亞和阿根廷三國(guó)，中國(guó)和美國(guó)的鋰資源量分別占世界總量的13.3%和13.5%。SQM、Chemetall、FMC和Talison是國(guó)際上開采鋰礦的四大巨頭公司，壟斷了全球最優(yōu)質(zhì)的鋰礦資源。我國(guó)鋰礦資源雖儲(chǔ)量豐富，但高品位鋰礦少、低品位礦多。從全球格局看，我國(guó)鋰礦企業(yè)無(wú)國(guó)際定價(jià)權(quán)，處于下游有壓價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、上游受巨頭壓制的產(chǎn)業(yè)鏈弱勢(shì)環(huán)節(jié)，鋰礦資源的儲(chǔ)備和開采提純技術(shù)需要得到重視。

　　此外，為了避免電池材料對(duì)環(huán)境的污染以及降低電池的全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本，動(dòng)力鋰電池的回收再利用必將成為業(yè)界的關(guān)注重點(diǎn)。根據(jù)歐盟第2006/66/EC號(hào)電池指令，要求2016年電池回收率達(dá)到45%，根據(jù)電池總類的不同，循環(huán)再利用率應(yīng)達(dá)到50%—75%。但是現(xiàn)有鋰電池通常采用高精密涂布技術(shù)制作極片，電池報(bào)廢后回收處理極度困難，通常需要經(jīng)過(guò)電池拆解—機(jī)械粉碎—濕法或火法冶金等幾個(gè)環(huán)節(jié)，回收成本很高。。因此，未來(lái)必須開發(fā)可回收的新型動(dòng)力電池和環(huán)保高效的回收處理技術(shù)。