回头看-“十三五”国家重点研发计划电池相关项目情况

8月前浏览920

前文“从科技部重点研发计划2021年度申报指南看电池发展趋势”介绍了“十四五”第一年科技部对于电池相关的布局情况，当然也很有必要回头看看“十三五”国家重点研发计划电池相关项目情况，本文从科技部等公开渠道搜集并整理了电池项目的相关情况分享朋友们。（如发现有信息遗漏欢迎私信告之）前文链接

1、基本情况

国家重点研发计划由原来的国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划、国际科技合作与交流专项、产业技术研究与开发基金和公益性行业科研专项等整合而成，是针对事关国计民生的重大社会公益性研究，以及事关产业核心竞争力、整体自主创新能力和国家安全的战略性、基础性、前瞻性重大科学问题、重大共性关键技术和产品，为国民经济和社会发展主要领域提供持续性的支撑和引领。（来自百度百科）国家重点研发计划首批重点研发专项的指南于2016年2月16日发布，标志着国家重点研发计划正式启动实施。

“十三五”期间电池相关项目涉及专项包括“材料基因工程关键技术与支撑平台”、“智能电网技术与装备”、“新能源汽车”、“深海关键技术与装备”、“纳米科技”、“变革性技术关键科学问题”6个。

2、立项情况

“十三五”期间6个专项共设立电池相关项目27项，具体统计情况如下表所示（其中指标部分采用指南数据有些采用文献数据）。大体可以分为四类：传统锂离子电池、固态电池、新体系电池和其他类型电池（分类不一定合适，如有不妥请指正）

3、概要进展

通过公开的期刊和报告，可以了解部分项目的阶段进展（最简单的方式是用项目号进行检索）

1）传统锂离子电池可以分为三类：

一类是储能用锂离子电池，例如CATL承担的“100MWh级新型锂电池规模储能技术开发及应用”，其寿命指标10000周以上，赵丰刚在“中国科技成果”上介绍的项目进展：“实施 3 年多以来，完成了满足1.2万次循环寿命电池单体开发及产业化应用，开发出高一致性模块集成和在线监控技术、寿命预测技术、电池安全提升技术，开发出适用于100,MWh 级大规模电池储能电站统一调度与控制系统”

另一类是车用动力电池，主要是瞄准300Wh/kg的高镍体系电池开发，包括国轩、宁德时代、力神、中航锂电牵头承担，从欧阳明高、艾新平、肖成伟等责任专家老师的公开报告中来看，300Wh/kg高镍/硅基体系单体电池的指标基本都到达了项目要求，但是目前普遍存在的问题是装车应用并不是很理想。但是，正是由于科技部项目的支持，我国高镍体系电池的开发应该是走在世界的前列。

第三类主要是指其他电池，包括盟固利承担的高比功率长寿命动力电池，宇通承担的高安全长寿命客车动力电池等。相关的科技报告可以在科技部‘国家科技报告服务系统’网站上进行查询。

2）固态电池

固态电池开发得很早，但是一直没有本质突破，十四五期间国家会全力推动固态电池的开发并期望尽早占据固态电池应用的先机。十三五期间在“材料基因工程关键技术与支撑平台”、“纳米科技”、“智能电网技术与装备”、“新能源汽车”等专项进行支持，电池能量密度300-400Wh/kg，电池循环寿命500-2000周，例如：北京大学潘峰团队目标开发10Ah级、800Wh/L、循环次数大于 2000 次的全固体电池，科学院化学所郭玉国团队目标开发10Ah以上、≥400Wh/kg、≥800Wh/L、循环次数大于 1000 次的固态锂电池，厦门大学彭栋梁团队目标开发400Wh/kg，循环500周的（固态）锂离子电池样品，青岛能源所崔光磊团队目标开发单体电池比能量≥300Wh/kg，循环寿命≥2000 次的固态锂电池并实现装车考核；

从目前的报道来看300Wh/kg电池走聚合物固态电池的路线是有可能实现2000周的循环寿命，而400Wh/kg的固态电池欲实现500周以上的寿命难度还是不小。联想到2021年重点研发计划指南征求意见稿的350Wh/kg和600Wh/kg电池指标，最终的指南前者可能会增加难度，而600Wh/kg则有可能减小难度，当然，也有可能出现真的能人。

两个储能方向的固态电池倒是都没有提电池的能量密度，但是循环分别在10000周和15000周，不知道倍率和充放电深度是怎么要求的，如果按全充放这个指标还是挺有意义的。

3）新体系电池

新体系电池包括这几种：高电压体系的下一代锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等，电池的能量密度在400Wh/kg及以上，例如物理所李泓团队的富锂锰/硅碳体系400Wh/kg、500周循环寿命，锂硫500Wh/kg、300周寿命，锂空600Wh/kg、200周寿命；北大夏定国团队锂离子电池400Wh/kg（其实也是富锂体系）、300周循环寿命，新体系电池500Wh/kg、200周寿命；南开陈军团队目标能量密度≥500 Wh/kg，循环寿命≥300 次锂/钠复合空气电池；中南赖延清团队比能量≥400Wh/kg，循环寿命≥500 次（100% DOD）的锂硫电池；松山湖实验室（物理所）黄学杰团队能量密度≥1000Wh/L，循环寿命大于 1000 次的高能量密度二次电池（5V体系）等。

从相关的文献所了解的项目进度，重要的进展包括：物理所索鎏敏（李泓）团队开发了447Wh/kg，循环100周容量保持率（84%）的富锂811体系软包电池；南大周豪慎（北大夏定国）团队开发出513Wh/kg，循环100周能量保持率79.4%的锂金属软包电池（Li2O与Li2O2的转化，锂空电池？），电池能量密度降低至414Wh/kg时，循环200周能量保持率达到79.5%，这应该是一个比较好的数据，另外，北大夏定国团队开发了容量400mAh/g的O2结构的富锂锰基正极（尽管不知道能不能放大，但是看着数值还是不错的）也很有代表性；松山湖黄学杰团队的高压镍锰酸锂在2020年世界新能源汽车大会上被评选为2020全球新能源汽车前沿及创新技术，其介绍材料中提到镍锰酸锂与石墨配对的电池高压下循环寿命超过2000周这应该是非常不错的成绩，不过其要实现1000Wh/L，循环寿命大于 1000 次的目标难度还是不小。

综合一些目前的进展，高容量富锂锰基正极体系实现400Wh/kg，循环寿命300-500周还是有可能实现，一些新体系如果就完成电池指标来讲还是有一定的挑战。

4）其他类型电池

其他类型电池包括挑战马里亚纳海沟的深海特种电池、全钒液流电池、锂浆料储能电池、液态金属储能电池，其中后三种都为针对储能应用场景的电池。其中科技部2021年1月29日公布了全钒液流电池项目终止的公示通知，但具体原因并不清楚，需要指出的是在规模化储能领域，液流电池还是有其特点的。

4、小结

1）总的看来，在重点研发计划的支持下，传统锂离子电池的性能得到显著提升，例如高镍/硅碳体系电池、长寿命储能电池等；下一代电池高能量密度电池也取得了明显的进展，包括材料和全电池，其中具有一定循环寿命的全电池能量密度可以达到400-500Wh/kg，应该说还是不小的成绩。

2）国内三家典型固态电池产业化公司：卫蓝（2016）、锋锂（2017）、清陶（2016）都是十三五期间成立的，其在一定程度上也得益于国家对固态电池的重点支持，更可喜的是，目前也有些固态电池装车应用的报道（尽管装车应用的定义理解并不一定一样）。

3）写篇十三五电池相关的回顾文章其实更想表达下对十四五的看法：①300Wh/kg可以交由市场，重点发展以400Wh/kg为代表的下一代高能量密度电池的关键材料和技术，关键材料不仅包括正负极材料，导电剂、粘接剂、超薄集流体等等也应得到支持（尤其是导电剂和粘接剂，目前也是严重依赖进口）；②进一步支持更高能量密度的新体系电池探索，新体系电池的指标应更加广泛征求意见，其既要具有一定的高度，但又不至于把方向带偏；③具有应用导向的课题由企业牵头可能更能发挥重点研发计划设计的初衷。

5、参考文献（部分）