7月25日，歐盟更新了“地平線2020”（2018-2020）計劃中能源和交通運輸部分的項目資助計劃 ，即新增一個主題名為“建立一個低碳、彈性的未來氣候：下一代電池”跨領域研究活動，旨在整合“地平線2020”（2018-2020）分散資助的與下一代電池有關的研究創新工作，推動歐盟國家電池技術創新突破，開發更具價格競爭力、更高性能和更長壽命的電池技術。新增資助計劃將在2019年提供1.14億歐元用于支持7個主題的電池研究課題，具體內容如下：

1、高性能、高安全性的車用固態電池技術（資助金額：2500萬歐元）

針對電動汽車，進一步發展現有的固態電池技術，以解決當前固態電解質電池的各種問題，如工作溫度過高、離子傳導性過低、電極電解質界面阻抗過高、電池循環壽命短、生產成本過高等。主要圍繞三種電解質材料進行研發：

（1）無機電解質材料，如鈣鈦礦、石榴石、硫化物、鈉超導體等無機結晶材料和鋰磷氧氮、玻璃態氧化物等無機非晶材料，由于電解質和電極之間的反應性，在電池組裝以及循環期間存在界面電阻過高和接觸較差的問題。

（2）固體聚合物/聚合物材料，如聚環氧乙烷、聚合物離子液體、單離子聚合物等，存在離子電導率過低、電化學穩定性較差、反應溫度不合適和鋰枝晶問題。

（3）固態混合電解質，解決高電壓下聚合物電解質穩定性較低、對復合材料界面認識不足等問題。

此外，還將開發所謂“后鋰離子時代”電池材料，包括采用傳統鋰離子材料的鋰硫電池（如將于2020-2022年間開發，如以硅/碳（C/Si）為負極的鋰硫電池）和以鋰金屬為負極的全固態電池（將于2025-2030年開發）。

產生的預期影響主要有：（1）鋰硫電池能量密度大于350 Wh/kg或1000 Wh/L，鋰金屬為負極的全固態電池達到能量密度大于400 Wh/kg或1200 Wh/L；（2）到2030年，功率密度大于10000 W/kg情況下快速充電速度超過10C；（3）成本低于100歐元/kWh；（4）提升材料建模能力并維護生態系統；（5）增強歐洲電池生產價值鏈；（6）完成安全性驗證和知識產權保護。

2、非車用的電池技術（資助金額：2400萬歐元）

能源供應低碳轉型情況下，需要通過開發電池存儲技術來應對儲能挑戰，主要包括：

（1）通過開發低成本高性能材料（如納米結構、二維材料和電解質等新型先進電極材料）和化學品，改進封裝和電池設計以及電池組件生產工藝，實現更具價格競爭力、更高性能、高度安全和壽命更長的電池存儲解決方案。

（2）安全的存儲技術，如開發用于固態電池的聚合物或固體電解質材料。

（3）開發可持續材料、環保生產工藝、二次利用以及在歐洲容易獲取的材料，電池回收應具備大規模實施和低成本的潛力。

（4）對新的電池存儲解決方案進行循環性、可靠性和壽命的工業示范和測試，在歐盟監管框架下進行開發，并考慮其對工業標準的影響。

（5）對新的解決方案進行包括環境和經濟的全生命周期評估。

產生的預期影響主要有：（1）大幅降低固定式儲能成本，將其降至0.05歐元/千瓦時/周期，并將其他應用的成本降低至少20%，使新技術更具競爭力和可持續性；（2）固定式儲能的循環壽命明顯超出現行標準，在80%放電深度下至少達到5000次循環；（3）儲能產品可持續性更強，理想情況下循環效率超過50%，并經過經濟可行性驗證。

3、氧化還原液流電池仿真建模研究（資助金額：500萬歐元）

由于能長時間儲存大量電力并能在需要時快速釋放，氧化還原液流電池（RFB）被認為是電網固定式儲能的主要技術，其能量密度及成本主要由氧化還原電對和電解質決定。目前的RFB主要采用非歐洲出產的金屬氧化還原電對，有高度腐蝕性、且有時具有毒性。此外，電池系統大多為水基，會發生高電壓水電解和膜滲透，影響電池效率、成本、安全性和可持續性。因此，需開發數值模擬模型以及多種電解液和電化學預選材料。仿真模型應模擬新化學品和設計，研究電荷、質量和熱量輸運機理，識別電池限制機制，預測電池性能，優化設計并擴大規模，尤其關注電池的電壓、能量、功率密度、可靠性和成本。

產生的預期影響為：顯著推進研究和工程應用，加速獲得新的非稀有和無毒性的氧化還原電對和電解質，降低材料和成產成本，優化全尺寸低成本和環境可持續RFB系統的設計和性能，以平衡電網中波動性可再生能源。項目成果應在中長期內有助于實現歐盟戰略能源技術計劃（SET-Plan）中設定的目標，并激勵對低碳能源部門的投資，其長期目標是是通過創新驅動經濟增長和固定式儲能的產業競爭力。

4、適用于固定式儲能的先進氧化還原液流電池（資助金額：1500萬歐元）

開發和驗證基于新的氧化還原電對和電解質材料的RFB，這些材料具有環境可持續性，且有較高能量和功率密度，能夠提高電池壽命和效率并降低成本。另外，需對新方案進行全尺寸原型的實驗驗證。具體研發技術問題包括：（1）氧化還原對在重復電壓波動下的長期穩定性及其溶解性和可逆性：（2）低膜電阻甚至無膜系統；（3）電極反應動力學優化；（4）電解質/隔膜接觸界面的優化；（5）環境可持續性研究；（6）毒性、可燃性等安全性研究。

產生的預期影響為：有助于實現SET-Plan設定的目標，到2030年儲能成本將降至0.5歐元/千瓦時/周期以下，項目成果能夠激勵對低碳能源部門的投資，其長期目標是促進創新驅動的增長和固定式儲能的產業競爭力，并有助于加速大量波動性可再生能源（尤其是太陽能和風能）與電力系統的整合。

5、先進鋰離子電池的研究與創新（資助金額：3000萬歐元）

開發下一代鋰離子電池技術（主要是指以鎳錳鈷（NMC）為正極、Si/C為負極的電池），解決電池系統性能問題，開發相關監控系統/智能管理系統，考慮與用戶接受度相關的重要參數（如用電成本、安全性、大功率充電、耐久性等）、環境可持續性（如節能制造、可回收性和再利用）以及大規模生產。具體研發重點有：

（1）電池化學、形態學和結構研究，包括能量和功率密度最大化，減少關鍵原材料（特別是鈷）的消耗，開發正極、負極和電解質材料的綠色生產工業和涂層工藝，從安全性、耐用性和功率容量方面改進電池、電池組和系統級電池的整體性能，化學和工藝的環境可持續性改進。

（2）在電池或模塊中開發智能微傳感器和微電路，用于監測和診斷電池狀態，通過先進電池管理進一步滿足電動汽車使用要求（如使用情況、壽命、溫度條件）。

（3）開發先進的制造方法和設備，生產更薄的材料層，提高質量、品控和產量，從而提高密度并降低成本。

產生的預期影響有：推出具有市場競爭力的下一代鋰離子電池，其能量密度至少達到750 Wh/L，封裝成本降低至90歐元/千瓦時，快速充電能力達到2.5C以上，使用壽命至少滿足2000個深度循環充電，同等能量密度下比鎳鈷錳電池至少節約20%的關鍵材料。

6、鋰離子電池材料及輸運過程建模（資助金額：1300萬歐元）

歐盟缺乏大規模生產鋰離子電池的技術和能力，傳統電池設計方法無法滿足設定的2025年第3代和第4代電池技術發展目標 。面對這一挑戰，主要從以下方面進行研發：

（1）基于不同物理模型描述先進鋰離子電池化學和三維結構中微結構的行為。新模型方法需考慮電化學反應、材料結構變化和性能老化問題。

（2）系統化測量用于建模的基本參數如熱系數、擴散系數和電導率等，建立可靠數據庫。開發新的測量技術和方法以檢測電極結構和電池機械應力、孔隙度和微觀結構等在電池循環中發生的變化，確保模擬結果與實際電池電化學行為高度匹配。

（3）制造具有獨特特征的電池原型或組件，生成輸入參數以初始化模型，并驗證模擬模型的可用性。

（4）電池測試和模型模擬的相關性驗證，確定不同測試條件下模型的有效性和穩定性。

（5）用于評估控制參數和模型穩定性的模型參數的靈敏度分析。

（6）對電池生產進行模擬、研究和故障預測。

（7）高度優化的電池（>300 Wh/kg）綜合性能特性的模擬與實驗研究。

（8）功能衰減、老化和安全等方面電池耐久性驗證的新方法。

產生的預期影響包括：（1）最多減少30%的電池開發時間和成本；（2）基于不同物理化學分析獲得更好的設計優化；（3）將實驗數量減少三倍；（4）將電池研發創新成本降低20%。

7、鋰離子電池生產試點網絡（資助金額：200萬歐元）

為了發展先進鋰離子電池技術和制造工藝，歐盟各地建立了許多非工業試點，需在這一基礎上建立鋰離子電池試點網絡，主要從以下方面開展活動：（1）確定歐盟鋰離子電池試點在技術、生產規模測試和驗證、專業知識和專業化方面的能力；（2）分析試點項目在技術范例和全球競爭中的能力和設備差距；（3）標準化數據交換平臺以進一步提高歐洲的鋰離子電池生產技術；（4）開發試點共享接口模型以及學術研究與工業生產合作模型；（5）制定通用合同以確保信息安全；（6）確定試點結果數據交換的可行性，開展能源和資源高效利用生產；（6）建立上述要點之后，在歐洲鋰離子電池各試點中開展性能參數測試，開放外部訪問以比較不同制備方法的優劣；（7）組織聯合研討會，創建相互學習和集中培訓平臺；（8）制定網絡聯合戰略路線圖，以實現電池技術從小規模試點到工業規模轉化；（9）建立價值鏈上公共和私營利益相關者的網絡，并對格式進行概念化，以提高網絡的可見度。

產生的預期影響有：（1）進一步發展歐盟工業規模高性能低成本的鋰離子電池生產技術；（2）更好地發揮試點的協同作用；（3）能夠擴大歐盟鋰離子電池專家規模；（4）確保利益相關者的公平競爭；（5）建立獨特的銷售模式以提高鋰離子電池的生產效率；（6）實現價值鏈優化整合，促進領域創新進步。

原文題目

Horizon 2020: new Next-Generation Batteries call published

原文來源

https://ec.europa.eu/inea/en/news-events/newsroom/horizon-2020-new-next-generation-batteries-call-published