前言

全固态电池作为下一代电池技术的重要发展方向，具备兼顾高能量密度、高安全性能、宽温度范围等综合特性的潜力，正在成为全球汽车强国铆力发展的下一代电池新赛道。日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）先后启动了二期“先进创新蓄电池材料评估技术开发”项目，取得了一系列成果；并通过产业研的深度合作，有力地推动了日本全固态电池的技术创新和产业化进程。因此分析日本NEDO全固态电池联合研发机制，理清其研究内容和组织模式，对于我国全固态电池的研发和产业化具有重要借鉴意义和启示价值。

 

 

PART.1

日本全固态电池发展现状

 

        日本将全固态电池作为赶超我国、实现电池技术全球引领的关键抓手，目标是到2030年前率先实现全固态电池的实用化。日本对全固态电池的发展支持总体呈现两大特点：一是组织模式创新，NEDO组织了38家单位成立产学研协同创新联盟，组织实施全固态电池攻关项目，支持资金达100亿日元（约合5亿元）；二是持续的巨额资金支持，NEDO“下一代蓄电池和电机开发”项目计划投入1510亿日元（约合75亿元）用于以全固态电池为核心的下一代电池技术及电池回收技术开发；NEDO“新一代全固态蓄电池材料的评价基础技术开发”项目，时间周期为2023-2027年，2023年预算金额为18亿日元（总金额未知）。

日本车企已基本放弃在当前的电动汽车及动力电池技术上与中国竞争，正铆力发展智能网联汽车及全固态电池，希望重铸燃油车时代的辉煌成就。在全固态电池方面，丰田、日产、本田等均开展了大量研究。

丰田汽车从20年前就开展硫化物全固态电池研究，是全球全固态电池领域内最多专利拥有者。其目标是在2025年拥有批量化硫化物全固态电池的制备能力，实现在成本、尺寸上减半，充电10分钟，续航可达1200公里，且在2027年实现量产上车。

日产汽车宣布已成功开发出全固态电池，目标是比能量提高一倍，节省50%成本，充电速度也提高三倍。同时计划到2025年建立并运行固态电池试点生产厂；到2026年完成初始技术的工程设计；到2028年首次应用在汽车上，逐步实现量产。

本田汽车宣布了固态电池推进计划，将投资约430亿日元（约合21.3亿元）建设全固态电池示范生产线，将于2024年春季设立试验性生产线，并应用于2025年以后推出的车型中。

 

 

PART.2

日本NEDO全固态电池联合研发机制分析

 

2013-2017年，NEDO启动了“先进创新蓄电池材料评估技术开发（一期）”项目，目标是掌握材料的基本特性；2018-2022年，又启动了“先进创新蓄电池材料评估技术开发（二期）”项目，目标是评估量产性以及是否适用于EV等。下面将具体分析（二期）项目的联合研发机制。

 

1.总体目标

研究工作将维持5年，计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术，把握相关基础技术，完成全固态电池实用化和量产化，并取得世界市场的主导权；同时项目也将研究电动车普及相关的基础设施建设事宜。目标是计划在2030年左右将电池组成本降至约1万日元/kWh（约合490元/kWh），约为目前锂离子电池成本的三分之一；研究一种快速充电技术，充电10分钟可恢复三分之一电量。

 

2.研发内容

（1）开发通用基础技术

将开发能解决全固态锂电池的大型化和量产化瓶颈的基础技术，包括固体电解质的量产和低成本合成、向电极活性物质涂敷电解质、电解质层和电极层的成膜等。

通过组合全固态锂电池用新材料和元器件，评估单元的性能、耐久性和安全性，将制用途于掌握新材料和元器件的利弊、技术课题及是否适合单元量产工艺等的标准电池模型，并编订规格说明书及性能评估程序手册。

开发通过计算机模拟，预测全固态锂电池的单元及电池组的不稳定性、劣化和发热情况的技术，以日本主导推进国际标准化为目标，开发有关耐久性和安全性的试验评估方法等。

（2）讨论社会体系设计

将调查并分析各国和全固态锂电池及电动汽车有关的政策、市场和研发动向，制定以EV普及为前提的整个未来社会体系的方法设计，同时推进相关研究开发。制定方法时，还将考虑充电基础设施建设、资源限制、3R原则（Reduce、reuse、recycle）等，讨论低碳化社会的方法设计。

图1为项目整体开发日程。

图1 项目整体开发日程

 

3.参与单位

参与单位一共38家，包括4家汽车或发动机生产企业，5家电池生产企业和14家材料生产企业，以及15家学术机构。

汽车发动机生产企业：丰田汽车、日产汽车、本田汽车、雅马哈发动机株式会社。

电池/材料企业：松下电池、日本汤浅公司、日立汽车系统、日本万胜、村田制作所、旭化成株式会社、日本合成橡胶公司、日本住友金属矿业公司、大日本印刷株式会社、凸版印刷株式会社、东丽、日本触媒株式会社、富士胶片公司、三井化学公司、三菱化学公司、可乐丽株式会社、日本日产化学株式会社、日本出光兴产公司、日本三井矿业及冶炼公司。

学术机构：日本产业技术综合研究所、日本国立物质材料研究所、日本理化研究所、大阪府立产业技术综合研究所、九州大学、日本京都大学、日本群马大学、东京工业大学、国立丰桥技术科学大学、日本名古屋大学、日本兵库教育大学、日本北海道大学、大阪府立大学、甲南大学、日本汽车研究所。

 

4.合作分工

2014年日本成立了锂离子电池材料研究中心（LIBTEC），具体职责包括材料开发、电池设计、制造工艺、评价分析等。先进创新蓄电池材料评估技术开发（二期）项目中，研发分工如图2所示。

 

图2 合作分工

 

5.组织模式

（1）项目管理

1）研究开发管理

任命项目经理（PM），负责项目进行整体的企划与管理，并掌握项目所需的技能，谋求技术成果和政策效果的最大化。从研究开发的实施主体中选出项目负责人（PL）以及选定子项目领导（子PL），PL及副PL基于与PM的明确分工，推进研究开发。

研究开发者为企业、大学、研究机构等（以下称为“团体”）。研究主体为日本各单位，各单位在日本具有单独研究地点，拥有相关研究经验；同时设置集中研究地点，构建研究开发联合体制和知识产权管理体制。从特定研究能力、研究设施、国际标准化等角度考虑，某些研究方向上，日本团体可与国外团体联合开展。

2）研发运营管理

项目经理与PL、副PL以及研究开发者密切合作，同时运营管理整体项目，并谋求技术成果和政策效果的最大化。

①进度管理

项目实施期间，项目经理在掌握国内外相关技术动向的同时，掌控整个项目进展。

②知识产权管理

PM、PL以及副PL，将综合考虑研究成果保密性和国际知识产权、标准化等，实现知识产权管理并提高产业竞争力。项目经理将主导研究开发者之间的知识产权调整，以实现成果的权利化及实用化、商业化。

③制定研究开发资产等的利用规则

PM、PL及子PL在项目实施期间及结束后，对项目实施过程中的通用技术、机械装置等的运用体制、形态、方法，主导制定有关框架和规则。

 

（2）项目评价

1）中期考核

依托产业界、学术界等外部专家，在2020年实施中间评价。除了技术开发的进展状况之外，还要把重点放在平衡管理的适当性上，把握中间目标的达成度；同时在根据社会经济形势等的基础上，有针对性地对技术开发内容和管理等进行改善和修改。

2）项目验收

依托产业界、学术界等外部专家，在2023年度实施，将技术成果、实用化前景、管理等作为评价项目的事后评价。

 

（3）研发成果处理

1）推广有助于形成共同基础技术的成果

对于获得的研究开发成果，NEDO和实施者都将努力推广。

2）知识产权的归属、管理等处理

关于委托研究开发成果的知识产权，根据相关规定等，原则上应全归属委托方。项目初期就设计面向商业化的知识产权战略方法，实施适当的知识产权管理。

3）涉及知识产权管理的运用

该业务适用“NEDO项目中的知识产权管理基本方针”。

 

PART.3

日本全固态电池研发模式的借鉴及启示

通过对NEDO全固态电池联合研发机制的研究内容、组织模式等分析，得出以下可值得我国参考和借鉴的启示。

（1）国家战略层面，研究制定下一代动力电池国家顶层规划，明晰全固态电池技术发展方向及路线。建议加强战略引导、跟踪与评估，研究编制下一代动力电池国家顶层规划，深入研判国际全固态电池技术专利壁垒及最新发展态势，明确我国全固态电池主要发展方向及技术路径，编制全固态电池发展战略及技术路线图，并持续开展国内外全固态电池技术研发与产业化进展评估。建立国家层面投入长效机制，实施下一代动力电池产业技术创新专项工程，持续支持以全固态电池为代表的下一代动力电池的基础科学、工程化、示范应用等方面研究。

（2）研发内容层面，加大全固态电池研发支持力度，重视基础科学研究，强化产学研高效协同，开展行业联合技术攻关。通盘考虑材料-电池-系统集成-工艺装备-测试评价-整车应用-回收再利用的全产业链关键技术，打通从基础研究到技术攻关、产业化应用的壁垒，尽快推动先进电池技术突破。建议研究内容围绕关键材料、电芯单体、集成应用、生产制造装备等全链条推进基础关键技术攻关、产业化培育和应用生态建设。

（3）组织模式层面，国家牵头形成固态电池协同创新联合体，形成科学项目管理机制，成立管理办公室，统筹协调研发过程，提前规划研发进度、知识产权、项目评价等。建议实施全固态电池专项攻关行动，组建由动力电池龙头企业牵头，产业链上下游企业、高校、科研院所等共同参与的全固态电池产业协同创新联合体，采用“赛马制”、“以测代评”、“揭榜挂帅”等创新组织模式。广泛邀请行业相关科研机构、材料企业、电池企业、整车企业、装备企业、测评企业等共同参与研究，针对重点研究内容分组进行攻关，并指定组长单位具体实施。

（4）技术落地层面，凝聚行业智慧，广邀政府机构、行业专家等规划全固态电池发展方向，制定应用场景和推广应用计划，指导全行业将创新成果落地。建议开展全固态电池应用示范工程，借鉴“十城千辆”示范工程成功经验，针对全固态电池创新成果的产业化和落地应用各环节给予专项财政支持，引导建立全固态电池产业化培育专项基金，对落地孵化的项目予以税收减免；鼓励车企择机在中高端车型上率先应用全固态电池，研究制定全固态电池领域专项首台套支持政策，对全固态电池的装车应用给予专项补贴，同步开展市场及技术评估，为规模化应用提供经验。

 

参考资料

[1] NEDO官网内容及相关文件，网址：https://www.nedo.go.jp/index.html

 

---

 

作者| 孙旭东 ——国汽战略院 汽车电动化研究中心 研究员

邮箱| sxd@sae-china.org

*声明：本文内容由作者提供，仅代表作者个人观点。

 

 

另外，本中心针对热点技术持续开展深度技术解读、多用户报告等研究（下表为已完成和在研的多用户报告），欢迎咨询订阅。  联系人：赵老师   zhaoqian@sae-china.org。