日本電池研究公司B3高級副總裁宮本武史先生表示“電動汽車（EV）要實現與傳統內燃機（ICE）汽車相當的總擁有成本（TCO：Total Cost of Ownership）的話，電池Pack價格可能需要達到低于80美金/kwh左右的程度。”

但是，EV電池組的價格并未如預期般降低。根據麥肯錫高級分析師Nicolo Campagnol先生的說法，最可能的情況，2020年每千瓦時的電池組價格為165美元，2025年為115美元，到2030年為90美元。電池行業需要尋求新的方法實現降本。

通過采用三維結構碳材料替代粘合劑

2019年10月下旬在千葉縣浦安市舉辦的“Advanced Automotive Battery Conference Asia 2019（AABC Asia 2019）”研討會上，美國納米級實驗室Nanoramic Laboratories公司首席技術官NicoloBrambilla先生（圖1）強調“我們可以將高能量密度鋰離子電池（電芯）每千瓦的價格降低至少20％。”

圖1：Nanoramic實驗室的CTO Nicolo Brambilla（照片來源：日經xTECH）

Nicolo先生表示，他們公司正在開發一種新的電池制造工藝，來實現LIB電池極片不需要采用常規的樹脂粘結劑。通常，LIB極片在制備時，除了添加作為導電劑的碳基材料之外，還需要摻雜樹脂粘結劑來確保極片的機械強度。由于樹脂粘結劑是電絕緣體，所以對于增加電池的能量密度會產生不利影響。

該公司通過使用一種具有三維結構的碳材料，實現了取消樹脂粘合劑。據Nicolo先生介紹，由于上述碳材料可以牢固地保持活性材料，因此可以省去樹脂粘合劑，并且由于碳材料的導電性優異，因此也不需要添加其他的導電添加劑。據說由此可以實現，在電極混合漿料中97-99.5％都是活性材料。

此外，據稱還可以實現將電極混合物層制成150μm~200μm的厚度，從而將更多的活性材料納入電池中。而在將電極混合物層涂覆在集流體上的常規電池制備方法中，由于電極混合物層中會產生裂紋，厚度極限為約70μm~100μm。

之所以能降低電池成本的理由之一就是提高了能量密度。此外，還有一點就是降低了制造成本，通過以上兩點實現至少20％的成本降低。

Nicolo先生的解釋是，一般的電池成本分解的話，大概為材料成本62％，制造成本16％，利潤17％和稅金5％。他指出，在傳統的LIB電池制造過程中，將電極漿料涂覆在作為集電器的金屬箔上后，要花3~6分鐘來干燥溶劑，最終制成極片，而這是目前主要的制造瓶頸。可以說，該過程的生產量取決于干燥速度和干燥爐的長度。

該公司為消除樹脂粘合劑的新技術而開發的工藝可以使用現有的卷對卷涂布設備。使用任何溶劑（例如異丙醇（IPA），水基混合物或不易燃的低污染溶劑），可以將干燥時間縮短至1~3分鐘，從而將生產量提高至少2倍以上。

而之所以能實現上述效果，除了不需要形成樹脂表面這一事實外，可能主要與碳材料的結構相關。由此，據說實現電池制造成本降低25％，電池材料成本降低5％。此外，該公司還解釋說，用于LIB的無粘結劑電極技術對于正負極片同時適用。

Si負極的無粘結劑化

此外，在備受矚目的硅（Si）負極材料中，也出現了旨在無粘結劑化的公司。提出這一說法的是雷諾日產三菱的戰略投資初創企業美國Enevate公司。

在本屆AABC Asia 2019上，Enevate公司高級副總裁Jarvis Tou先生（圖2）表示，該公司的Si負極材料成本，達到了每1kWh的原料成本為天然石墨的3/4，為天然石墨的3/4，人造石墨的1/2，天然石墨和氧化硅（SiO x）混合物的6/11，人造石墨和SiOx混合物的6/15不到的水平。

圖2 ：Enevate高級副總裁Jarvis Tou（照片來源：日經xTECH）

除了硅本身不是非常昂貴的材料外，它還取得了具有作為負極材料容量密度高，并且多孔質化后，硅的使用使得可以消除粘合劑，同時吸收在充放電期間負極體積變化的效果。

該公司的硅負極是一種多孔質單晶硅，加工成單層膜，可實現電池的體積能量密度1000 Wh/L，質量能量密度350 Wh/kg以上。由于無粘合劑操作，負極中的活性物質比率為100％，而且負極厚度可以減薄到65-80％左右。但是，該公司未公布原因，似乎是混合了少量碳材料的原因。而Si表面的副反應則通過電解質和添加劑進行抑制。

在通過使用三元NCM（鎳，鈷，錳酸鋰）作為正極制造原型電池而進行的充電測試中，在23°C溫度7C倍率充放電，以及-20°C溫度7C倍率充放電時充電容量維持良好，均未觀察到劣化。同時，該公司使用NCM正極，容量為2Ah的原型電池，還顯示了出色的快充性能，能夠在5分鐘內充電75％。