拜登政府上臺(tái)后，在各個(gè)先進(jìn)技術(shù)方向上和中國(guó)展開(kāi)正面競(jìng)爭(zhēng)。鋰電池也不例外。6月7日，美國(guó)能源部車(chē)輛技術(shù)辦公室發(fā)布了“國(guó)家鋰電池藍(lán)圖”(National Blueprint for Lithium Batteries)(下稱美國(guó)鋰電藍(lán)圖)。鋰電藍(lán)圖設(shè)定了五大目標(biāo)，核心是建立美國(guó)鋰電池材料、部件供應(yīng)、自主生產(chǎn)、回收，以及科研引領(lǐng)能力。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖在研發(fā)方面，提出了2030年要實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)期目標(biāo)：加快研發(fā)，實(shí)現(xiàn)示范和規(guī)?；a(chǎn)革命性的電池技術(shù)，包括固態(tài)和鋰金屬電池，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本低于60美元/KWh，比能量為500Wh/kg，以及不含鈷和鎳。
1國(guó)別競(jìng)爭(zhēng)：中國(guó)領(lǐng)先
在美國(guó)方面看來(lái)，中國(guó)和歐洲已經(jīng)在動(dòng)力電池領(lǐng)域取得了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
2015年5月，中國(guó)發(fā)布了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略和2018年5月歐盟發(fā)布了“Strategic Action Plan on Batteries”(“電池戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃”)。它們將從規(guī)模經(jīng)濟(jì)、過(guò)程學(xué)習(xí)和對(duì)關(guān)鍵投入的控制中獲得先發(fā)定價(jià)優(yōu)勢(shì)，從而影響美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖提到，鋰離子電池行業(yè)似乎正處于一個(gè)臨界點(diǎn)，自2010年以來(lái)，成本下降了近90%。這個(gè)技術(shù)正在打亂全球交通行業(yè)的原本結(jié)構(gòu)，并有潛力在未來(lái)幾十年重塑全球交通行業(yè)。在2020年全球電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池制造的747GWh中，美國(guó)的占比約為8%(約59GWh)，中國(guó)占比約為76%。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖給出的數(shù)據(jù)顯示，到2025年，全球電動(dòng)汽車(chē)電池制造業(yè)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到2,492GWh，中國(guó)產(chǎn)能將達(dá)到1,811GWh，能夠支持具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)，最高可相當(dāng)于2020年全球客運(yùn)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售的1/4。
反觀美國(guó)的電池供應(yīng)情況并不樂(lè)觀。彭博社預(yù)測(cè)，到2028年，美國(guó)將有320萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量和200GW基于鋰離子電池的電網(wǎng)存儲(chǔ)設(shè)備。假如電動(dòng)汽車(chē)平均電量為100KWh，美國(guó)則需要320GWh鋰離子電池生產(chǎn)能力，以滿足客用電動(dòng)汽車(chē)的需求。
但是根據(jù)Benchmark Mineral Intelligence預(yù)測(cè)，到2028年，美國(guó)鋰離子電池的產(chǎn)量?jī)H為148GWh，低于預(yù)測(cè)需求的1/2，美國(guó)產(chǎn)能完全不能滿足自身需求。
除了電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)之外，儲(chǔ)能對(duì)先進(jìn)電池的需求也將增長(zhǎng)，彭博預(yù)計(jì)到2040年全球部署總量將超過(guò)1095GW。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，這些預(yù)測(cè)表明，美國(guó)正在面臨威脅。美國(guó)公司將無(wú)法從美國(guó)和全球市場(chǎng)的增長(zhǎng)中獲益，這可能會(huì)影響他們的長(zhǎng)期財(cái)務(wù)生存能力。美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，美國(guó)的運(yùn)輸、公用事業(yè)和航空部門(mén)的供應(yīng)鏈將非常脆弱，需要其他發(fā)展必要的關(guān)鍵技術(shù)。沒(méi)有行動(dòng)，美國(guó)風(fēng)險(xiǎn)長(zhǎng)期依賴外國(guó)電池和關(guān)鍵材料。
為了參與鋰基電池市場(chǎng)，美國(guó)需要一個(gè)強(qiáng)大的供應(yīng)鏈，以大規(guī)模生產(chǎn)最先進(jìn)、可靠的電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)蓄電池。
2美國(guó)的擔(dān)憂
美國(guó)鋰離子電池的應(yīng)用主要包括電動(dòng)汽車(chē)、固定存儲(chǔ)、航空領(lǐng)域，以及國(guó)防領(lǐng)域，尤其電動(dòng)汽車(chē)電池的需求將大幅增長(zhǎng)。
(1)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)事關(guān)國(guó)計(jì)民生
汽車(chē)工業(yè)是美國(guó)不能放棄的產(chǎn)業(yè)。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，電池的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)對(duì)美國(guó)具有重要的戰(zhàn)略意義，這既是向清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的一部分，也是參與汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。汽車(chē)制造業(yè)每年推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)1.1萬(wàn)億美元。2017年的一項(xiàng)估計(jì)顯示，美國(guó)大約有1000萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位與汽車(chē)工業(yè)直接相關(guān)，美國(guó)5%的就業(yè)崗位依賴于汽車(chē)行業(yè)。排放方面，交通運(yùn)輸約占美國(guó)溫室氣體(GHG)排放總量的28%，成為美國(guó)溫室氣體排放的最大貢獻(xiàn)領(lǐng)域。
因此，占領(lǐng)電池市場(chǎng)對(duì)美國(guó)企業(yè)未來(lái)的生存至關(guān)重要，否則將喪失競(jìng)爭(zhēng)力。
彭博預(yù)計(jì)，2040年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量為5600萬(wàn)輛，其中17%(大約9600萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē))將進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。如果彭博社預(yù)計(jì)的9600萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的所有電池都是在國(guó)外制造，這將導(dǎo)致約1000億美元的進(jìn)口。要知道，汽車(chē)工業(yè)歷來(lái)占美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的5.5%。
(2)儲(chǔ)能、航空和國(guó)防市場(chǎng)的需求不小
除了汽車(chē)領(lǐng)域，美國(guó)在儲(chǔ)能、航空和國(guó)防領(lǐng)域，也對(duì)鋰離子電池存在較大需求。
儲(chǔ)能方面，到2020年上半年，鋰離子電池占了受委托的公用事業(yè)固定存儲(chǔ)項(xiàng)目的98%。基于鋰電池的固定能源存儲(chǔ)器的年度部署預(yù)計(jì)將從2020年的1.5GW增長(zhǎng)到2025年的7.8GW，以及2030年的850GW。
與電動(dòng)汽車(chē)一樣，電動(dòng)飛機(jī)未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮蟆?
近期，美國(guó)電動(dòng)垂直起落(eVTOL)飛機(jī)市場(chǎng)迎來(lái)快速發(fā)展，其用于城市包裹交付和最多4名乘客的空中移動(dòng)。全球eVTOL飛機(jī)市場(chǎng)，到2025年，將達(dá)到為1.62億美元到10億美元之間。下一個(gè)將要起飛的將是航空市場(chǎng)預(yù)計(jì)將是擁有約10名乘客的全電動(dòng)或超電動(dòng)通勤飛機(jī)。這種飛機(jī)也需要具有高比能量和功率密度的先進(jìn)鋰離子電池。
在國(guó)防領(lǐng)域，由于武器系統(tǒng)電池的獨(dú)特性質(zhì)，雖然其只占先進(jìn)電池的商業(yè)市場(chǎng)的一小部分，但戰(zhàn)略意義重大。軍方每年需要數(shù)千種獨(dú)特類(lèi)型的電池，每年從國(guó)防后勤局(DLA)采購(gòu)金額超過(guò)2億美元。
美國(guó)如果沒(méi)有完整的電池供應(yīng)鏈，國(guó)防部的供應(yīng)也面臨到挑戰(zhàn)。
如果這些需求全由國(guó)外供應(yīng)商供給，這是美國(guó)絕不能容忍的。
因此，美國(guó)做出了一個(gè)重要的決定，大力發(fā)展鋰電池行業(yè)。
要發(fā)展之前，先要對(duì)美國(guó)的基礎(chǔ)把把脈。鋰電藍(lán)皮書(shū)對(duì)美國(guó)發(fā)展鋰電池進(jìn)行了SWOT分析。
分析認(rèn)為，相對(duì)于外國(guó)同行，美國(guó)通常鼓勵(lì)私營(yíng)部門(mén)、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)發(fā)展方法。有各種聯(lián)邦和州的政策影響著電池存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展，但這些政策通常不在政府層面進(jìn)行協(xié)調(diào)。
長(zhǎng)期以來(lái)的優(yōu)勢(shì)，包括如美國(guó)公司、大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)能力，可能會(huì)被薄弱的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和技術(shù)轉(zhuǎn)移政策所削弱。
政府支持美國(guó)經(jīng)濟(jì)的深度脫碳美國(guó)-墨西哥-加拿大協(xié)定(USMCA)的貿(mào)易結(jié)構(gòu)的更新為改善美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)地位提供了機(jī)會(huì)。但美國(guó)必須從中國(guó)獲利，因此中國(guó)正在迅速擴(kuò)大產(chǎn)能。
3五大目標(biāo)
基于SWOT分析，美國(guó)為鋰電池發(fā)展制定了五大目標(biāo)。
目標(biāo)一確保獲得原材料和精煉材料，并發(fā)現(xiàn)商業(yè)和國(guó)防應(yīng)用中關(guān)鍵礦物的替代品。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，強(qiáng)有力、安全的鋰電基地需要獲得可靠的原材料和精煉材料的供應(yīng)，并同時(shí)努力開(kāi)發(fā)可持續(xù)的替代品，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)多樣化。其目標(biāo)是減少美國(guó)鋰電制造對(duì)稀缺材料尤其是鈷和鎳的依賴，以發(fā)展更強(qiáng)大、更安全和更具彈性的鋰電供應(yīng)鏈。
目標(biāo)二支持能夠滿足國(guó)內(nèi)電池制造需求的材料加工基地的發(fā)展。
如今，美國(guó)依靠國(guó)際市場(chǎng)加工大部分鋰電原材料。生產(chǎn)無(wú)鈷無(wú)鎳正極活性材料，開(kāi)發(fā)降低電池材料成本的新工藝，到2025年將電池成本降至60美元/kWh；2030年實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷和鎳。
目標(biāo)三刺激國(guó)內(nèi)電極、電池和電池組制造業(yè)發(fā)展。
近10年來(lái)，電池儲(chǔ)能技術(shù)取得了重大進(jìn)展，電池能量密度增加，電池組成本降低約85%，2020年達(dá)到143美元/kWh。國(guó)內(nèi)電池和電池包生產(chǎn)仍然需要聯(lián)盟統(tǒng)一的激勵(lì)措施，來(lái)支持電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。到2025年。為國(guó)防、電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)應(yīng)用制定形式適合功能的電池標(biāo)準(zhǔn)；到2030年，將電動(dòng)汽車(chē)電池包的制造成本降低50%。
目標(biāo)四實(shí)現(xiàn)電池報(bào)廢再利用和關(guān)鍵材料的大規(guī)?；厥?，并在美國(guó)建立完整的競(jìng)爭(zhēng)價(jià)值鏈。
美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，鋰離子電池的回收不僅減少了材料短缺造成的限制，增強(qiáng)了環(huán)境可持續(xù)性，而且支持一個(gè)更安全、更有彈性的國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈。目前，回收電動(dòng)汽車(chē)電池的壽命結(jié)束凈成本，以及運(yùn)輸目前被歸類(lèi)為危險(xiǎn)廢物的回收者電池的成本占?jí)勖Y(jié)束回收成本的一半以上。
除了回收供應(yīng)之外，廢棄的電動(dòng)汽車(chē)電池還可以過(guò)渡到二次應(yīng)用程序，包括電網(wǎng)存儲(chǔ)。第二次使用電池將需要更好的方法來(lái)分類(lèi)、測(cè)試和平衡電池組。
到2025年，建立成功的收集、分類(lèi)、運(yùn)輸和加工回收的鋰離子電池材料的方法，重點(diǎn)是降低成本；到2030年，制定出實(shí)現(xiàn)消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)蓄電池90%回收的激勵(lì)措施
目標(biāo)五通過(guò)大力支持科學(xué)研究、STEM教育(科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué))和勞動(dòng)力發(fā)展，保持和推進(jìn)美國(guó)電池技術(shù)的領(lǐng)先地位
美國(guó)鋰電藍(lán)圖認(rèn)為，在不斷加速的電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)建立一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)和公平的國(guó)內(nèi)鋰電池供應(yīng)鏈，這只是作為新的零碳能源經(jīng)濟(jì)的一部分，在全球范圍內(nèi)向高性能和低成本邁進(jìn)的一個(gè)階段。關(guān)注新一代鋰電材料(固態(tài)電解質(zhì))研發(fā)，以及新材料、電極和電池制造工藝，仍然是保持美國(guó)領(lǐng)先地位所不可或缺的。在此過(guò)程中還要十分關(guān)注知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
到2025年，建立技術(shù)轉(zhuǎn)讓和應(yīng)用前測(cè)試協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化伙伴關(guān)系，以確保美國(guó)發(fā)明的電池技術(shù)留在美國(guó)；到2030年，美國(guó)要使革命性的電池包括固態(tài)和鋰金屬電池大規(guī)模生產(chǎn)，使其生產(chǎn)成本低于60美元/kWh，特定能量密度達(dá)到500Wh/kg，并且實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷和鎳。
可以看到，美國(guó)的鋰電藍(lán)圖，沒(méi)有對(duì)產(chǎn)能提出具體要求，主要強(qiáng)調(diào)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和技術(shù)層面的發(fā)展。
尤其在技術(shù)層面，美國(guó)試圖超越中國(guó)：中國(guó)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》中，到2030年對(duì)動(dòng)力電池分類(lèi)成了三大技術(shù)方向，分別為能量型、能量功率兼顧型和功率型，其中對(duì)能量動(dòng)力兼顧型電池能量密度要求最高，2030年的能量密度最高目標(biāo)僅為400Wh/kg，到2035年才調(diào)整至500Wh/kg；而美國(guó)在2030年，特殊電池的能量密度就要達(dá)到500Wh/kg。
在成本方面，到2030年，中國(guó)動(dòng)力電池根據(jù)不同路線，電池成本在320-1000元/KWh；美國(guó)方面，則要做到60美元/KWh,成本方面也基本差不多持平。
美國(guó)對(duì)發(fā)展鋰離子電池的野心不小，具體成果如何，且拭目以待。
掃一掃 手機(jī)訪問(wèn)
河南潤(rùn)標(biāo)化工產(chǎn)品有限公司
電話：15286835812 聯(lián)系人：皇經(jīng)理
網(wǎng)址：www.w360.com.cn 郵箱：hnrbhg@163.com
地址：鄭州市金水區(qū)國(guó)基路7號(hào)院
