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中国为何主导锂离子电池生产

2019-08-05 11:13:54来源:

世界变得越来越电气化。发展中国家不仅增加了人口的电力供应,而且现有交通基础设施的电气化正在快速发展。到2040年,道路上超过一半的汽车预计将由电力驱动。

电池在这种转变中发挥着关键作用,但一种相对较新的电池似乎在个人电子产品以及运输和重工业应用中占据主导地位。

事实上,这种统治正在进行中。

电池简史

电池长期以来一直是我们日常生活的一部分。世界上第一个真正的电池是由意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔于1800年发明的。本发明代表了一项重大突破,但从那时起,只有少数重大创新。

第一个是1859年发明的铅酸电池。这是第一个可充电电池,仍然是目前用于启动内燃机的最常用电池。

在过去的两个世纪里,有一些创新的电池设计,但直到1980年才发明了一个真正的游戏改变者。那时,牛津大学和斯坦福大学的突破促成了锂离子电池的发展。索尼于1991年将第一款锂离子电池商业化。

锂有什么特别之处?

在锂离子电池中,锂金属作为锂离子从一个电极迁移到另一个电极。锂是最轻的元素之一,它具有任何元素最强的电化学潜力。这使得锂电池能够在小型轻型电池中储存大量能量。因此,锂离子电池已成为许多消费电子产品(如笔记本电脑和手机)的首选电池。

锂离子电池获得动量

由于锂离子电池的固有优势,自本世纪初以来销售额呈指数增长。这有助于降低成本。成本下降也有助于锂离子电池在新应用中获得稳固的立足点。

根据研究机构BloombergNEF的数据,体积加权平均锂离子电池组价格(包括电池和电池组)价格比2010 - 18年度下降了85%,平均达到176美元/千瓦时。BloombergNEF进一步预计到2024年价格将降至94美元/千瓦时,到2030年将降至62美元/千瓦时。

这种下降的成本曲线对于在其服务中使用电池的任何公司或对于需要存储能量的电池(例如,电力生产商)具有重要意义。迄今为止,大多数锂离子电池的销售一直在消费电子领域,但未来的销售将越来越多地受到电动汽车的推动。

今天道路上的大多数汽车仍然使用铅酸电池和内燃机。但是,在过去五年中,由锂离子电池驱动的电动汽车的销量增长了十倍以上。此外,越来越多的国家正在制定基于内燃的汽车未来禁令,期望电动汽车最终将主导个人交通。

这当然意味着未来对电池的需求将大大增加。因此,与松下合作的电动汽车制造商特斯拉正在投资数十亿美元建造新的锂离子电池工厂。然而,美国锂离子电池生产商的市场份额落后。

锂离子电池的相关增长市场在重工业应用中,例如叉车,清扫器和洗涤器,机场地面支持应用和自动引导车辆(AGV)。这些利基应用在历史上一直由铅酸电池和内燃机提供,但经济学迅速转向有利于锂离子电池。

然而,一个国家抓住了这一势头,并在这一领域建立了领先竞争对手的市场领先地位。但不是美国,在那里发生了许多创造锂离子电池的重要研究和开发。

中国驾驶员座位

根据BloombergNEF的分析,2019年初全球锂电池制造能力为316千兆瓦时(GWh)。中国拥有73%的产能,其次是美国,远远落后于第二,占全球产能的12%。

预计到2025年全球产能将强劲增长,届时BloombergNEF预测全球产能将达到1,211 GWh。预计美国的产能将增长,但低于全球产能。因此,美国在全球锂电池制造业中的份额预计会缩减。

特斯拉试图通过建立自己的电池工厂来解决这个问题,但对于那些提供各种类型电池的公司,例如加利福尼亚的OneCharge,寻找当地供应商已被证明具有挑战性。我最近采访了OneCharge首席执行官Alex Pisarev,他强调了公司面临的挑战:

“美国制造商很乐意使用美国制造的锂离子电池,”Pisarev告诉我,“但今天这是不现实的。所以我们必须继续从中国进口它们。”

中国采取的方式与之前的太阳能电池板相同。虽然太阳能电池是由美国工程师Russell Ohl发明的,但今天中国在全球太阳能电池板市场占据主导地位。现在中国专注于控制世界锂离子电池的生产。

是否最好拥有最便宜的绿色技术,即使这意味着向其他国家投降制造?低太阳能电池板价格推动了新太阳能光伏发电的增长,这反过来又支持了许多美国就业岗位。但这些面板的大部分是在中国制造的。特朗普政府试图通过对进口太阳能电池板征收关税来解决这个问题,但这些关税一直受到美国大多数太阳能产业的强烈反对。

中国拥有廉价劳动力的主要优势,使其能够主导许多制造业。但中国的锂储备也比美国多,锂产量也高于美国。2018年,中国的锂产量为8000吨,在所有国家中排名第三,是美国锂产量的近十倍。2018年中国锂储量为100万吨,是美国的近30倍。

前进之路

这一趋势标志着锂离子电池将越来越多地取代运输和重型设备领域的铅酸电池。这是一个正在努力应对创纪录的二氧化碳排放量的关键发展。

但在制造成本和原材料供应方面具有这样的优势,美国能否在中国与世界市场竞争?如果没有,随着越来越多的锂离子电池达到使用寿命,美国能否开发出具有竞争力的再生锂市场?

这些是需要解决的重要问题。

向锂电池的过渡正在开辟许多新的挑战和机遇。但美国需要一个有效的战略,以避免给中国带来另一个清洁能源制造机会。