锂电池知识

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锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源

中国为什么主导着锂电池的加工

2021-04-26 ryder

世界正变得越来越电气化。不仅仅发展中国家在增加其人民的电力供应,而且现有运输基础设施的电气化正在迅速进行。到2040年,道路上超过一半的汽车预计将由电力驱动。

电池在这一转变中发挥着关键作用,但一种相对较新的电池类型仿佛肯定会在个人电子产品、交通和重工业使用范畴占据主导地位。

事实上,这种主导正在顺利进行。

电池的简史

长期以来,电池一直是我们日常生活的一部分。1800年,意大利物理学家亚历桑德罗·伏特发明了世界上第一块真正的电池。这项发明代表了一个显著的冲破,但从那时起,惟有少数重大的创新。

第一种是铅酸蓄电池,发明于1859年。这是第一个可充电电池,至今仍是最常用的用于启动内燃机的电池。

在过去的两个世纪里,有一些创新的电池设计,但直到1980年,一个真正的游戏规矩改变者才被发明出来。就在那时,牛津大学和斯坦福大学的冲破导致了锂电池的发展。1991年,索尼将第一块锂电池商业化。

锂有哪些特别之处?

在锂电池中,锂金属以锂离子的形式从一个电极迁移到另一个电极。锂是最轻的元素之一,它具有元素中最强的电化学势。这使得锂离子电池能够在一个小而轻的电池中储存大量的能量。因此,锂电池已成为笔记本电脑和手机等许多消费电子产品的首选电池。

锂电池发展加快

由于锂电池的固有优点,自世纪之交以来,其销量呈指数级增长。这有助于继续降低成本。成本下降也帮助锂电池在新使用范畴站稳了脚跟。

据研究机构BloombergNEF称,锂电池包(包括电池和电池包)的体积加权均匀价格较2010-18年下降了85%,达到均匀每千瓦时176美元。BloombergNEF进一步预测,到2024年电池价格将降至94美元/千瓦时,到2030年将降至62美元/千瓦时。

这条下降的成本曲线对任何在其服务中使用电池的公司,或那些需要存储能量的公司(例如,电力加工商),都具有紧要的意义。到目前为止,大部分锂电池的销售都在消费电子范畴,但将来的销售将越来越多地由电动车驱动。

今天在路上行驶的大多数汽车依然使用铅酸蓄电池和内燃机。但过去5年,由锂电池驱动的电动车销量增长了逾10倍。此外,越来越多的国家正在制定将来基于内燃机的汽车禁令,希望电动车最终能主导个人交通。

当然,这意味着将来对电池的需求要大得多。以至于电动车制造商特斯拉正与松下合作,投资数十亿美元兴建新的锂电池工厂。不过,美国锂电池加工商的市场份额正在落后。

锂电池的相关增长市场是在重工业使用范畴,如起重卡车、清扫机和洗涤器、机场地面支持使用和自动导航车辆。历史上,这些利基使用都是由铅酸蓄电池和内燃机提供的,但经济效益已迅速转向锂电池。

然而,有一个国家抓住了这一势头,在这一范畴确立了超出竞争对手的绝对市场领先地位。但它不是美国,制造锂电池的许多关键研究和开发工作都是在美国进行的。

中国处于控制地位

依据BloombergNEF的一项分解,2019年初全球锂离子电池产能为316千兆瓦时。其中73%的产能来自中国。

到2025年,全球产能预计将强劲增长,BloombergNEF预计届时全球产能将达到1,211千兆瓦时。美国的产能预计将增长,但增速将低于全球产能。因此,美国在全球锂离子电池制造市场的份额预计将萎缩。

特斯拉正试图通过建立自己的电池工厂来处理这一问题,但对于供应各种类型电池的公司来说,比如总部位于加州的OneCharge,在当地寻找供应商已被证明是一项挑战。我最近采访了OneCharge的首席执行官AlexPisarev,他强调了公司面临的挑战:

Pisarev告诉我,“美国制造商将乐于使用美国制造的锂电池,但这在今天是不实际的。所以我们非得持续从中国进口。”

中国正在走之前在太阳能电池板上走过的道路。虽然太阳能电池是由美国工程师RussellOhl发明的,但如今中国主导着全球太阳能电池板市场。今朝,中国正致力于控制世界锂电池的加工。

拥有最廉价的绿色技术是不是更可取,即使这意味着将制造业拱手让给其他国家?较低的太阳能电池板价格帮助推动了新太阳能光伏的爆炸式增长,这反过来又支撑了美国的许多就业岗位。但这些电池板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处理这一问题,但这些关税遭到了美国太阳能行业大多数人的强烈反对。

中国拥有廉价劳动力的主要优点,这使得它能够主导许多制造业。但中国的锂储量和产量也远远超过美国。2018年,中国锂产量为8,000公吨,在所有国家中排名第三,是美国的近10倍。2018年,中国锂储量为100万公吨,几乎是美国的30倍。

前进的路

这一趋势声明,锂电池将越来越多地在运输和重型设备范畴取代铅酸蓄电池。在一个二氧化碳排放量创纪录的世界上,这是一个关键的进展。

但是,美国在制造成本和原材料供应方面都有这样的优点,它能在世界市场上与中国竞争吗?如果不能,随着越来越多的锂电池的使用寿命接近尾声,美国能否为再生锂开发一个有竞争力的市场?

这些都是需要处理的紧要问题。

向锂离子电池的转变带来了许多新的挑战和机遇。但美国需要一个有效的战略,以避免将另一个清洁能源制造机会拱手让给中国。

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