鉅大LARGE | 點擊量：968次 | 2022年08月09日
鋰電池的價值鏈
本文摘編自歐盟聯(lián)合研究中心（JRC）2017年出版的《LithiumionbatteryvaluechainandrelatedopportunitiesforEurope》一文，介紹了鋰離子電池原料和加工材料、電池組件、電池制造、電動汽車制造的情況。
1原料和加工材料
鋰離子電池如鋰、鎳、鈷、錳、鋁、銅、硅、錫、鈦和各種形式的碳，例如天然石墨。這些元素從地殼開采的原料或從地表水中回收獲得。
歐盟委員會每三年發(fā)布審查和更新的CRM（關鍵原材料）清單。預計新的CRM清單將于2017年發(fā)布。
1.1鈷
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鈷用于許多工業(yè)應用，如電池、超合金、硬質材料——碳化物、金剛石工具、顏料、催化劑、磁鐵等。在這些應用中，電池占最大份額，相當于37％左右。在鋰離子電池中，鈷是主要的陰極活性材料組成部分。
已發(fā)現(xiàn)的世界陸地鈷資源約為2500萬噸。在大西洋、印度洋和太平洋底的錳結核和外殼中已經發(fā)現(xiàn)了超過1.2億噸的鈷資源。2016年初，世界鈷儲量估計為7100萬噸。剛果民主共和國（DRC）是世界最大的鈷礦源頭，提供鈷市場總量的51％，其次是中國、俄羅斯。
歐盟進口的絕大多數(shù)鈷來自俄羅斯（96％）。鈷的可替代性很低。
1.2天然石墨
天然石墨有許多工業(yè)應用：電極、耐火材料、潤滑劑、鑄造廠和電池（作為陽極活性材料）。電池應用的份額相對較低，為4％。
推斷世界可回收石墨資源量超過8億噸，天然石墨儲量估計為23萬噸。天然石墨的生產高度集中在中國，占全球產量的66％，印度占14％，巴西占7％。進口到歐盟的天然石墨大部分來自中國（57％），其次是巴西（15％）和挪威（9％）。，天然石墨在某些應用中可替代性相當?shù)停陔姵刂杏闷渌牧洗嫣烊皇强尚械摹?/p>
據(jù)預測，2020年天然石墨市場將出現(xiàn)大量的生產過剩。
1.3硅金屬
硅金屬廣泛應用于化學、顏料、冶金和電子工業(yè)。硅金屬和硅合金也作為鋰離子電池單體的陽極活性材料，但目前這方面應用份額與其他應用相比可以忽略不計。
制造硅金屬和合金的世界資源豐富，足以滿足世界數(shù)十年的需求。硅源是各種天然形式的二氧化硅，如石英巖。2015年世界硅金屬產量達8100噸，生產高度集中，中國產量為68％，俄羅斯為8％，美國為5％，挪威為4％。進口到歐盟的大多數(shù)硅金屬來自挪威（38％），其次是巴西（24％），中國（8％）和俄羅斯（7％）。對于所有應用，硅金屬都具有（非常）低可替代性。
據(jù)預測，2020年硅金屬市場將保持平衡。
1.4鋰
雖然鋰不是關鍵原料，但它是鋰離子電池的重要組成部分。鋰在地殼中的平均豐度相對較高，為17ppm，使其成為巖石圈中第27個最豐富的元素。全球鋰儲量估計為12.24億噸。
鋰資源主要分布在南美洲，特別是阿根廷、智利、玻利維亞和巴西，其中全球鋰資源的55％位于南美洲。中國在亞洲占有最大的鋰資源（約530萬噸），相當于全球鋰資源的約12％。歐盟在全球的鋰資源中所占份額有限-略低于40萬噸。2004年在塞爾維亞發(fā)現(xiàn)了硼硅酸鋰的獨特沉積物。北美地區(qū)確定了大量的資源，近600萬噸。其中一半以上位于美國，相當于全球鋰資源的近8％。
鋰產品的實際全球供應市場約為20萬噸碳酸鋰當量（LCE）（1公斤LCE=0.1895公斤鋰），近83％來自四大主要生產商：Albemarle（美國），SQM（智利），F(xiàn)MC（美國）和四川天旗（中國），主要地區(qū)位于智利、澳大利亞、阿根廷和中國。
在2015年，鋰離子電池消耗了全球LCE產量的40％左右，其中14％用于電動汽車電池組。對2025年的預測顯示，電動汽車將需求20萬噸的LCE，相當于目前的全球LCE供應總量。
2電池組件
2.1陰極材料
鋁箔用作鋰離子電池陰極的集電器。電池應用的鋁箔生產市場領導者是住友輕工業(yè)（JP）和日本箔制造（JP）。
復合過渡金屬氧化物和磷酸鹽當前是用于鋰離子電池的主要陰極活性材料。這些包括：氧化鋰鈷（LCO）、鋰錳錳氧化物（NMC）、鋰鎳鈷氧化物（NCA）、氧化錳錳（LMO）和磷酸鐵鋰（LFP）。除了LCO，所有這些材料目前都用于汽車鋰離子電池。2015年鋰離子電池的陰極材料市場總需求量約為14萬噸。據(jù)估計，全球大約25％的陰極活性物質用于HEV、PHEV和EV的鋰離子電池中。
陰極活性材料的生產由亞洲主導，2015年中國生產了全部陰極材料總量的39%，日本生產19％，韓國生產7％。
巴斯夫（DE）、陶氏（US）、3M（US）、杜邦（US）、三菱（JP）和LG化學（KR）等公司最近對該市場表現(xiàn)出興趣。
陰極活性材料的市場預計將從2015年的約14萬噸增長至2025年的40萬噸。預計NMC（近5倍的增長），NCA（約3倍的增長）和LMO（2.4倍的增長）。
2.2陽極材料
銅箔用作鋰離子電池中陽極的集電器。銅箔生產的市場領導者是古河電機（JP）、日本箔制造（JP）和日本電解（JP）。
使用諸如天然和人造石墨、無定形碳、錫和硅氧化物合金以及氧化鈦鋰（LTO）等各種碳質材料作為陽極活性材料。
鋰離子電池的陽極材料市場總量在2015年超過7.6萬噸。2005年至2015年期間，鋰離子電池的陽極材料市場所產生的收入為10億美元，復合年增長率（CAGR）為14％。
全球主要陽極活性物質需求量（約30400噸）的大約40％用于HEV、PHEV和BEV的鋰離子電池。
歷史上，陽極活性材料的生產一直由日本和中國主導。日立化學（JP）占34％，日本碳（JP）占19％和BTR能源（CN）占12％。陽極活性材料的其他生產商包括三菱化學（JP）、LSMtronCarbonics（KR）、山山科技（CN）、東海碳（JP）。
位于歐盟的公司，如SGL（DE）、Imerys（CH）、Heraeus（DE）、以及3M（美國）、杜邦（US）、陶氏（US）、道康寧（US）、恩維（US）、ShinEtsu（JP）最近對鋰離子電池的陽極活性材料市場表現(xiàn)出興趣，但目前在全球供應中沒有發(fā)揮重要作用。
陽極活性材料市場預計在2025達到25萬噸以上。
2.3電解質
全球鋰離子電解質市場總量在2015年略高于6.2萬噸。
HEV、PHEV和BEV電池的電解質市場在2010年至2015年期間均有快速增長，這些應用的電解質需求從2010年約200噸增長到2015年為20500噸。
與陰極和陽極活性材料類似，鋰離子電池電解質的生產主要由亞洲供應商主導，中國目前的產量接近60％（以重量計），日本為18％，韓國為14％。歐盟的電解質生產商巴斯夫（DE）2014年生產200噸電解質，約占當年市場總量的0.4％，但2015年供應量大幅下降。
市場競爭非常激烈，中國企業(yè)快速擴張，其他企業(yè)增長放緩，甚至出現(xiàn)下滑。中國最大的電解質生產商之一——CapChem，2015年生產了8600噸電解質，成為全球市場的領導者，占電解質市場總量的14％。張家港國泰華融（GTHR）（CN）在2015年生產了8000噸電解質成為世界第二大電解質供應商，占總電解質市場份額的13％。相反，韓國（如Panax-Etec），日本（如三井化學和Ube）電解質生產商目前的市場份額有所下降。
全球鋰離子電池電解質市場的新進入者是LG化學（KR）、杜邦（US）和大金（JP）等公司。
在全球范圍內，鋰離子電池的電解質生產目前處于產能過剩。目前在日本和韓國目前只有不到一半的可用生產能力被使用，而在美國和歐洲分別只有5％和1％。
電解質市場預計在2025年將由目前的6.2萬噸增長至23.5萬噸以上。
2.4分離器
2015年鋰離子電池分離器市場價值約為900Mm2。
與陰極和陽極活性材料及電解質相似，鋰離子電池分離器市場由亞洲主導，日本目前占市場總供應量的48％，中國占17％，韓國占10％。市場領導者是旭化成（JP）、東麗（JP）和SK（KR）。美國的分離器市場地位也較強，2015年Celgard的市場份額為9％，Entek為3％。
歐盟的贏創(chuàng)（DE）是分離器市場的新進入者之一。Litarion（DE）擁有生產鋰離子電池電極和陶瓷分離器的制造能力，但2015年的實際產量未知。
預計鋰離子電池分離器市場將繼續(xù)穩(wěn)步增長，以約12％的年均復合增長率增長。2025年市場規(guī)模達到2700Mm2。
2.5未來細胞化學
被認為有潛力超越當代鋰離子電池的化學物質包括：a）鋰金屬（Li金屬）電池、b）固態(tài)電池（SSB）、c）鋰-硫（Li-S）電池、d）鋰空氣（鋰-空氣）電池。
鋰金屬：具有比當前鋰離子電池中使用的LiC6陽極十倍以上的容量，特別是基于Li金屬陽極的電池。
固態(tài)電池：使用固體電解質（SE）（無機或聚合物）而不是液體固態(tài)電池（SSB）。SE允許僅轉移鋰離子，并且作為功能分離器。許多無機SE的主要缺點是它們的低熱力學穩(wěn)定性。大多數(shù)固體電解質在低電位（例如，由鋰金屬）容易降解。
Li-S：基于豐富的硫，大容量含硫陰極和鋰陽極的鋰電池被認為是實現(xiàn)低成本和高能量密度系統(tǒng)的最有希望的候選者之一。
鋰空氣：使用空氣中氧氣的鋰空氣電池在所有電池技術中具有最高的理論能量密度，可達到3500瓦時/千克。
3電池制造
2015年鋰離子電池的銷售總額約為56億美元（相當于約60GWh）。2005年至2015年期間，其銷量和價值的復合年均增長率（CAGR）分別達到22％和15％。
20世紀90年代初索尼率先實現(xiàn)鋰離子電池商業(yè)化。對于便攜式電子設備的需求激增，推動了對高性能鋰離子電池的相應需求。亞洲電池制造商在這個市場處于主導地位。亞洲公司，特別是三星SDI（KR）、LG化學（KR）、三洋松下（JP）、索尼（JP）和比亞迪（CN）等等，主宰了鋰離子電池制造。
汽車應用的電池制造商包括松下（JP）、三星SDI（KR）、LG化學（KR）、AESC（JP）、GSYuasa（JP）、李能源日本（JP）、比亞迪（CN）、萬向（CN）、天津Lishen（CN）和東芝（JP）
根據(jù)美國清潔能源制造分析中心（CEMAC）的數(shù)據(jù)顯示，2014年，所有應用的鋰離子電池全球制造能力約為76.3GWh，其制造能力的88％位于日本、中國和韓國。2014年汽車鋰離子電池生產能力為27.5GWh，其中79％位于亞洲。
根據(jù)AvicenneEnergy的說法，2015年所有應用的鋰離子電池的全球生產能力約為100GWh，其中便攜式鋰離子電池為40GWh。
歐盟對鋰離子電池沒有顯著的制造能力，公布的容量和實際產量數(shù)據(jù)根據(jù)不同來源有所不同：
a）根據(jù)美國清潔能源制造分析中心（CEMAC），其報告以彭博新能源金融公司（BNEF）的數(shù)據(jù)為依據(jù)，2014年歐洲鋰離子電池總生產能力將近1.8GWh（相當于全球生產能力的2％），其中汽車鋰離子電池的年均生產能力為1.3GWh（相當于全球汽車鋰離子電池生產能力的5％）。
b）德國國家電動平臺“德國國家電動汽車生產平臺”指出，歐盟2002年汽車和能源儲存領域大型鋰離子電池的生產能力為1.5GWh/年。
b）根據(jù)AvicenneEnergy的分析，2015年歐洲鋰離子電池的生產能力接近1.5GWh，分布在一些較小的生產商
與亞洲同行相比，歐洲鋰離子電池制造企業(yè)的數(shù)量和相對規(guī)模明顯較小。這些制造商情況如下。
最近由Total接管的SAFT目前是歐洲最大的活躍的歐洲鋰離子電池生產商。其在法國Nersac的制造設施擁有生產能力為60MWh/年。然而SAFT的實際產量在2015年為84MWh。SAFT電池用于空間、特種和飛機等各種應用。
最近EnerSys收購了位于英國Culham的ABSL電源解決制造商，后者是一家針對空間應用鋰離子電池的歐洲制造商。
位于英國Thurso的AGMBatteriesLtd.開發(fā)和生產可充電鋰離子電池和不可充電鋰電池。其生產容量為50MWh，為在向包括特種、石油和天然氣市場在內的一系列市場提供鋰離子電池。
位于瑞士的Leclanché在Willst?tt（DE）經營一家生產工廠，在那里生產用于儲能應用的鋰離子電池。目前這個工廠的制造能力是100MWh。
EAS德國有限公司位于德國諾德豪森，生產圓柱形電池，目前已部署在歐洲、亞洲和北美的太空、特種、海洋和汽車應用領域。該設備的生產能力為100MWh/年，而實際2015年的產量為40MWh。
位于Kamenz（DE）的Electrovaya子公司LitarionGmbH是一家鋰離子電池供應商，用于移動和固定式儲能及其他應用。此外，Litarion具有生產電極和高性能鋰離子電池關鍵組件的制造能力。該公司的生產能力為500MWh/年，2015年的實際產量約為25MWh。?
ItzehoeGmbH位于Itzehoe（DE），生產用于各種應用和各種格式的鋰離子電池。該公司的生產能力為20MWh/年，2015年的實際產量為1MWh。
Kelheim（DE）的SSLEnergieGmbH為電信和工業(yè)設備以及電動汽車應用（陸地和水上）生產用于儲能解決方案的鋰離子電池。該設施的生產能力為0.1MWh/年，而2015年的實際產量可以忽略不計。
LiaconGmbH位于Itzehoe（DE），擁有大型鈦酸鋰聚合物電池生產廠房。
VARTAMicrobatteryGmbH位于埃爾旺根（DE），是微電池制造商，是助聽器電池和鎳氫電池和鋰離子電池的市場領導者之一。?
Varkaus（FI）開發(fā)和生產大型可充電鋰離子電池，可為混合動力和電力驅動列車供電。該公司的生產能力為30MWh/年，2015年的實際產量為1MWh。
先進鋰電系統(tǒng)歐洲S.A.（ALSES.A.）在Xanthi（GR）有一個制造工廠，其中生產用于特種應用的鋰離子電池，如特種。該設備的生產能力為100MWh/年，2015年實際產量為0.1MWh。
Bolloré（FR）生產了一種特殊類型的鋰離子電池-具有Li-金屬陽極的固態(tài)電池。Bolloré（FR）的電池生產能力為每年500MWh，2015年的實際產量為120MWh。
由于生產成本高，到2015年底戴姆勒子公司李特克（DE）停止生產鋰離子電池，標志著德國唯一生產EV電池的廠商關閉。據(jù)BNEF的數(shù)據(jù)顯示，該廠的生產能力為480MWh。
雷諾CEA（法國原子能和替代能源委員會）和日產計劃在法國弗林斯（Flins）建立一家工廠，生產汽車鋰離子電池，年生產能力為10萬個。目前只有一個電池組裝線可以運行。雷諾日產宣布將于2012年在卡西亞（阿維羅，葡萄牙）建立一個先進的電動汽車鋰離子電池廠，每年可生產5萬臺電池。然而，這個計劃并沒有進行。
同時，成熟的亞洲電池制造商正計劃在歐盟建立鋰離子電池生產線。例如，LG化學（KR）計劃在波蘭建立一個生產工廠（最有可能在弗羅茨瓦夫），年生產能力為5萬只鋰離子汽車電池。三星SDI（KR）已經開始在匈牙利Jaszfenyszaru生產鋰離子電池（電池、模塊）。
預計鋰離子電池市場將在未來幾年內快速增長。到2020年，市場價值達285億美元。根據(jù)AvicenneEnergy的數(shù)據(jù)，到2025年市場價值達到355億美元。
電池組是EV動力系統(tǒng)的關鍵部件，占汽車總價值的30％左右。2015年所有應用的鋰離子電池組市場價值超過20億美元。汽車電池組市值預計將增長至約2020年的213億美元和2025年的273億美元。
5電動汽車制造
2015年，世界各地生產了超過6850萬輛客車。其中24％，或超過1650萬客輛在歐盟生產。
近年來，混合動力汽車（HEV）的技術已經相當成熟。2014年全球共銷售190萬輛HEV，2015年銷售180萬輛HEV。大多數(shù)HEV在日本銷售（接近全球銷售額的近60％）和美國（約占全球銷售額的22％）。在歐洲，2015年出售了約23.4萬輛HEV，占汽車總銷量的1.5％。歷史上和目前，HEV的主要生產商和供應商是豐田（JP），其在HEV全球銷售中的市場份額在2014年和2015年達到近70％。豐田和雷克薩斯的大部分HEV車型目前都使用NiMH牽引電池，但一般市場趨勢是NiMH牽引電池將逐漸被鋰離子電池替代。AvicenneEnergy預測，到2020年，50％的HEV將配備鋰離子電池，到2025年將達到90％的HEV配備鋰離子電池。
過去幾年，PHEV和BEV的生產和銷售數(shù)量迅速增長。所引用的銷售數(shù)字因來源而異。例如，2014年全球PHEV和BEV分別銷售了89000輛和318000-390000輛。2014年歐盟銷售的PHEV和BEV在71000到100000輛之間。這一數(shù)字在2015年翻了一番，達到150000至193500輛之間，相當于全球PHEV和BEV銷售量的27％-35％。然而，這里必須指出，世界各地區(qū)域，甚至歐盟成員國中的PHEV和BEV普及率差異很大，挪威、荷蘭、丹麥、瑞典等國家和美國在道路上的電動汽車比例較高（分別高于12％，12％，8％，1.7％和1.9％）。
在2015年，美國特斯拉S在全球是PHEV和BEV中最暢銷的車型，市場份額約為11％。緊隨特斯拉其后的是兩個日本生產商-日產Leaf（9％的全球市場份額）和三菱OutlanderPHEV（9％的市場份額）
在歐洲的PHEV和BEV車型中，BMWi3、雷諾Zoe和大眾高爾夫GTE全球分別排名第五、第七和第十位，均進入2015年全球銷量前20強。
在歐洲，三菱Outlander是最暢銷的車型（約占PHEV和BEV銷量的16％），其次是雷諾Zoe（10％），大眾高爾夫GTE（9％），特斯拉S（9％）和日產Leaf（8％）。
在歐洲的整車制造商中，寶馬公布了一項新戰(zhàn)略，預計其電動汽車業(yè)務將進一步發(fā)展。2017年將推出新版本的BMWi3，行駛距離約200公里，其價格預計將低于50000美元。雷諾公司已經在2017年宣布推出新版本的雷諾ZOE，其行駛距離可達300公里。價格在35000美元左右。
僅在未來兩年，戴姆勒就投資了70億歐元的綠色技術。作為這一戰(zhàn)略的一部分，梅賽德斯-奔馳將于2018年擴大其PHEV生產，所有車型售價均高于5萬美元。戴姆勒還將于2017年推出新款SmartForTwo電動汽車，行駛距離為100公里，其價格預計將遠低于30000美元。
大眾汽車公司已經確定了到2020年再推出超過20款電動車型的戰(zhàn)略，但沒有公布具體的車型。奧迪宣布在2018年之前推出基于PHEV奧迪e-tron概念的第一款大型電動汽車系列。然而，模型尚未發(fā)布。
在歐洲以外，其他汽車OEM廠商正在提出將在未來2-3年推出的幾款電動車型。
特斯拉預計將在2018年推出特斯拉3，價格低于40000美元，行駛距離超過300公里。
通用汽車公司將于2017年推出雪佛蘭Bolt，價格低于40000美元，行駛距離超過300公里。福特不會試圖與其他兩家美國OEM競爭，而是以更實惠的價格提供約150公里的輕型車輛，價格低于30000美元。
日本OEM廠商中，日產將在2018-2019年推出日產Leaf更新版，行駛距離為300公里，價格估計低于40000美元。在此之前，2017年日產Leaf版本預計將有150公里的行車距離，價格高于30000美元。
三菱已經宣布在2018-2019年推出新的eXSUV車型，行駛距離在300公里以上，價格低于40000美元。
韓國整車制造商現(xiàn)代及其姊妹公司起亞共同制定了雄心勃勃的計劃，到2020年成為世界第二大綠色汽車制造商（第一為日本豐田）。現(xiàn)代公司正在生產一個新的全電動SUV，行駛距離150公里的范圍?，F(xiàn)代公司還宣布在2017年推出Ioniq，行駛距離超過150公里，價格低于35000美元。而起亞正在準備在2018年推出新版本的起亞靈魂電動BEV，其行駛距離接近150公里，預計售價約為35000美元。
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