鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：332次 | 2023年01月05日
動力鋰電池供應(yīng)的全球競賽
劃重點(diǎn)：
電池供應(yīng)是電動汽車發(fā)展的阿喀琉斯之踵
預(yù)計到2030年對電池的需求會上升14倍，相當(dāng)于40到60座Tesla的超級廠
我國是電池供應(yīng)全球競賽的領(lǐng)跑者
目前，建設(shè)一個龐大的超級廠網(wǎng)絡(luò)要嚴(yán)重依賴于污染最嚴(yán)重的發(fā)電方式
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
電池供應(yīng)是電動汽車的致命弱點(diǎn)。至少目前是這樣的。解決這一問題，以及支持公眾接受電動汽車的方法，是對電池生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行數(shù)十億美元的投資。
當(dāng)前電動汽車約占新車銷量的4％左右（比方說2020年上半年歐洲的情況）。預(yù)測顯示，這一比例到2023年會躍升至10％，而到2030年會進(jìn)一步提高到28％至30％，到2040年，這個數(shù)字會躍升至58％至60％。
盡管不同地區(qū)之間的差異仍然會很大，但是我國和歐洲的轉(zhuǎn)型會更快。前者是出于對清潔空氣的基本關(guān)切所驅(qū)動，后者則是由于監(jiān)管和公眾壓力。在最終跟上之前，美國可能要落后一段時間。以下是BloombergNewEnergyFinance做出的一些預(yù)測（預(yù)測值包括電池EV+充電式EV）：
隨著這些圖表的數(shù)字在新增，對電池的需求也在新增。調(diào)整電池供應(yīng)要大力推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因為預(yù)計到2030年對電池的需求會上升14倍，達(dá)到約1800GWh的年產(chǎn)量。這大概是什么水平呢？像Tesla在內(nèi)華達(dá)州沙漠運(yùn)營規(guī)模的那種設(shè)施要40到60個。
這么龐大的上升需求會讓我們面對兩個迫在眉睫的緊張局勢：全球電池生產(chǎn)的不平衡以及關(guān)鍵礦物的獲取。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
目前，我國是這場競賽的領(lǐng)先者
就原始而言，到2030年，72％的電動汽車都將銷往歐洲和我國。和此同時，屆時計劃投產(chǎn)的115座大型廠里面，有88座會設(shè)在我國。一些聲音已經(jīng)在發(fā)出警報，比方說研究公司BenchmarkMineralIntelligence的價格評估主管CasparRawles。
盡管我國仍然是動力之源，但歐洲汽車工業(yè)關(guān)于能不能大規(guī)模供應(yīng)高質(zhì)量的一級鋰電池組仍然感到擔(dān)憂，擔(dān)心這回成為電動汽車加速發(fā)展的重要障礙。
就復(fù)雜性和范圍而言，制造用于電動汽車的電池和制造電動機(jī)無關(guān)。盡管全世界的汽車制造商均已經(jīng)掌握了電動機(jī)的制造并內(nèi)化，但電池要的廠和裝配線的規(guī)模是獨(dú)一無二的。
Gigafactory（超級廠）這個詞是馬斯克創(chuàng)造出來的。Giga表示千兆瓦時（十億瓦特小時），也暗示了廠規(guī)模的巨大。
在ModelS推出不到一年后的2013年，這位Tesla的創(chuàng)始人兼CEO就向自己的經(jīng)理講了以下這番運(yùn)算：鑒于公司目標(biāo)是本個十年末之前實現(xiàn)500000輛汽車的年產(chǎn)量，假設(shè)每輛汽車的電池容量為100KWh的話，馬斯克發(fā)現(xiàn)，全世界的電池產(chǎn)量可能都會被Tesla給消化掉。講話結(jié)束時，他向負(fù)責(zé)電池供應(yīng)的工程師求助，問什么樣的廠才能實現(xiàn)自給自足。工程人員回答：那會是一個巨大的設(shè)施。不出所料，馬斯克很喜歡這個主意。他下令進(jìn)行全面研究，后來決定和當(dāng)時最大的鋰電池供應(yīng)商松下聯(lián)合建立一個規(guī)模創(chuàng)紀(jì)錄的廠，并承擔(dān)50億美元投資的一半。
以下這段話來自馬斯克2014年對傳記作家AshleeVance說的話：
競爭對手對Gigafactory各種的嘲諷。他們認(rèn)為這個主意很愚蠢，像這樣的東西應(yīng)該由電池供應(yīng)商去制造。但是我可以告訴你，據(jù)我所知，所有的供應(yīng)商都不喜歡要給電池廠投入數(shù)十億美元的想法。
你遇到了一個雞生蛋還是蛋生雞的問題，車企不會大量投入資金，因為他們不確定自己能不能賣掉足夠的電動汽車。所以，我了解，除非我們自己把這座血汗廠給造出來，否則就沒法拿到足夠的鋰電池，而且我了解沒有人造這個玩意兒。第一座不是Tesla做的超級廠什么時候會建成？我想起碼要到六年后。大型車企太過畏首畏腳了。
他們希望在批準(zhǔn)這種項目并繼續(xù)推進(jìn)之前先看看別人能不能做成。我看他們可能要落后我們七年。但我希望我是錯的。
在行業(yè)對Gigafactory概念的響應(yīng)時機(jī)方面，馬斯克的預(yù)測還是稍微有點(diǎn)錯誤。在他做出預(yù)測的六年后，樂金化學(xué)（韓國）、CATL（我國）、比亞迪（我國）以及松下（日本）等電池制造商的運(yùn)營設(shè)施已經(jīng)可和Tesla的媲美。
有關(guān)電池組的規(guī)模，馬斯克的預(yù)測也有些偏離。Tesla這里，目前的均值為接近60KWh（而不是他估算的100KWh），龐然大物Cybertruck的電池組是250KWh但這是極端情況。
但他在其余方面的預(yù)測是正確的：事實證明，超級廠關(guān)于確保汽車制造商的自給自足至關(guān)重要。Tesla今年似乎有望生產(chǎn)500000輛汽車，而超級廠的產(chǎn)量有望達(dá)到54GWh，也就是相當(dāng)于每天生產(chǎn)約800萬個電池。
至于第一家超級廠，的確是超級巨大：這座廠位于內(nèi)華達(dá)州Reno市以東，整個建筑物長500米，占地200000平方米，是美國最大的單屋頂設(shè)施之一。在全世界也只有飛機(jī)裝配廠能夠超越它的規(guī)模。
目前，全球汽車電池供應(yīng)的天平明顯向亞洲傾斜，尤其是我國，后者控制著全球70％以上的產(chǎn)量：
資料來源：BenchmarkMineralIntelligence
但是，隨著歐洲正在醞釀多個廠項目，產(chǎn)業(yè)的版圖正在快速發(fā)展。在斯堪的納維亞半島，一家叫做Northvolt的瑞典公司計劃于明年開始為包括大眾汽車和寶馬公司在內(nèi)的客戶設(shè)立一家大型廠，另外一家廠則計劃到2025年在德國建成。其他的項目甚至更加野心勃勃，比方說我國制造商CATL打算在德國建設(shè)100GWh的產(chǎn)量。
這張圖說明了一件事，歐洲目前的項目令人不安。
歐洲擬建的超級廠，資料來源：BenchmarkMineralIntelligence和MondayNote
在歐洲計劃的14個項目里面，其中有10個要靠碳排放密集型的電力生產(chǎn)，項目地點(diǎn)分別在德國，匈牙利和波蘭。重要靠58個核反應(yīng)堆制造88％的無碳電力的法國，到目前為止籌建的廠只有一個。
但凡牽涉到要對工業(yè)設(shè)施進(jìn)行數(shù)十億歐元的投資時，德國由于其所具備的工業(yè)知識總會更具吸引力。至于法國，雖然我不愿這么說，但我懷疑法國的勞資關(guān)系，其一連串引人注目的社會沖突，正在對投資者起到威懾的用途。除非法國做出路線調(diào)整，否則可能會帶來可怕的社會影響：和內(nèi)燃機(jī)和動力總成制造相關(guān)的數(shù)千個工作崗位將會消失，要通過在電池制造領(lǐng)域創(chuàng)造數(shù)千個工作崗位來抵消影響。
為了公平，我應(yīng)該提一下FrenchACC（ACC代表汽車電池公司），這是傳統(tǒng)電池制造商Saft（現(xiàn)屬于道達(dá)爾所有）和法國汽車制造商PSA聯(lián)合設(shè)立的合資公司（各占50/50），該公司計劃在法國北部建立一家電池廠。第二家將設(shè)在德國。法國政府最近要求雷諾也加入該項目。
大規(guī)模制造電池的工序?qū)﹄姷南暮艽?。這里有一些數(shù)字可以說明問題：生產(chǎn)一千瓦時的電池容量要大約60千瓦時的裸電量；容量為45GWh的超級廠每年要消耗2.7萬億瓦時。這相當(dāng)于一個容量為1300MW的核反應(yīng)堆的四分之一!
因此，盡量減少對生態(tài)的影響是建設(shè)大型廠的重要組成部分。埃隆馬斯克對其內(nèi)華達(dá)州超級廠的設(shè)想是，利用一切可用的技術(shù)，比方說大規(guī)模部署太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和熱交換器，利用沙漠的溫度變化為建筑物和設(shè)備降溫，從而實現(xiàn)碳中和。
歐洲絕大多數(shù)的超級廠項目不太可能那么綠色環(huán)保。這是一個不幸的矛盾沖突，歐洲會大規(guī)模推廣電動汽車，但建設(shè)一個龐大的超級廠網(wǎng)絡(luò)卻要嚴(yán)重依賴于污染最嚴(yán)重的發(fā)電方式。這一點(diǎn)令人錯愕，因為會讓轉(zhuǎn)型電動汽車帶來的大部分環(huán)境效益失效。
所以，要以負(fù)責(zé)任的方式去獲取礦物
在深入探討之前，請允許我先介紹一下電池的制造過程。電池是由各種材料一層層卷繞起來然后裝進(jìn)比標(biāo)準(zhǔn)AA電池稍大的容器里面的：
資料來源：Tesla
電池造好之后，要壓進(jìn)一個堅固的鋁制外殼里面封裝好。這個鋁殼一般位于汽車底板下方以降低重心。根據(jù)型號不同，一輛Tesla大概包含有4000到7000個這樣的電池。整個電池組大概有300–500公斤重。其他汽車制造商可能會采用不同的電池形式，一般是棱柱形或袋狀電池，尺寸要比Tesla的大得多，電池的數(shù)量是數(shù)百個而不是數(shù)千個。但是大家的制造過程都是很相似的。
此圖是根據(jù)悉尼科技大學(xué)的研究論文制作出來的，展示了電池不同層的制造工藝流程的分解，并且突出展示了部分關(guān)鍵礦物的重要性：
跟普遍的假設(shè)相反的是，其實還有大量的鋰資源未被開發(fā)出來。不過其他的重要礦物質(zhì)，無論是用于原材料生產(chǎn)還是精煉，情況就不相同了。比方說，60％的鈷來自剛果民主共和國，但大部分都是在我國精煉的。再次地，得益于分布廣泛的自然資源和強(qiáng)大的工業(yè)生產(chǎn)量力，我國有望在一段時間內(nèi)控制住電池行業(yè)，就像下面這張地圖所示那樣，大多數(shù)的生產(chǎn)線都集中在我國。
這種情況在某種程度上跟1970年代的能源形勢有些相似，當(dāng)時極度要石油的西方國家對中東原油形成了依賴，被迫要忍受各種破壞性的禁運(yùn)和危機(jī)。
除了供應(yīng)鏈的不確定性之外，任何一個國家也繞不開貴重礦物開采地的情況。而且情況并不好，在非洲、拉丁美洲或東南亞，生產(chǎn)環(huán)境和自然環(huán)境都很不好。參和者必定面對供應(yīng)鏈這一部分必須以某種形式加以改善的巨大壓力。
最后，我們再來談?wù)劻硪粋€和電動汽車相關(guān)的錯誤觀念：回收利用。簡而言之，處理報廢的電動汽車電池再也不是問題。首先，以下是各種礦物質(zhì)成分的可回收性狀況：
資料來源：悉尼科技大學(xué)可再生能源礦物質(zhì)來源
就像我們所看到的那樣，盡管還有工作要做，但那只涉及到組件的一小部分。這個問題等到它出現(xiàn)的時候會得到解決的，那會是十年以后的事了。屆時，收集廢舊電池的渠道將會就位，由于嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)，對這些組件進(jìn)行分離和再利所要的濕法冶金等技術(shù)應(yīng)該已經(jīng)具備得到廣泛采用了。
我們現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入到這樣一個時代，那就是政治和公眾均已認(rèn)識到，環(huán)境的緊迫性不再被視為對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙，而是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本基礎(chǔ)所在。在十年之內(nèi)，可持續(xù)行駛數(shù)十萬英里而幾乎不要維護(hù)的電動汽車將會成為常態(tài)。這一切之所以變得可能都是因為電池，隨著電力生產(chǎn)以不同的借組過渡到低碳化，電池也會變得更加綠色。在這一點(diǎn)上，并不缺少讓我們持樂觀態(tài)度的論據(jù)。
