在政策和技術(shù)因素共同驅(qū)動下，交通運(yùn)輸和電力行業(yè)均面對重大變化，S&PGlobalPlattsAnalytics預(yù)計鋰離子電池在這一轉(zhuǎn)型中將起到重要作用。

談到電池，已有并將繼續(xù)存在電力存儲與交通運(yùn)輸行業(yè)電池技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)。在電力行業(yè)，隨著風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電大規(guī)模部署，為管理其間歇性，電力存儲需求將新增。近期，在美國已出現(xiàn)若干項目建議書（RFP），其中開發(fā)商意圖發(fā)展將光伏資產(chǎn)和鋰離子電池技術(shù)結(jié)合起來的項目，這是S&PGlobalPlattsAnalytics近期在《美國電力存儲展望（U.S.PowerStorageOutlook）》中探討的一個趨勢。

由于能源領(lǐng)域往往具有孤立性，對這些領(lǐng)域的相對規(guī)模和重要性要有所了解。事實(shí)上，電池在能源領(lǐng)域的應(yīng)用在目前及將來均以交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用為主導(dǎo)。

電動汽車電池需求遠(yuǎn)超電力存儲市場

直覺上，這應(yīng)當(dāng)不足為奇，因?yàn)殡姵貫殡妱悠嚬?yīng)全部能源動力需求，但它們在電力領(lǐng)域僅作為其他發(fā)電來源的輔助。根據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)，目前全球范圍內(nèi)電力行業(yè)鋰離子電池存儲安裝容量僅為2-4千兆瓦時（GWh），而電動汽車電池容量達(dá)到140千兆瓦時。

上圖右側(cè)展示了一些強(qiáng)電池存儲滲透情景下電池需求的相對規(guī)模。在交通領(lǐng)域方面，假設(shè)美國25%的輕型汽車為電動汽車（電池容量為60千瓦時），則電池鋰離子電池廠家需求為3,100千兆瓦時。在電力方面，假設(shè)美國25%的家庭安裝家用電池（容量為13.5千瓦時），則總需求將小于5鋰離子電池00千兆瓦時。假如25%的美國天然氣峰值發(fā)電廠被太陽能光伏和存儲組合所取代，電池需求大致相同。如圖所示，電力方面的潛力在規(guī)模上明顯要小得多而且電力行業(yè)也有多種非鋰離子電池替代方案可供選擇。

交通運(yùn)輸行業(yè)的角色

交通運(yùn)輸行業(yè)電動化被認(rèn)為是減少本地空氣污染可能還有溫室氣體排放的一個潛在解決方案（取決于電力行業(yè)的碳強(qiáng)度等因素）。對此，電池技術(shù)的發(fā)展是關(guān)鍵所在。鋰離子電池技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代。

1991年索尼公司公布第一塊商用鋰離子電池，以新增其視頻錄制設(shè)備的電池容量。然而，盡管鋰離子電池的單位重量或體積蓄電能力遠(yuǎn)超其他更老的技術(shù)，交通運(yùn)輸行業(yè)采用鋰離子電池卻經(jīng)過了更漫長的時間。20世紀(jì)60年代的早期電動汽車設(shè)計重要依賴于鎳鎘電池。在一段時期內(nèi)，鋰離子電池過于昂貴而無法應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，而鎳鎘（NiCd）或鎳氫（NiMH）電池因太重而無法為電動汽車供應(yīng)足夠的續(xù)航里程。相比之下，混合動力電動汽車要較小的電池容量，并能利用價格相對便宜的鎳氫電池。最早的豐田普銳斯混合動力汽車的電池容量不到1千瓦時，而特斯拉Model3的電池容量為75千瓦時。

雖然電動汽車銷量正在增長，但它們在新車銷量和車輛總數(shù)中所占比重依然很小。根據(jù)最新的S&PGlobalPlattsAnalytics電動汽車銷售與政策記分卡，2018年乘用車總銷量中電動汽車將占2.5%。

成本將是應(yīng)用進(jìn)一步增長的重要決定因素。電動汽車的購買價格預(yù)計將繼續(xù)高于汽油或柴油汽車，重要是因?yàn)殡姵爻杀靖摺&PGlobalPlattsAnalytics模型顯示，在一段時間內(nèi)，燃油和保養(yǎng)方面的節(jié)約將不足以使電動汽車在總擁有成本上具備競爭優(yōu)勢。但是，隨著時間推移，我們預(yù)計電動汽車成本將進(jìn)一步下降，技術(shù)將得到進(jìn)一步改良。我們估計電動乘用車銷量將繼續(xù)加速，年銷量到2030年將達(dá)到2,400萬輛。

電動汽車銷量快速增長將導(dǎo)致原材料需求大幅增長，如鋰、鈷、錳和鎳。新礦、中間轉(zhuǎn)換和加工廠開發(fā)要時間，令人擔(dān)憂供應(yīng)將無法滿足需求，且供應(yīng)短缺將推高電池價格，降低電動汽車的價格競爭力和應(yīng)用。

關(guān)于材料

材料目前在電池總成本中占近50%，其中鈷、鋰、鎳和石墨最為昂貴，占總成本的30%。在其他方面不變的情況下，工藝和化學(xué)成分改良及電池包工程技術(shù)進(jìn)步將降低電池價格。反過來，電池成本的金屬價格風(fēng)險將新增，因?yàn)檫@些關(guān)鍵原材料在電池價格中占較大比重。

金屬需求如何增長一定程度上將取決于電池化學(xué)成分的發(fā)展。該行業(yè)已開發(fā)多種類型的鋰離子電池，容量、化學(xué)成分和性能上各有不同。目前不存在適合所有用途的理想商用鋰離子化學(xué)成分。化學(xué)成分的選擇通常是在能量密度、功率密度、安全性、壽命和成本要求各方面協(xié)調(diào)，其金屬需求各有不同。

原材料是否會驅(qū)動電池成本拋物線

能量密度關(guān)于交通運(yùn)輸電動化至關(guān)重要。在該行業(yè)，續(xù)航里程焦慮已經(jīng)被普遍認(rèn)為是限制客戶對電動汽車興趣的因素之一。新增電池容量是新增汽車?yán)m(xù)航里程的重要選擇。然而，受汽車空間和重量限制，可安裝的電池容量也是有限的，高能量密度成為實(shí)現(xiàn)長續(xù)航電動汽車的關(guān)鍵所在。

此外，重型汽車電動化的可行性將部分取決于未來能量密度的新增。如使用目前的鋰離子電池對長途重型貨車電動鋰離子電池化，貨車可長途運(yùn)載的貨物量將減少。

然而，能量密集型化學(xué)成分也要使用昂貴的原材料，如鈷。雖然早期我國境外出售的一些電動汽車依賴于低能量密度電池如首輛日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）使用無鈷錳酸鋰（LMO），但汽車制造商在其最新電動汽車型號上使用高能量密度電池來實(shí)現(xiàn)更高的續(xù)航里程。特斯拉是鎳鈷鋁酸鋰（NCA）正極材料的重要支持者。其他制造商使用鎳鈷錳酸鋰（NMC）。

自2016年以來，在倫敦金屬交易所（LME）交易的鈷價已翻了兩番多，在2018年三月達(dá)到9.55萬美元/噸的峰值。同樣地，碳酸鋰價格自2016年以來已翻了一番多，但近期一直在下降。自五月四日S&PGlobalPlatts推出電池級碳酸鋰估價以來，海運(yùn)市場價格已大幅下降，遠(yuǎn)低于最初估報的1.8萬美元/噸水平。

較高續(xù)航里程的電動汽車使用NMC和NCA化學(xué)成分，兩者均偏向于使用氫氧化鋰，而非碳酸鋰。盡管需求在增長，但氫氧化鋰價格近期仍不斷下降，凸顯了鋰供應(yīng)充足的情況。事實(shí)上，對鋰供應(yīng)的擔(dān)憂已轉(zhuǎn)移到對鋰轉(zhuǎn)化能力的擔(dān)憂，即將原材料升級為電池所需的碳酸鋰和氫氧化鋰形式。

越來越多以鋰輝石和鹽湖鹵水為原料生產(chǎn)的鋰從澳大利亞、智利、阿根廷、玻利維亞和我國源源不斷地進(jìn)入市場。雖然我國和南美鹽湖鹵水總體上被指質(zhì)量較低，但它們的質(zhì)量可提升到電池級。S&PGlobalPlatts針對海運(yùn)市場和我國國內(nèi)市場電池級碳酸鋰的估價走軟，表明對近期供應(yīng)的擔(dān)憂在緩和，全部四項估價均低于首次估價水平。

鋰離子電池相對其他電池在交通運(yùn)輸電動化上具備明顯優(yōu)勢

確保穩(wěn)定供應(yīng)

汽車制造商已嘗試鎖定鈷和鋰的原材料供應(yīng)，并取得不同程度的成功。今年早些時候，贛鋒鋰業(yè)與LG化學(xué)簽訂2019年至2025年期間的鋰產(chǎn)品供應(yīng)合同，并與特斯拉簽訂為期兩年的供應(yīng)合同，可選擇鉅大鋰電延長3年。不過，去年大眾公司為鎖定長期鈷供應(yīng)而要求簽訂為期10年的合同，最終未能如愿。鈷也面對集中風(fēng)險，因?yàn)榇蟛糠之a(chǎn)量和儲量位于剛果民主共和國。與此相反，鋰儲量分布較為廣泛，但智利和澳大利亞占2017年產(chǎn)量近8成。

值得注意的是，關(guān)于交通運(yùn)輸行業(yè)所用電池中的鋰，目前沒有真正的替代品。雖然電池行業(yè)使用各種形式的鋰碳酸鋰或氫氧化鋰，但各種鋰離子電池化學(xué)成分中鋰的需求相差并不大。找到良好的替代品對電池行業(yè)來說并非易事。S&PGlobalPlattsAnalytics預(yù)計，到2025年電動乘用車的鋰需求將新增到目前的10倍。

技術(shù)發(fā)展將有助于減少鈷的需求風(fēng)險。電池制造商在新電池中以鎳替代部分鈷，以便減少對鈷的需求并新增能量密度。首輛寶馬i3的電池使用NMC3:3:3化學(xué)成分（即鎳、鈷、錳配比為3:3:3）。假如鈷價格翻一番，采用這一化學(xué)成分的電池成本將新增13%。不過，電池行業(yè)正向NMC6:2:2（鎳、鈷、錳配比為6:2:2）的化學(xué)成分轉(zhuǎn)移。這樣做將能減少鈷的需求，在鈷價格翻一番的情況下，電池價格將僅上升8%。

旨在進(jìn)一步減少、甚至可能完全消除電池中鈷含量的研究正在進(jìn)行中。該行業(yè)預(yù)計NMC8:1:1電池將在未來幾年內(nèi)商業(yè)化，但較低鈷含量引發(fā)的安全性擔(dān)憂可能會推遲這個進(jìn)度。

電池化學(xué)成分各有差異

雖然有幾家公司在研究無鈷化學(xué)成分，但電池領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步往往曠日持久，動輒數(shù)十年。鈷為鋰離子電池供應(yīng)穩(wěn)定性，在保持高能量密度的同時難以完全移除。固態(tài)電池這類新技術(shù)可減少對鈷的需求，但距離大規(guī)模商業(yè)化還有很多年。鑒于電動汽車的預(yù)期增長將超越此類技術(shù)進(jìn)步，中期內(nèi)仍將要新的鈷供應(yīng)。

最后，隨著電動汽車進(jìn)入新的領(lǐng)域且在新車銷售中占比不斷新增，電池回收利用將成為一個重要話題。在廢物和可持續(xù)性相關(guān)擔(dān)憂及原材料稀缺風(fēng)險推動的回收利用方面，各國政府有可能發(fā)揮重要作用。汽車制造商通常為電池供應(yīng)10萬英里或8年質(zhì)保，但電池容量隨使用而下降，最終要更換。有關(guān)電池二次利用的討論越來越多，一些OEM廠商正研究將電動汽車電池再用于電力存儲。

電池金屬價格

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