為什么中國主導著(zhù)鋰離子電池的生產(chǎn)

世界正變得越來(lái)越電氣化。不僅僅發(fā)展中國家在增加其人民的電力供應，而且現有運輸基礎設施的電氣化正在迅速進(jìn)行。到2040年，道路上超過(guò)一半的汽車(chē)預計將由電力驅動(dòng)。

電池在這一轉變中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，但一種相對較新的電池類(lèi)型似乎肯定會(huì )在個(gè)人電子產(chǎn)品、交通和重工業(yè)應用領(lǐng)域占據主導地位。

事實(shí)上，這種主導正在順利進(jìn)行。

電池的簡(jiǎn)史

長(cháng)期以來(lái)，電池一直是我們日常生活的一部分。1800年，意大利物理學(xué)家亞歷桑德羅·伏特發(fā)明了世界上第一塊真正的電池。這項發(fā)明代表了一個(gè)顯著(zhù)的突破，但從那時(shí)起，只有少數重大的創(chuàng )新。

第一種是鉛酸電池，發(fā)明于1859年。這是第一個(gè)可充電電池，至今仍是最常用的用于啟動(dòng)內燃機的電池。

在過(guò)去的兩個(gè)世紀里，有一些創(chuàng )新的電池設計，但直到1980年，一個(gè)真正的游戲規則改變者才被發(fā)明出來(lái)。就在那時(shí)，牛津大學(xué)和斯坦福大學(xué)的突破導致了鋰離子電池的發(fā)展。1991年，索尼將第一塊鋰離子電池商業(yè)化。

鋰有什么特別之處?

在鋰離子電池中，鋰金屬以鋰離子的形式從一個(gè)電極遷移到另一個(gè)電極。鋰是最輕的元素之一，它具有元素中最強的電化學(xué)勢。這使得鋰電池能夠在一個(gè)小而輕的電池中儲存大量的能量。因此，鋰離子電池已成為筆記本電腦和手機等許多消費電子產(chǎn)品的首選電池。

鋰離子電池發(fā)展加快

由于鋰離子電池的固有優(yōu)勢，自世紀之交以來(lái)，其銷(xiāo)量呈指數級增長(cháng)。這有助于持續降低成本。成本下降也幫助鋰離子電池在新應用領(lǐng)域站穩了腳跟。

據研究機構BloombergNEF稱(chēng)，鋰離子電池組(包括電池和電池組)的體積加權平均價(jià)格較2010-18年下降了85%，達到平均每千瓦時(shí)176美元。BloombergNEF進(jìn)一步預測，到2024年電池價(jià)格將降至94美元/千瓦時(shí)，到2030年將降至62美元/千瓦時(shí)。

這條下降的成本曲線(xiàn)對任何在其服務(wù)中使用電池的公司，或那些需要存儲能量的公司(例如，電力生產(chǎn)商)，都具有重要的意義。到目前為止，大部分鋰離子電池的銷(xiāo)售都在消費電子領(lǐng)域，但未來(lái)的銷(xiāo)售將越來(lái)越多地由電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)。

今天在路上行駛的大多數汽車(chē)仍然使用鉛酸電池和內燃機。但過(guò)去5年，由鋰離子電池驅動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量增長(cháng)了逾10倍。此外，越來(lái)越多的國家正在制定未來(lái)基于內燃機的汽車(chē)禁令，希望電動(dòng)汽車(chē)最終能主導個(gè)人交通。

當然，這意味著(zhù)未來(lái)對電池的需求要大得多。以至于電動(dòng)汽車(chē)制造商特斯拉正與松下合作，投資數十億美元興建新的鋰離子電池工廠(chǎng)。不過(guò)，美國鋰離子電池生產(chǎn)商的市場(chǎng)份額正在落后。

鋰離子電池的相關(guān)增長(cháng)市場(chǎng)是在重工業(yè)應用領(lǐng)域，如起重卡車(chē)、清掃機和洗滌器、機場(chǎng)地面支持應用和自動(dòng)導航車(chē)輛。歷史上，這些利基應用都是由鉛酸電池和內燃機提供的，但經(jīng)濟效益已迅速轉向鋰離子電池。

然而，有一個(gè)國家抓住了這一勢頭，在這一領(lǐng)域確立了超出競爭對手的絕對市場(chǎng)領(lǐng)先地位。但它不是美國，制造鋰離子電池的許多關(guān)鍵研究和開(kāi)發(fā)工作都是在美國進(jìn)行的。

中國處于控制地位

根據BloombergNEF的一項分析，2019年初全球鋰電池產(chǎn)能為316千兆瓦時(shí)。其中73%的產(chǎn)能來(lái)自中國，其次是美國，以12%的全球產(chǎn)能遠遠落后于第一名。

到2025年，全球產(chǎn)能預計將強勁增長(cháng)，BloombergNEF預計屆時(shí)全球產(chǎn)能將達到1,211千兆瓦時(shí)。美國的產(chǎn)能預計將增長(cháng)，但增速將低于全球產(chǎn)能。因此，美國在全球鋰電池制造市場(chǎng)的份額預計將萎縮。

特斯拉正試圖通過(guò)建立自己的電池工廠(chǎng)來(lái)解決這一問(wèn)題，但對于供應各種類(lèi)型電池的公司來(lái)說(shuō)，比如總部位于加州的OneCharge，在當地尋找供應商已被證明是一項挑戰。我最近采訪(fǎng)了OneCharge的首席執行官Alex Pisarev，他強調了公司面臨的挑戰：

Pisarev告訴我，“美國制造商將樂(lè )于使用美國制造的鋰離子電池，但這在今天是不現實(shí)的。所以我們必須繼續從中國進(jìn)口?！?/p>

中國正在走之前在太陽(yáng)能電池板上走過(guò)的道路。雖然太陽(yáng)能電池是由美國工程師Russell Ohl發(fā)明的，但如今中國主導著(zhù)全球太陽(yáng)能電池板市場(chǎng)?，F在，中國正致力于控制世界鋰離子電池的生產(chǎn)。

擁有最廉價(jià)的綠色技術(shù)是否更可取，即使這意味著(zhù)將制造業(yè)拱手讓給其他國家?較低的太陽(yáng)能電池板價(jià)格幫助推動(dòng)了新太陽(yáng)能光伏的爆炸式增長(cháng)，這反過(guò)來(lái)又支撐了美國的許多就業(yè)崗位。但這些電池板大部分是在中國制造的。特朗普政府試圖通過(guò)對進(jìn)口太陽(yáng)能電池板征收關(guān)稅來(lái)解決這一問(wèn)題，但這些關(guān)稅遭到了美國太陽(yáng)能行業(yè)大多數人的強烈反對。

中國擁有廉價(jià)勞動(dòng)力的主要優(yōu)勢，這使得它能夠主導許多制造業(yè)。但中國的鋰儲量和產(chǎn)量也遠遠超過(guò)美國。2018年，中國鋰產(chǎn)量為8,000公噸，在所有國家中排名第三，是美國的近10倍。2018年，中國鋰儲量為100萬(wàn)公噸，幾乎是美國的30倍。

前進(jìn)的路

這一趨勢表明，鋰離子電池將越來(lái)越多地在運輸和重型設備領(lǐng)域取代鉛酸電池。在一個(gè)二氧化碳排放量創(chuàng )紀錄的世界上，這是一個(gè)關(guān)鍵的進(jìn)展。

但是，美國在制造成本和原材料供應方面都有這樣的優(yōu)勢，它能在世界市場(chǎng)上與中國競爭嗎?如果不能，隨著(zhù)越來(lái)越多的鋰離子電池的使用壽命接近尾聲，美國能否為再生鋰開(kāi)發(fā)一個(gè)有競爭力的市場(chǎng)?

這些都是需要解決的重要問(wèn)題。

向鋰電池的轉變帶來(lái)了許多新的挑戰和機遇。但美國需要一個(gè)有效的戰略，以避免將另一個(gè)清潔能源制造機會(huì )拱手讓給中國。