美國(guó)能源部重磅發(fā)布《國(guó)家鋰電藍(lán)圖2021-2030》

美國(guó)能源部制定了一項(xiàng)大膽的議程，以應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，建立清潔、公平的能源經(jīng)濟(jì)。到2035年讓美國(guó)電力完全脫碳，實(shí)現(xiàn)凈零排放;最遲到2050年，從經(jīng)濟(jì)上要惠及所有美國(guó)民眾。

這份由聯(lián)邦先進(jìn)電池聯(lián)合會(huì)( Federal Consortium for Advanced Batteries )組織撰寫(xiě)的《國(guó)家鋰電藍(lán)圖2021-2030》將有助于指導(dǎo)投資，以發(fā)展國(guó)內(nèi)鋰電制造價(jià)值鏈。

美國(guó)為什么制定這一藍(lán)圖?‍‍‍‍‍‍‍‍

據(jù)彭博社預(yù)計(jì)，2040年全球乘用電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量將達(dá)到5600萬(wàn)輛，其中17%(約960萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē))將進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)(圖1)。如果彭博社預(yù)計(jì)的960萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的所有電池都是在國(guó)外制造，這將產(chǎn)生大約1000億美元的進(jìn)口。占領(lǐng)這一市場(chǎng)對(duì)于美國(guó)汽車(chē)工業(yè)未來(lái)的生存至關(guān)重要，美國(guó)汽車(chē)工業(yè)在歷史上貢獻(xiàn)了美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的5.5%。除電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)外，電網(wǎng)儲(chǔ)能市場(chǎng)也有望增長(zhǎng)，彭博社預(yù)計(jì)到2040年全球儲(chǔ)能電站部署總量將達(dá)到1095GW以上，較2018年的9GW將會(huì)大幅增長(zhǎng)。

圖1. 乘用純電動(dòng)車(chē)(EV)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)( PHEV )年銷(xiāo)量。來(lái)源：彭博社，電動(dòng)汽車(chē)展望2019。

該報(bào)告指出，鋰電行業(yè)目前似乎正處于臨界點(diǎn)，自2010年以來(lái)鋰電成本下降了近90%。這項(xiàng)技術(shù)正在影響全球運(yùn)輸市場(chǎng)，并有可能在未來(lái)幾十年重塑全球行業(yè)。預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)鋰電產(chǎn)能將達(dá)到1811GWh。

圖2. 電池制造能力。資料來(lái)源：“鋰離子電池超級(jí)工廠(chǎng)評(píng)估”，Benchmark Mineral Intelligence，2021年3月。

美國(guó)要構(gòu)建的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈

愿景和目標(biāo)

建立美國(guó)國(guó)內(nèi)鋰電供應(yīng)鏈，既要解決新材料的突破性科學(xué)挑戰(zhàn)，又要發(fā)展?jié)M足日益增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)需求的制造基地。達(dá)到以下五個(gè)目標(biāo)將使美國(guó)實(shí)現(xiàn)這一愿景：

目標(biāo)

目標(biāo)一安全獲取原材料和精煉材料，發(fā)掘關(guān)鍵礦物的替代品，用于商業(yè)和國(guó)防應(yīng)用

強(qiáng)有力、安全的鋰電基地需要獲得可靠的原材料和精煉材料的供應(yīng)，并同時(shí)努力開(kāi)發(fā)可持續(xù)的替代品，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)多樣化。目標(biāo)是減少美國(guó)鋰電制造對(duì)稀缺材料尤其是鈷和鎳的依賴(lài)，以發(fā)展更強(qiáng)大、更安全和更具彈性的鋰電供應(yīng)鏈。

表1：美國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量和產(chǎn)能在全球中的占比。

目標(biāo)二支持能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)電池制造需求的材料加工基地的發(fā)展

如今，美國(guó)依靠國(guó)際市場(chǎng)加工大部分鋰電原材料。生產(chǎn)低/無(wú)鈷正極活性材料，開(kāi)發(fā)降低電池材料成本的新工藝，將電池成本降至60美元/kWh。

表2：全球主要鋰電生產(chǎn)國(guó)家的主材產(chǎn)能。

目標(biāo)三刺激國(guó)內(nèi)電極、電池和電池組制造業(yè)發(fā)展

近10年來(lái)，電池儲(chǔ)能技術(shù)取得了重大進(jìn)展，電池能量密度增加，電池組成本降低約85 %，2020年達(dá)到143美元/kWh。盡管取得了這些進(jìn)展，但國(guó)內(nèi)電池和電池組的增長(zhǎng)和外包制造仍需要持續(xù)的激勵(lì)和支持。

目標(biāo)四實(shí)現(xiàn)電池報(bào)廢再利用和關(guān)鍵材料的大規(guī)?；厥?，并在美國(guó)建立完整的競(jìng)爭(zhēng)價(jià)值鏈

鋰離子電池的回收利用不僅緩解了材料短缺，提高了環(huán)境的可持續(xù)性，而且構(gòu)建了一種更安全、更具彈性的材料循環(huán)供應(yīng)鏈。

目標(biāo)五通過(guò)大力支持科學(xué)研究、STEM教育和勞動(dòng)力發(fā)展，保持和推進(jìn)美國(guó)電池技術(shù)的領(lǐng)先地位

在不斷加速的電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)建立一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)和公平的國(guó)內(nèi)鋰電池供應(yīng)鏈，這只是作為新的零碳能源經(jīng)濟(jì)的一部分，在全球范圍內(nèi)向高性能和低成本邁進(jìn)的一個(gè)階段。關(guān)注新一代鋰電材料(固態(tài)電解質(zhì))研發(fā)，以及新材料、電極和電池制造工藝，仍然是保持美國(guó)領(lǐng)先地位所不可或缺的。在此過(guò)程中還要十分關(guān)注知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。(注：STEM是科學(xué)(Science)，技術(shù)(Technology)，工程(Engineering)，數(shù)學(xué)(Mathematics)四門(mén)學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě))