二、电池产业

二、电池产业

目前,美国电池材料供应链并不完整。2021年6月,美国能源部发布《锂电池蓝图:2021—2030》,该蓝图由联邦先进电池联盟(FCAB)[44]制定,提出2030愿景,即美国和合作伙伴将建立可靠的电池材料和技术供应链,提升美国经济竞争力,保障国家安全。

(一)产业概况

2020年,全球电动汽车锂离子电池制造产能为747千兆瓦时(GWh),其中美国产能约为8%(约59千兆瓦时),预计到2025年,全球电动汽车锂离子电池制造产能将增至2 492 GWh,美国产能将增至224 GWh。[45]基于锂电池的固定储能系统,年度部署预计将从2020年的1.5 吉瓦增长到2025 年的7.8吉瓦。[46]

(二)市场分析

商用市场。商用市场主要包括商用及乘用电动汽车、固定存储、航空。电动汽车是锂电池需求的关键驱动力,随着拜登政府加快电动汽车的普及,将推动锂电池需求的持续增长。在航空领域,先进锂离子电池有潜力推动电动飞机的发展。近期电动垂直起降(eVTOL)飞机正处于发展中,正在研发的锂离子电池将协助实现eVTOL飞机的初步商用。2028年,预计将推出首批50至70座的混合动力电动飞机,强大的全球市场将加速锂离子电池技术的进步以及商业化应用。

国防市场。国防部需要可靠、安全、先进的储能技术,以支持联合部队、应急基地和军事设施执行关键任务。随着先进锂电子电池战略地位愈发重要,必须保证关键矿物和材料的供应。国防部预计包括作战平台、武器、传感器、个人作战装备,以及混合作战平台和战术微网引进等,都将对这类电池形成很大需求。

(三)五大战略目标

根据《锂电池蓝图:2021—2030》,美国制定以下战略目标,以确保原材料、精炼及加工材料的安全供应。近期目标是到2025年,建立电池关键原材料包括国内国际关键矿物供应链,提高关键电池矿物(锂、镍和钴)安全和可持续生产能力。长期目标是到2030年,支持研发消除锂离子电池中的钴和镍,将回收材料纳入循环电池经济范畴。

支持材料加工基地发展,满足国内电池制造需求。近期来看,到2025年,将为国内电池材料加工发展制定激励机制,促进生产低/无钴活性材料实现规模化;创新工艺改进现有材料从而降低成本并提高性能,使电池成本为60美元/千瓦时。长远来看,到2030年将激励材料加工创新发展,生产无钴和无镍活性材料并实现规模化。

刺激电极、电池和电池组制造业发展。到2025年,将推动新兴电池设计,提高组装效率并降低成本,加快新技术和制造技术尽快实现商业化和规模化应用。到2030年,将通过多个国内供应商满足关键国防电池需求,通过开发下一代电池组材料、组件、设计创新以及先进制造和装配工艺,将电动汽车制造成本降低50%。

促进报废再利用和关键材料实现大规模回收,形成完整竞争价值链。到2025年,促进电池组设计更易二次使用和回收,建立有利于降低成本的收集、分类、运输和处理回收锂离子电池材料的体系,提高钴、锂、镍、石墨等关键材料的回收率,同时开发能使这类材料重新用于供应链的加工技术。制定联邦循环政策促进锂离子电池的收集、再利用和循环。到2030年,将制定激励措施,促进消费型电子产品、电动汽车和电网存储电池达到90%的回收利用率。

通过大力支持研发STEM 教育,加强美国在电池技术领域的领导地位。短期来看,到2025年,将支持开发无钴阴极材料和电极组合的研究,在政府范围内启动锂电池技术和配置标准化,加强知识产权保护战略、研究安全、国内制造业出口管制政策以及国际盟友参与;加强与行业伙伴合作,确定劳动力需求并支持教育计划。长远来看,到2030年,将开发无钴和无镍阴极材料和电极组合物,提高能量密度、电化学稳定性、安全性和成本等;此外还将加快研发,实现包括固态和锂金属在内的革命性电池技术的示范和规模化生产,保证这些技术的生产成本低于60美元/千瓦时,比能达到500瓦时/千克,且不含钴和镍。