全球电动汽车电池供应链

全球电动汽车电池供应链 国际能源署 IEA研究全方位的能源问题，包括石油、天然气和煤炭供需、可再生能源技术、电力市场、能源效率、能源获取、需求侧管理等等。通过其工作，IEA在其31个成员国、10个协会国家及其他国家倡导提高能源可靠性、可负担性和可持续性的政策。 请注意，本出版物受到限制其使用和分发的特定限制。条款和条件可在线获取www.iea.org/t&c/ 本出版物和此处包含的任何地图均不影响任何领土的地位或主权，不影响国际边界和边界的划定以及任何领土、城市或地区的名称。 资料来源：国际能源署。版权所有。国际能源署网站：www.iea.org 国际能源署成员国： 澳大利亚奥地利比利时加拿大 捷克共和国丹麦爱沙尼亚 芬兰法国德国希腊匈牙利爱尔兰意大利日本韩国立陶宛 卢森堡墨西哥荷兰新西兰挪威波兰葡萄牙斯洛伐克共和国 西班牙瑞典瑞士 土耳其共和国英国美国 IEA协会国家： 阿根廷巴西中国埃及印度印度尼西亚 摩洛哥新加坡南非泰国 执行摘要 随着电动汽车销量不断打破记录，供应链考虑因素成为焦点 电池通常占电动汽车(EV)价值的30%至40%，而实现净零的竞赛将把注意力集中在制造它们所需的关键矿物和金属的供应安全上。 2021年电动车销量继续破纪录，考验电池供应链弹性 世界上很少有清洁能源领域像电动汽车市场那样充满活力。2021年，电动汽 车销量创下新纪录，全球近10%的汽车销量为电动汽车，是2019年市场份额 的四倍。与2020年相比，电动汽车的公共和私人支出翻了一番。越来越多的国家承诺逐步淘汰ICE或有雄心勃勃的电气化目标。与2015年相比，2021年的电动汽车车型数量增加了五倍，大多数主要汽车制造商都宣布了进一步加速其车队电气化的计划。 中国占2021年电动汽车市场增长的一半。2021年中国的汽车销量（330万辆 ）超过了2020年的全球销量。欧洲的销量继续强劲增长（增长65%至230万 辆）2020年的繁荣，并且在经历了两年的下降之后，它们在美国也有所增加（达到63万）。2022年第一季度显示出类似的销售趋势。 今天的电池和矿产供应链围绕着中国 中国生产了所有锂离子电池的四分之三，拥有70%的正极产能和85%的负极产能（两者都是电池的关键部件）。超过一半的锂、钴和石墨加工和精炼能力位于中国。欧洲负责全球超过四分之一的电动汽车组装，但除了20%的钴加工之外，它的供应链很少。美国在全球电动汽车电池供应链中的作用更小，电动汽车产量仅占10%，电池产能仅占7%。韩国和日本在原材料加工下游供应链中占有相当大的份额，特别是在技术含量高的正极和负极材料生产方面。韩国占全球正极材料产能的15%，而日本占正极材料产量的14%，负极材料产量的11%。韩国和日本公司也参与了隔膜等其他电池组件的生产。 大多数保留矿产在澳大利亚、智利和刚果民主共和国等资源丰富的国家开采，并由少数几家大公司经营。欧洲和美国政府有大胆的公共部门举措来发展国内电池供应链，但大部分供应链可能会保留 中国到2030年。例如，宣布到2030年期间的电池产能的70%在中国。 电池和矿物供应链将不得不扩大十倍以满足政府电动汽车的雄心疫情期间电动汽车销量的快速增长考验了电池供应链的韧性，而俄罗斯在乌克兰的战争进一步加剧了钴、锂和镍等原材料价格的飙升。2022年5月，由于 前所未有的电池需求和新供应产能投资不足，锂价格比2021年初高出7倍以 上。同时，俄罗斯供应全球20%的高纯度镍。到2021年，平均电池价格下降 6%至每千瓦时132美元，降幅低于前一年13%的降幅。如果2022年的金属价格保持与第一季度一样高，那么在其他条件相同的情况下，电池组的价格将比2021年高出15%。然而，鉴于当前的油价环境，电动汽车的相对竞争力仍然不受影响。 随着道路运输电气化扩大以实现净零目标，关键材料供应的压力将继续增加。在宣布的承诺情景（APS）中，电动汽车电池的需求将从今天的340GWh左右增加到2030年的3500GWh以上。电池组件及其供应也必须扩大相同的数量。短期内需要额外的投资，特别是在采矿业，其交货时间比 对于供应链的其他部分——在某些情况下，从最初的可行性研究到生产需要十多年，然后再过几年才能达到标称生产能力。预计到2020年代末的矿产供应符合既定政策情景(STEPS)中对电动汽车电池的需求。但到2030年，锂等一些矿物的供应量需要增加多达三分之一，才能满足APS对电动汽车电池的承诺和公告。例如，预计到2030年，亚太地区对锂的需求——预计供需缺口最大 的商品——将增加6倍，达到500千吨，相当于50个新的平均规模矿山。 还有其他变量会影响对矿产的需求。如果目前的高商品价格持续下去，阴极化学品可能会转向矿物密集度较低的选择。例如，磷酸铁锂阴极化学(LFP)不需要镍或钴，但能量密度较低，因此更适合短程车辆。自2020年以来，由于矿产价格高企和技术创新，LFP在全球电动汽车电池供应中的份额增加了一倍以上，这主要是受中国日益增长的推动。新化学物质的创新，例如富锰阴极甚至钠离子，可以进一步减轻采矿压力。回收利用还可以减少对矿物的需求。尽管从现在到2030年的影响可能很小，但回收利用对缓和矿产需求的贡献在2030年后至关重要。在2050年净零排放情景(NZE)中，需求增长 更快，需要额外的需求方措施和技术创新。如今，企业和消费者对运动型多功能车(SUV)等大型车型的偏好正在施加额外的压力，这些车型占全球所有电动车型的一半，并且需要更大的电池才能行驶相同的距离。 确保安全、有弹性和可持续的电动汽车供应链将是加速全球普及的关键 电气化公路运输需要广泛的原材料。虽然供应链的所有阶段都必须扩大规模，但由于交货时间长，提取和加工尤为关键。政府必须利用私人投资对可持续采矿进行投资，并确保明确和快速的许可程序，以避免潜在的供应瓶颈。 需要较少量关键矿物以及广泛的电池回收的创新和替代化学品可以缓解需求压力并避免瓶颈。鼓励电池“调整规模”和采用小型汽车也可以减少对关键金属的需求。 政府应加强生产国和消费国之间的合作，以促进投资，促进环境和社会可持续的做法，并鼓励知识 分享。政府应确保关键电动汽车零部件的可追溯性，并在电池和电动汽车供应链的每个阶段监测雄心勃勃的环境和社会发展目标的进展情况。 中国主导整个下游电动汽车电池供应链 全球电动汽车电池供应链的地理分布 100% 75% 50% 25% 矿业材料加工电池组件电池芯电动汽车 0% 李你公司格 李你公司格 阴极阳极 电池生产 电动汽车生产 中国欧洲美国日本韩国DRC澳大利亚印度尼西亚俄罗斯其他 国际能源署。版权所有。 注：Li=锂；Ni=镍；Co=钴；Gr=石墨；DRC=刚果民主共和国。地理细分是指生产所在的国家/地区。采矿基于生产数据。材料加工以精炼产能数据为基础。电池组件生产基于正极和负极材料产能数据。电芯生产基于电芯产能数据。电动汽车生产基于电动汽车生产数据。尽管印度尼西亚生产的镍约占总镍的40%，但目前很少用于电动汽车电池供应链。最大的1类电池级镍生产商是俄罗斯、加拿大和澳大利亚。 资料来源：IEA分析基于：EVVolumes；美国地质调查局（2022）；基准矿物情报；彭博NEF。 2022年初电池金属价格大幅上涨，对电动汽车行业构成重大挑战 金属价格（2015年6月30日的指数值=100） 1 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 电池金属价格，2015年至2022年7月 100 90 电池价格（索引2015=100） 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20152016201720182019202020212022 锂钴镍电池 国际能源署。版权所有。 资料来源：基于S&PGlobal的IEA分析 注：锂价格为2022年6月。钴和镍价格为2022年7月 电动汽车电池和供应链 电池和关键材料的最新发展 受中国电动汽车销量推动，2021年全球电池需求翻番 2015-2021年按模式划分的电池需求2015-2021年按地区划分的电池需求 2 2 20 01 19 20 1 350350 每年GWh 每年GWh 300300 250250 200200 150150 100100 5050 0 2015 2016 2017201820192020 0 172 820 20 202 016 015 2021 PLDV总线其他 中国欧洲美国其他 注：GWh=千兆瓦时；PLDVs=载客轻型车辆；其他包括中型和重型卡车和两轮/三轮车。该分析不包括传统的混合动力汽车。资料来源：IEA基于EVVolumes的分析。 国际能源署。版权所有。 尽管磷酸铁锂卷土重来，但高镍正极电池化学成分仍占主导地位 N NMC 85 100% 矿物质含量（%） 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2017-2021年不同电池正极LDVEV正极销售份额的矿物成分 100% 90% 电池容量份额（%） 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% MC333 811NCA LFP 2017 2018 2019 2020 2021 0% 锂镍钴锰铝铁磷 低镍高镍LFP其他 国际能源署。版权所有。 注：LDV=轻型车辆；LFP=磷酸铁锂；NMC=锂镍锰钴氧化物；NCA=锂镍钴铝氧化物。低镍包括：NMC333。高镍包括：NMC532、NMC622、NMC721、NMC811、NCA和 NMCA。阴极销售份额基于容量。资料来源：IEA基于EVVolumes的分析。 2021年电动汽车的电池需求翻了一番 2021年汽车锂离子(Li-ion)电池需求为340吉瓦时(GWh)，是2020年水平的两倍多。这一增长是由电动乘用车的增长推动的（注册量增长了120%）。到2021年，纯电动汽车(BEV)的平均电池容量为55千瓦时(kWh)，低于2020 年的56千瓦时，而插电式混合动力汽车的平均容量从2021年的13千瓦时增 加到14千瓦时2020年千瓦时。其他运输方式的电池需求，包括中重型卡车和两轮/三轮车，增长了65%。BEV轻型汽车的平均电池容量因地区而异，韩国和几个欧洲国家的增幅超过10%。1 中国经历了前所未有的增长，占汽车电池需求的最大份额，2021年电池需求接近200GWh，比2020年增长140%。美国的增长也令人印象深刻，2021年需求增长了一倍以上，尽管从较低的基础。欧洲的需求增长略低于去年，但仍增长了70%以上。 由于电池工厂产能充足，2021年电池需求激增。工厂的铭牌产能是设施的预期满负荷持续输出。按总需求计算 电动汽车、消费电子产品和固定式蓄电池超过所有电池厂的铭牌产能，2021年全球电池厂的平均利用率为铭牌产能的43%，高于2020年的33%。全球平均利用率低的原因是由两个主要因素。首先，对电池厂产能进行了战略性早期投资，为预计的需求增长做准备。其次，一些工厂仍在提高产能以达到铭牌产能 ，这一过程可能需要三到六年的时间。 镍基电池化学成分仍占主导地位 电池的一个关键定义特征是它们的阴极化学，它决定了电池的性能和材料需求 。对于汽车行业，目前最相关的三大类阴极化学：镍锰钴酸锂(NMC)；锂镍钴铝氧化物（NCA）；和磷酸铁锂（LFP）。NMC和NCA阴极越来越占主导地位，因为它们基于阴极中较高的镍含量提供高能量密度。然而，更高的镍含量需要更复杂和受控的生产过程。LFP是一种成本更低、更稳定的化学物质，着火风险更低，循环寿命更长。它通常只有65-75%的能量 1本报告摘自《2022年全球电动汽车展望》 与NMC811等高镍NMC相比，尽管最近的技术创新显着提高了它们的能量密度。NCA由特斯拉独家使用。 NMC和NCA等镍基化学品由于具有续驶里程优势，在2021年占据了电动汽车电池市场的主导