2022 年电池监测：电池市场的技术和可持续性

电池监控2022 领域的价值链之间的紧张关系经济和生态 整体总结40 2ND使用和回收36 8. 9. 介绍5 总体市场观点和政策6 问候4 1. 2. 3. • 4.电池材料12 5.电池生产22 6.产品性能26 7.电池使用28 10.结束语41 亲爱的读者, 2021年，亚琛工业大学“电动汽车组件生产工程”（PEM）主席发布了电池监视器的第一版。在其中，我们专注于电池生产，并从经济性和可持续性方面展示了价值链。此外，我们特别重视解决对资源节约型生产具有显著附加值的技术。以微型环境或激光和红外干燥等技术为例。为了不断开发电池监视器，这个新版本更紧密地关注电池的生命周期阶段。事实上，我们已经为电池的每个生命周期阶段定义了关键性能指标：“可持续性”、“技术性能”、“盈利能力/竞争力”和“创新性”。 我们认为，这些关键业绩指标应说明所述目标的进展情况。为了确保从各个角度做到这一点，亚琛工业大学的PEM与“罗兰贝格”密切合作开发了电池监测器的新版本。我们很高兴这项社区工作使锂离子电池的各个生命周期阶段具有建设性的、同时也是关键的转变成为可能。来自不同规格的输入和对数据库的访问是最新电池监视器的特征。 本期着眼于电池制造、电池生产、电池开发、电池使用、回收和再利用电池所需的电池材料，并提供了市场的整体观点。关键绩效指标应用于这些阶段。综上所述，这确保了锂离子电池技术成熟度的准确图景。 我们希望以第二版电池监视器为基础，不断审查其结构，以便以后的版本可以进行调整以包括最新发展。我们很乐意随时讨论内容，并期待您的反馈。我们希望您喜欢阅读它。 4 2.介绍 GerritBockey 介绍 来自亚洲、欧洲和北美洲的公司是生产电动汽车用电池围绕二氧化碳排放和生产过程中使用有害物质的问题经 、模块和电池组的主要参与者。然而，电池生产只是锂常占据关键新闻平台的头条新闻。虽然可持续性KPI反离子秒存储工艺链中的一个组成部分。工艺链已经从原映了环境影响，但其他KPI反映了各自子领域的技术差材料的补充和活性材料的精炼开始。其他组成部分是电异和研究工作。 池系统的工程和开发以及电池单元的使用，例如在电池本出版物从总体市场观点开始，然后着眼于电池生产价电动汽车中。在尽可能可持续和二氧化碳中性的制造推值链中的每个工艺步骤。电池监测器最后总结了收集到动下，在所谓的二次生命应用中回收或再利用用过的电的价值，并介绍了各个关键绩效指标的政治框架条件。池、模块或电池组变得越来越重要。虽然亚洲、欧洲和 北美是电池生产的主要市场，但南美、非洲和大洋洲是某些活性材料成分的其他重要生产国。因此，电池的生产是一个全球性问题，不能在具体国家的基础上进行审议。 《2022年电池监测》根据去定义的评估标准显示各个地区的当前状态。这些是可持续性、技术绩效、经济效益和竞争力以及创新实力。这些关键绩效指标又分为最多三个子类别，以便实现最大的差异化 给出视图可能和地图相关 与尽可能准确地创造蝙蝠的价值有关的问题。KPI的可 持续性变得越来越重要。 5 第一批超级工厂正在启动，而更多的电池生产设施仍在建设中——这就是2022年欧洲电池生产的状况。电池作为运输脱碳的主要组成部分和能源转型的加速器，目前正在经历进一步的全球增长。预计到本十年末将达到6至9太瓦时的生产能力。在满足预期需求的竞争中，国家和公司正在整个价值链上决斗。 博士教授。 AchimKampker 亚琛工业大学PEM主席兼主席 Dr.-Ing。Dipl.-Wirt.-Ing。 (Heiner汉斯·海姆 执行官首席工程师亚琛工业大学的PEM 沃尔夫冈•伯恩哈特 罗兰贝格GmbH是一家高级合伙人 沃尔夫冈·伯恩哈特、蒂姆、霍茨、康斯坦丁·诺奇、特蕾莎·海施 3.总体市场的观点 LIB市场正在加速发展，新的挑战出现了——可持续性和原材料可用性是重中之重 今天的电池市场与几十年前的电池市场已经面目全非。随着耗电小工具和电动汽车（EV）的兴起，重点已从一次性动力电池转向超高效可充电设备，高能电池组和由电池发展和基础设施发展驱动的快速充电机会。可持续性、原材料的可用性、电动汽车市场以及对更强大的锂离子电池（LIB）的需求一直是并且仍然是转型的主要驱动力。在本章中，我们评估了市场的关键特征。 7 3.1可持续性 电池生产的可持续性在欧洲联盟受到越来越多的监管。 目前有两个主要问题影响电池可持续性：逐步淘汰内燃机（ICE）和欧洲收紧法规。十四个国家现已宣布，他们打算禁止销售新的内燃机车辆。例如，德国、英国、加拿大和挪威都打算在2035年或更早之前实现这一目标 ，而哥斯达黎加和斯里兰卡这两个发展中的国家分别计划到2050年和2040年。美国各州，如加利福尼亚州和纽约州，也计划禁止内燃机车辆。蝙蝠动力汽车将取代它们，导致对电动汽车的需求增加，并且为了确保这一举措的可持续性，可再生能源为其提供动力的份额不断增加。第5章和第6章将更详细地介绍这一过渡。在这里 ，我们关注第二个问题，监管。 欧盟通过回收目标和对二氧化碳排放征税来推动可持续发展，对生产商产生了直接影响 限公司 在欧洲，旨在减少营房碳足迹的政治举措越来越多（其他国家的法规往往侧重于竞争，而不是 6 比可持续性——见第1.3小章）。特别是，正在推动降低与电池相关的二氧化碳排放量，并增加电池生产中使用的回收材料的比例。欧盟（EU）电池部门建议逐步增加一些关键电池材料的回收份额。这包括到2035年镍和锂分别达到12%和10%的目标。从2027年开始，将需要技术文件，称为“电池护照”。 限公司 “电池护照” 2027 2030 有 倪 4% 12% 李 4% 有 20% 2035 倪 12% 李 10% 图1:欧盟电池指令中再生电池材料份额的目标 该指令还建议将收集和回收电池的责任转移给生产商。然而，目前尚未决定这是OEM还是电池制造商，具体法规尚未定义。 除该指令外，欧盟的碳边境调整机制（CBAM）也可能影响欧洲电池价值链。碳边境调节机制是旨在到2030年将欧盟温室气体排放量减少50%至55%的更广泛立法方案的一部分。从2023年开始，它将对进口商品（例如在欧盟以外生产的金属）中“嵌入”的排放征收进口税。目前尚不清楚电池材料是否会被覆盖，但如果是，最早要到2028年。在最坏的情况下，碳边境调节机制可能会使阴极活性材料的价格（面糊的主要成分之一（见第2章 ））每公斤推高约1.60美元。 3.2技术性能技术进步推动LIB适应-更高的产量导致开发特定细胞的准备程度提高 随着电池需求的增加，技术发展达到了有史以来的最高水平 在其早期发展阶段，电动垂直起降（eVTOL）航空航天工业使用消费电池为其产品提供动力。但随着技术的成熟，以及越来越高的能量和功率密度，它一直在探索与汽车电池相比非常不同的技术。采用先进技术的高性能电池，如高硅阳极和预锂化，现已专门针对eVTOL应用开发。通过降低行业成本压力，这变得更加容易。 商用车也是如此。据估计，到2030年，商用车应用的需求将达到约315千兆瓦时。到目前为止，市场上电池发展的一个限制因素是商用车应用专用生产线的利用率和因此的经济吸引力，这需要比私人电动汽车更坚固、寿命更长的电池。这些要求电池组制造商从其他行业（例如汽车）采购合适的电池。但这种情况将会改变，因为今天典型的生产线的输出能力为四到六千兆瓦时，相当于大约60条生产线来满足2030年的需求。 最后,静止的能源存储系统 锁定优势：一些市场正在其专业领域加倍投入或寻求闭环项目以利用锁定效应 由于资源非常宝贵，另一个总体趋势是市场努力确保或锁定现有材料的供应。例如，欧洲和北美目前专注于镍基材料，因此可能会坚持使用该技术，因为他们知道将来可以回收镍。生态系统将围绕这一模式发展，使市场变得更加独立。印度尼西亚已立法确保其部分原材料只能在该国加工，这是另一个很好的例子。它正在与本田等整车厂，宁德时代，LG和ES等电池巨头以及浦项制铁和BRUNP等供应商建立闭环项目，以最大限度地提高锁定效果。这些项目需要在印度尼西亚境内加工镍矿石，以确保资金留在该国——对于宁德时代项目，60%需要在印度尼西亚加工，而LGES+Posco项目谈判到70%。 3.3竞争力宣布的电池产能过剩是政府激励措施的结果，将导致市场整合 电池市场过热。需求是永不满足的，尤其是来自电动汽车市场的需求，生产商已经达到了满足这一需求的能力极限。然而，随着越来越多的参与者进入市场，产能过剩将成为一个问题。缺少客户将导致利用率低将导致经济效益低。再加上预期的原材料供应不足，这将给新进入者带来巨大的挑战，合并和搁浅的投资都可能出现。在本小章中，我们将详细介绍这些问题，以及电池生产商为解决这些问题而采取的行动。 水平。第2章至第5章详细介绍了这些进展的细节。在这里，我们来看看几个总体趋势，与各个价值链步骤分离 。 （ESS）是一个不断增长的市场，因为存储电力和缓解电网压力的需求不断增长。ESS电池需要的能量密度远 低于虚拟电池，但它们需要更长的时间3.093 3.971 29.5% 2020-2030 C7.A4G%R 25.7% 27.2% 19.7% 20.7% 130159 315 132 专业产品: 周期和日历寿命。在过去，这通常是通过低镍NMC或c.30% 3.076 2.217 29386 144 1181 不断增长的电池市场使标准锂化学。然而，一项新技术正在发展——钠离子蝙 蝠——1.385 174 126 108 93 用于特定应用的电池，例如电动飞行特里斯。领先的电池生产商现在正在专门为ESS开发这92 些电池。657 1.654 2.385 22426 首先是开发专业产品的机会。迄今为止，大多数电池用于新的 市场，因为它们提供了具有成本效益和可持续的解决方案。电池制造商，如 125 254 1.007 应用现有的衍生品FaradionCATL,天然碳酸钠能源或提阿马特20202022 2024 2026 2028 细胞。但是，不断增长和成熟的市场现在提供了一个更强大的平台，可以为新颖和现有用途设计不懈的新系统 。随着细分市场达到超过40吉瓦时的临界规模（充分利用最先进的超级工厂），开发特定的化学物质和电池形式在经济上变得具有吸引力。有几个例子。 发育细胞目前的能量密度为120至160Wh/kg，目标约为200Wh/kg。这种细胞很大，不适合运动用途，如果可以达到目标，则不适合运动部分，但尺寸在固定存储中不是问题。此外，ESS细胞通常不使用稀缺的原材料 。ESS细胞在6.2小章中有更详细的介绍。 固定的能量存储系统消费电子产品 其他 商用车辆 LSEV&2w 轻型汽车MHEVFHEV&插电式混合动力汽车 2030 轻型汽车贝福 9 33.8% 图2:全球锂电市场需求预测：按应用[GWh]. 资料来源：IHSMarkit，市场参与者访谈，罗兰贝格 8 供需：在电动汽车销售预测的推动下，电池市场的产能过剩可能会给新参与者带来重大风险 电动汽车行业是全球电池需求的主要驱动力。据估计，到2030年，全电动汽车将占中国汽车总数的45%，欧盟绳索将占68%，美国将占36%，全球约占38%。一旦增加混合动力汽车，纯内燃机汽车的全球份额可能会降至27%。电动汽车渗透率将受到更严格的监管和包装成本降低的推动，估计数字基于原材料和/或成本不会显着短缺的假设。总体而言，预计到2030年，电动汽车行业将占全球电池需求的90%，相当于4太瓦时。 然而，宣布的2030年全球产能超过6太瓦时，仅中国就计划占其中的一半。为了增加电池生产的独立性，欧洲向几乎所有欧洲国家提供了巨额补贴，渴望在该国拥有自己的超级工厂。欧洲玩家宣布1.6TWh，北美宣布1.2TWh。预期的产能过剩将产生几个影响，特别是在整合方面： 销售安全:并不是所有的玩家将有足够的客户。缺乏天赋:会有合格的人太少了。 缺乏原材料:特别是镍和锂，预计