实现电动汽车电池供应链的弹性和可持续性

PRISM：实现EV电池供应链的电阻和可持续性Y ARTHURD.LITTLE ACHIEVING RESILIENCEANDSUSTAINABILITY FORTHEEEVBATTERYSUPPLYCHAIN AUTHORS 帕特里克·杜兹，费利克斯·霍夫曼，伯恩德·施雷伯，菲利普·塞德尔， AlexanderKrug,RodrigoNavarro,KaiOliverZander,ShinichiAkayama 电池是清洁的关键推动者流动性中的能量转变，这 使他们的供应链在同一时间至关重要当电动汽车(EV)市场处于 急剧增长和数十亿美元投资已经宣布 新的EV电池千兆工厂地球。 然而，电池供应链仍然复杂、全球性和脆弱。许多人仍在从零开始进化。他们的韧性受到影响受越来越多因素的影响，从原材料成本上升到地缘政治中断。平均电池组价格上涨 2022年，这是自2013年以来的首次增长。环境、社会和治理(ESG)关注、更大的监管和政府的 电池生产本地化的愿望增加了对已经的压力-全球供应链紧张。所有这些因素都导致潜在影响生产的瓶颈。 鉴于电池对脱碳运输和 实现净零目标，电动汽车电池供应链的弹性是商业、政治和社会的当务之急。 正如本文所解释的那样，成功需要新的、更循环的跨越更广泛的电池价值链的方法，建立在更大的透明度和端到端观点，这将带来 供应前进。 23 THECHALLENGESTOBATTERYSUPPPLYCHAINRESILIENCE 电池是当前和未来几代电动汽车的核心。然而，当今锂离子(Li-on)电池所需的贵金属 是稀缺的，在许多情况下，目前的供应将无法满足预测需求。 如图1所示，电池供应链是复杂的，通常分布在多个工业部门、地区、 •几个月后 多年的用法， ABATTERY的第一 个 •电池是 生命周期结束 EITHER 已重复(第2次生命周期为固定点 能源储存系统)或回收 •回收 材料供应 回到细胞生产 •电池包 安装在他们 Specific应用程序(电池电气和插入 混合动力汽车,ETC.) •已安装电池是 然后准备好 对于他们的第一个生命周期用法 •配置的装配 电池进入更大的模块已经合并有一些 电子 管理 •电池模块集成在电池包系统 管理，例如，电源,充电 和温度 •细胞生产CONSISTSOFTHRE主要工艺 步骤：电极制造, CELLASSEMBLYAND 细胞整理 •电极制造 和细胞整理独立 细胞型;细胞装配过程取决于小区几何形状 •详情 材料精炼 PROCESSVARY 基础类型材料 •精炼Typicallyincludes工艺步骤Ofleaching,解决方案 纯化和电池金属电池化学生产 和玩家。 供应 原材料 材料 CELL 电池 电池 生命周期 链条 MINING 处理 生产 装配 安装 管理 •所需RAW 材料和 QUANTITIES 持续 细胞化学 •五种矿物被考虑Criticalfor锂离子电池:尼克钴, 石墨,锰和锂 •采矿方法持续 材料, 位置等。 KEY 活动 MAIN RAW 电池金属/ 电池 电池 已安装 重新/回收 OUTCOME图1：端到端电池供应链 材料 化学 CELL 空调组件 电池组 电池 它也非常不稳定，受到一系列因素的影响挑战弹性、可持续性和生产力： 1.INCREASINGBUTUNPREDICTABLEB在TERYGROWTH 绝大多数(约89%)的电池将 用于电动汽车，还有8%用于储能行业。由不断增长的消费需求和 随着政府的行动，电动汽车市场正在急剧快速增长。随着世界将化石燃料换成电力，各国和 玩家们争先恐后地进行调整。 为了满足这一需求，预计全球电池产量将增加 2018年至2030年是14倍，复合年增长率为25%。一个令人印象深刻的新的数十亿美元的工厂有 在全球范围内宣布，由新的组合资助参与者、政府和传统汽车公司。在 仅在欧洲，电池产能有望达到更多 如果所有计划都完全实现，到2030年将超过1100GWh。 然而，供应链的复杂性和原材料的稀缺性材料意味着是否存在消费者驱动的问题 在生产方面可以满足电动汽车电池的需求。作为半导体中断的短缺证明了这一点 大流行后的生产，汽车供应链受到限制围绕关键组件的弹性。 为了使供应链计划进一步复杂化，存在广泛的 关于需求将增加多少以及是否可以满足的观点。 2030年全球电动汽车电池需求预测从1.5到4不等 年新增装机容量的太瓦时(TWh)1. 规模对成功至关重要，但要从今天的低位移动实现计划目标的产量并不简单。 除了保护原材料，扩大规模还需要公司快速建立专业知识并投资于正确的生产工具如果他们要有效地运作。已经有了 有迹象表明，缺乏可用的生产设备可能 成为进一步的瓶颈，因为多个新的千兆工厂同时建造。 2.RAWMATERIALSCARCITY 电池依赖于全球供应链，汇集了一系列 材料，如来自非洲的金属，来自拉丁美洲的锂/ 澳大利亚，来自俄罗斯的镍和来自中国的精炼材料。 原材料价格有 RISEN戏剧性- 平均铜价显著增加 2019年大约6.0万美元/MT 2021年将接近9.3万美元/MT。 显着从2019年的约6.0k/mt到约 2021年为9.3万美元/吨，而平均镍价格从大约 在许多情况下，首先- 移动者如中国人电池生产厂家：已经安全 重要物资，离开新玩家搜索 来源。原材料价格上涨 戏剧性的-平均铜价上涨了 在同一时间段内，13.9k/mt美元至约18.5k/mt美元。价格有由于地缘政治的不确定性和 制裁。 预测需求超过当前供应，特别是在地区 例如欧盟，缺乏主要的本地资源。例如，石墨，锂和钴已经在欧盟委员会的 关键原材料清单，标记为潜在高 重要性和供应风险。目前的化石存在危险欧盟等地区的燃料依赖关系可以简单地取代对电动汽车电池所需的进口矿物的新依赖制造。 1.https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-ev-battery- 按地区和情景划分的需求预测-2020-203025 3.VOLATILEMARKETDYNAMICS 电池制造商不仅必须确保正确的材料，但他们还必须确保这些产品按时交付 足够的数量。大流行造成的供应链中断， 苏伊士运河的关闭和对俄罗斯的制裁都凸显了缺乏影响生产的弹性。紧张局势加剧 中国和西方之间也是欧洲和美国的主要参与者减少他们对国家的接触和依赖。不断增长 转移到EVS的变化的动力学 汽车市场，与电池制造了很多A的较高百分比车辆价值（40% 2020年，预计将下降接近 2030年的27%）。 预计到2030年将下降到大约27%)。这影响玩家之间的关系，以及有多少价值(和利润)它们可以来自电动汽车。 周围的保护主义世界可能会增加作为政府的风险潜在信道本地自己的资源 全国冠军。 向电动汽车的转变改变了汽车动力学 市场，带电池组成一个更高的车辆的百分比 价值(2020年为40%， 在技术方面，未来的电池组成并不固定。筏子正在引入新的化学物质，以满足对更大的需求 电力和容量，并通过减少对稀缺的依赖来降低成本材料，同时增加可持续性。玩家， 无论是制造商、原始设备制造商还是回收商，都需要能够制定应对这种不确定性的计划。 3.GROW在GREGULATORYOBLIGATIONS 价值链中的参与者需要满足越来越多的现有安全和负责任的当地和国际法规 提取原材料，然后生产、运输和 当电池达到使用寿命时，将其丢弃。 随着锂离子电池市场的增长，法规越来越多。例如，拟议的欧盟监管电池框架将 增加新材料中所需的回收含量的百分比 电池，并为回收效率设定更严格的目标。目标是不仅要驱动更循环的电池经济性，还要降低 依赖进口或开采稀缺的原材料，这将 进一步降低电动汽车的碳足迹。电池回收也为玩家带来新的、不断增长的机会。 4.REQUIREMENTFORSUSTA在ABILITY 许多人认为，虽然电动汽车本身并不依赖化石燃料，但制造电池的供应链具有主要的环境和 采矿、精炼和运输造成的社会影响。随着欧盟电池框架和对测量的日益关注 关于ESG影响的报告正在使供应链变得更加透明，就像推动创造循环电池经济一样。 实现可持续性是整个供应链的关键要求， 因为公司需要满足ESG标准并在以下领域进行投资作为回收以增加弹性。认证必须到位 表明任何新的原材料都是负责任地开采的。展示可持续性对于增加业务也至关重要 弹性，因为它会影响吸引人才和投资的能力并进行销售。 欧盟与电池回收有关的立法和政策有望影响和加强整个链条 欧盟法规摘要对电池价值链的影响 原材料 活性材料 电池制造 和OEM 回收 扩展的生产者 责任 垂直集成 垂直集成 减少处女 原材料 增加本地供应商 增加可追踪性 自我保障欧盟杠杆 工业 CAPABILITIES 建立本地 容量 建立欧盟 ECOSYSTEM 图2：欧盟立法和政策对电池价值链的影响 ATOOLKITFORBUILDINGARESILIENTB在TERYVALUECHAIN 锂离子电池价值链不同于其他工业 价值链由于其特定的挑战。成功地建立进入价值链的弹性要求参与者采取最终- 从最终角度来看，从原材料采购到回收-无论在哪里他们在供应链中。他们需要了解关键 上游和下游挑战，以及它们将如何影响他们的商业制定增加控制的计划。不像其他许多 部门，供应链延伸到关键材料，不稳定全球地区和各个行业，面临着前所未有的需求激增。这需要透明、全面的理解 供应链风险，强大的预测能力，以及灵活和上游和下游的创新方法： ENSURINGTRANSPARENCYANDG中的UNDERSTAND 在如此复杂和动态的供应链中，采取基于筒仓的方法是不够的。例如，如果你是一个电池 制造商，你需要了解和保护这两种材料OEM客户的供应和报废需求，以及研究需求、限制、机会和技术 整个链条。然后，您需要使用它来识别当前和潜在的风险。越来越多的电池生产商正在从事上游和下游活动-例如，比亚迪和 特斯拉正在考虑收购锂源。风险可能会改变 在一个不稳定的生态系统中，这需要是一个恒定的锻炼。 DEVELO引脚GRIGHTFOREC作为TINGCAPABILITIES 虽然增长迅速，但电池市场仍不成熟。围绕未来需求有一系列相互竞争的预测。从潜在的电池技术变化到监管 会影响对特定原材料和成品的需求 产品。在一系列场景中开发强大的预测是因此，对于决定哪里的机会最强以及如何 正确的供应品水平可以得到保障，例如通过正确的投资。预测不应该只关注原材料，但也有其他输入。例如，大量的计划gigafactories导致对熟练员工和 其中使用的设备。电池生产商已经面临这两个领域的短缺。这需要计划，随着更广泛的汽车供应链问题，如全球短缺半导体。 一旦电池玩家建立了这种端到端的观点，他们可以更好地了解他们如何控制因素来减轻 风险。实现控制的典型行动涵盖了一系列模型，从完全垂直整合(如特斯拉所实践的)到宽松， 基于伙伴关系的方法(如许多其他OEM所做的那样)。电气例如，汽车制造商宝马成立了一个成熟的 电池-电池能力中心不是将生产带入内部，而是更好地了解技术和生产工艺。 STRONGVERTICALINTEGRATION 建立复原力的一个战略答案是纵向一体化，一个特斯拉早期采取的战略，当时它与当时的战略相反行业实践。拉动电池和组件的关键部件 内部价值链提供了高度的控制和降低风险。就特斯拉而言，垂直整合包括： –内部电池生产（和开发） –重要的内部软件和半导体技能，包括 设计自己的芯片。这允许更大的灵活性和敏捷性- 例如，它使得在 不同类型的芯片，降低可用性风险 –收购供应商-从提供生产的供应商 加工到原材料供应商，甚至采矿许可证。 例如，特斯拉购买了GrohmannEngineering(a 制造自动化专家)，ATS自动化工具系统和Hibar系统 区域化/垂直整合 供应 原材料 材料 CELL