《賽迪譯叢：美國國家鋰電發展藍圖 2021-2030（24頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《賽迪譯叢：美國國家鋰電發展藍圖 2021-2030（24頁）.pdf（24頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、-1-2021 年年 8 月月 2 日第日第 23 期總第期總第 496 期期美國國家鋰電池發展藍圖（美國國家鋰電池發展藍圖（2021-2030）【譯者按】【譯者按】2021 年 6 月，美國能源部發布了由聯邦先進電池聯盟（以下簡稱聯盟）編制的美國國家鋰電發展藍圖 2021-2030（以下簡稱藍圖）。該藍圖以美國經濟態勢、國家安全和全球競爭力為背景，全面分析了美國鋰電產業的發展現狀和未來前景，通過對本國鋰電池制造業競爭力進行評估，提出了美國鋰電池供應鏈的五大建設目標。賽迪研究院先進制造業研究中心對該藍圖進行了編譯，期望對我國鋰電產業未來發展規劃有所借鑒?！娟P鍵詞】鋰電池 新能源汽車 自主可控

2、新材料【關鍵詞】鋰電池 新能源汽車 自主可控 新材料-2-一、藍圖發布的背景（一）美國經濟領域一、藍圖發布的背景（一）美國經濟領域當前鋰電產業的主要下游需求仍來自于電動汽車（EV）。如圖 1 所示，根據彭博社預計，到 2028 年美國電動車銷量將達到320 萬輛，以電動汽車電池的平均容量為 100 千瓦時來估算，國內鋰電池產能需要達到 320 千兆瓦時才能滿足乘用電動汽車的需求。英國基準礦業情報公司1（Benchmark Mineral Intelligence）預計，到 2028 年，美國鋰電池產能僅為 148 千兆瓦時，還不足預計需求量的 50%。除電動汽車市場外，先進電池電網儲能應用也將

3、持續增長，據彭博社預計，到 2040 年，全球先進電池電網儲能部署量將由 2018 年的 9GW 將猛增至 1095GW 以上。為了在鋰電池市場占據一席之地，美國必須打造穩健的鋰電池供應鏈，且能夠規?；a先進可靠的電動車和電網儲能電池。如果不采取行動，美國就可能面臨電池和關鍵原材料長期依賴于外國資源的巨大風險。1英國基準礦業情報公司是國際證監會下的鋰電池和電動汽車供應鏈咨詢公司-3-美國中國日本歐洲印度韓國澳大利亞世界其他地區來源：彭博新能源財經電動車長期市場展望 2019圖 1：乘用電動車年銷量（純電電動車和插電混動電動車）（二）國家安全方面（二）國家安全方面在美國及其盟國和合作伙伴國家境

4、內維持和擴大鋰電池和電池制造業產能，不僅事關美國國家安全，而且是發展穩健國防供應鏈、免于遭受對手威脅的關鍵所在。礦產、原材料和電池供應鏈的安全問題迫在眉睫，而軍隊對鋰電池技術的需求和多樣化應用越來越多，使未來戰略不容樂觀。雖然電池技術領域的商業投資規模巨大，能力水平相當先進，但國防部卻無法有效利用，所-4-部署的武器和平臺在電池方面也無法擺脫競爭對手在供應鏈方面的控制。為解決上述問題，國防領域就需要爭取聯邦其他機構和國際合作伙伴的支持，為其所需要的先進鋰電池打造安全可靠的供應鏈。（三）全球競爭態勢（三）全球競爭態勢許多其他國家已經構建了垂直電池制造業供應鏈，并有強有力的國家戰略支持。中國擁有全

5、球最大的電動汽車市場，主導著包括礦產和原材料的加工的鋰電池制造業供應鏈。同時中國出臺了強有力的激勵政策，通過零售補貼為國產產品增加需求，大力支持國內電動汽車制造業的發展，并且出臺了電池認證計劃，限制外國產品進入市場。歐洲和印度也在制定政策措施（主要是強制性規定和激勵性政策）和計劃，試圖撼動中國在鋰電池生產領域的主導地位，謀求供應鏈的本地化。歐盟將電池列為歐盟產業政策的優先發展項目，并在 2017 年成立了歐盟電池聯盟，制定了保障電池生產和整個供應鏈關鍵原材料供應的戰略計劃。日本和韓國制造商參與了中國以外大部分市場的電池生產投資，在中國和美國市場也都有著巨額投資；但因本國電動汽車市場增長有限，使

6、其主要在大中華、歐洲和北美市場投資擴產。-5-美國要建立競爭力強、可持續發展的鋰電池制造產業，所面臨的挑戰異常巨大，國家必須迅速行動起來。二、美國未來鋰電市場增長預測二、美國未來鋰電市場增長預測目前，美國鋰電池或替代性可充電電池化學品市場可分為商用市場和國防市場。盡管兩個市場終端應用和要求有所不同，但創新和研發都不可或缺。為上述兩個市場建立成熟的國內生產和可靠供應鏈，是保障美國經濟競爭力和國家安全的必要條件。（一）商用市場（一）商用市場鋰電池的美國商用市場包括商用和乘用電動汽車、固定式儲能以及航空三個方面。如圖 2 所示，鋰電池需求在未來幾年預計將大幅增長。-6-來源：阿貢國家實驗室，2021

7、 年 3 月圖 2：全球鋰電電動汽車電池需求預測1、商用和乘用電動汽車市場1、商用和乘用電動汽車市場對電動汽車而言，最領先的技術就是鋰電池汽車。相比于其他可用電池技術，鋰電池有著高能量、高功率、長壽命的優勢。電動汽車是推動鋰電池需求增長的關鍵領域，也是美國國內鋰電池制造業需求最重要的市場。美國鋰電池電池制造業必須大幅增產擴建，才能滿足不斷增長的國內市場需求。2020 年，全球 747千兆瓦時的電動汽車電池制造業產能中，美國產能約占 8%，約-7-59 千兆瓦時（見圖 3）。預計到 2025 年，全球電動汽車電池制造業產能將增長至 2492 千兆瓦時，其中美國產能將增長至 224千兆瓦時，仍不足

8、以滿足美國乘用電動汽車市場對鋰電池電池產能的需求。來源：“鋰電池超級工廠評估”，英國基準礦業情報，2021 年 3 月圖 3：電池制造業產能2、固定式儲能市場、固定式儲能市場固定式儲能技術2要求電池組具備更高的耐久性，但對能源密度和重量的要求相對較低，因此長期來看非鋰儲能技術是最具成2固定式儲能系統包括一組電池、電子控制系統、逆變器和熱管理系統，并集成在一個設備外罩中。固定式儲能系統可以存儲能量，并在需要時將能量轉化為電能，釋放出來。-8-本效益的解決方案。然而，2020 年上半年已授權的公共事業類的固定式儲能項目中，有 98%采用了鋰電池，全年的鋰電池固定式儲能部署量為 1.5 千兆瓦，預計

9、 2025 將增加至 7.8 千兆瓦，2030年將達到 8.5 千兆瓦。3、航空市場、航空市場正如電動汽車一樣，電動飛機有望成為空運零排放的解決方案?？捎糜诔鞘邪端突蜃疃?4 名乘客的空中出行的電動垂直起降（eVTOL）飛機已發展成為一個新興市場。預計到 2025 年，全球電動垂直起降飛機市場規模將在 1.62 億美元到 10 億美元之間。依托目前鋰電池的技術發展，可以實現電動垂直起降飛行器的初步商用，但將商用電動飛機拓展至大型飛機市場，例如應用于大型單過道 737 飛機，就需要鋰電池技術實現重大突破。下一代高比能量電池技術在其壽命和耐久性要求還無法滿足汽車市場時，很可能率先應用于航空領域

10、。而電動航空市場率先采用先進電池技術，將有望加快下一代電池技術的商業化應用。（二）國防市場（二）國防市場除了電動汽車和先進電池領域的迫切需求外，美國國防部也需要可靠安全的先進能源儲能技術來支持聯合部隊、應急基地和軍事設施開展關鍵任務。國防應用所需電池的某些特性，使其無法使用商用電池。最重要的是，軍事平臺、傳感器、武器和作戰-9-人員裝備的使用環境與商用電池截然不同。軍用系統中電池需要面臨高寒或高溫環境，抵抗劇烈的沖擊和震動，即使在長期存放后也能立即投入使用。雖然沒有正式的估算數據，但國防部認為國防應用電池的需求必然會出現增長，不僅僅是作戰平臺、武器、傳感器和單兵作戰裝備，還包括新興的混動型作戰

11、平臺和戰術微型電網。三、美國鋰電池產業評估三、美國鋰電池產業評估美國主要采取鼓勵私營領域、以市場為導向的產業發展策略。企業、大學和國家級實驗室有著長期積累的強大研發實力，但薄弱的知識產權保護和技術轉讓政策而處處掣肘。在聯邦層面和州政府層面已出臺眾多影響電池儲能系統發展的政策，但是這些政策缺乏整個國家的協調聯動。拜登政府承諾將大力控制碳排放，并通過 美墨加三國協議3(USMCA)形成了新型貿易結構，增強了美國的競爭力。但中國仍然在迅速擴大產能，美國要發展鋰電產業，必須要直面來自中國的挑戰。下圖用 SWOT 分析法評估了美國在全球電池制造業中的地位（圖 4）。3美墨加三國協議，簡稱 USMCA，是

12、美國、加拿大和墨西哥達成三方貿易協議。協議與 2020 年 7 月正式生效，旨在保護勞動者權益，改善糾紛解決機制，加強環境的保護。-10-圖 4：全球電池制造業中，美國的優勢、劣勢、機會和威脅（SWOT）分析四、美國鋰電池產業的五大目標四、美國鋰電池產業的五大目標藍圖對整個鋰電池生態系統進行了整體分析，且重點是發展可持續的國內供應鏈。圖 5 列出了當前鋰電池從原材料生產到報廢回收的整個供應鏈。聯盟4針對供應鏈的每個環節都提出了關鍵發展措施，以加強國內產業，并為可持續能源制造業提供公平的就業機會。4聯邦先進電池聯盟由美國能源部、商務部、國防部和國務院聯合成立，職責是尋求保障國內鋰電池供應的協調方

13、法，加快建設穩健安全的國內鋰電產業。-11-圖 5：鋰電池原材料供應鏈目標一：保障原材料和提純材料的供應，并發掘商業和國防應用關鍵礦物的替代品目標一：保障原材料和提純材料的供應，并發掘商業和國防應用關鍵礦物的替代品-12-建設穩健、安全的國內鋰電池工業基地需要可靠的原材料、提純材料和加工材料供應，同時包括積極挖掘次生礦物5和非常規礦產6來源，尋找可持續的多樣化替代品供應。其目標是減少美國鋰電池制造業對稀缺材料，特別是對鈷和鎳的依賴性，建立一個更強大、更安全、更有彈性的供應鏈。通過美國政府正在進行的舉措和與盟國的伙伴關系，確保關鍵礦物可靠的國內和國際來源，這與在鋰電池供應鏈中發現最終取代這些稀缺

14、礦物的新材料一樣重要。新投產和擴產必須符合現代環保標準，制定切實可行的勞動條件，遵守嚴格的社區意見征詢流程，包括通過政府間的合作及與部落民族進行協商，同時還要對廢料處理的經濟成本有清晰的了解。近期目標（2025）近期目標（2025）與合作伙伴和盟國合作建立關鍵礦產等關鍵電池原材料的可靠來源和供應，包括國內和國際供應。提高美國關鍵電池礦產(鋰、鎳和鈷)的安全和可持續產能，支持研發活動和采礦活動。制定聯邦政策，支持建立有彈性的國產和全球關鍵原材料5次生礦物是在巖石或礦石形成之后，其中的礦物遭受化學變化而改造成的新生礦物，其化學組成和構造都經過改變而不同于原生礦物。6非常規礦產資源是指目前理論、技術

15、、經濟以及黃精因素的顯示尚未被認識或未能開發利用的礦產資源或潛在資源-13-來源與供應。長期目標（2030）長期目標（2030）支持加工技術研發，實現鋰電池的無鈷和無鎳。使資源回收成為電池循環經濟中的關鍵組成部分，實現完整的具有競爭力的鋰電池回收價值鏈。表 1：美國礦產儲量及制造能力與全球對比元素美國儲量（1000 公噸）世界儲量（1000 公噸）美國儲量對應的總產能(GWh)世界其他國家儲量對應的總產能(GWh)鋰750210007470209163鈷53710070394164鎳10094000167156510錳2300001300000327169318492176來源：阿貢國家實驗室

16、依據美國地質調查局（USGS）2021 年礦產品摘要，并使用 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2陰極鋰電池的 BatPaC 4.0 進行模擬目標二：支持美國原材料加工基地的發展，滿足國內電池制造業的需求目標二：支持美國原材料加工基地的發展，滿足國內電池制造業的需求目前，美國大部分鋰電池原材料的加工需要依賴于國際市場。發展具有成本競爭力的國內鋰電池原材料加工產業，將造福整個國家。從鋰電池中消除關鍵礦產（比如，鈷和鎳）的使用，和采用全新工藝來降低陰極、陽極和電解質等電池材料成本，是實現材料加工產業未來增長的關鍵推動因素。近期目標（2025）近期目標（2025）-14-出臺推動國產電池原材料加工

17、產業增長的激勵措施。支持原材料加工工藝的創新，生產低鈷/無鈷電解材料，并實現規?；a。改良現有材料的加工工藝，降低成本，提高性能，將電池成本降至 60 美元/千瓦時。與合作伙伴和盟國合作，支持加工原材料的供應鏈多樣化。長期目標（2030）長期目標（2030）支持原材料加工創新，生產無鈷無鎳的電解材料，并實現規?；a。表 2：鋰電池制造業中游：按國家劃分，各種電池部件在全球總產能中的占比國家陰極制造（300 萬噸）陽極制造（120 萬噸）電解液制造（33.9 萬噸）隔膜設備制造（19.87 億平方米）美國-10%2%6%-15-中國42%65%65%43%日本33%19%12%21%韓國15

18、%6%4%28%世界其他10%-17%2%來源：彭博新能源財經，電池部件制造業資產圖 2019 年，2021 年 3月 15 日獲取目標三：刺激美國電極、電池和電池組制造業的增長目標三：刺激美國電極、電池和電池組制造業的增長過去十年，電池儲能技術實現了重大進步，電池能量密度7大幅提高，到 2020 年已達到 143 美元/千瓦時，且電池組成本降低了約 85%。盡管如此，要實現本土增長，使電池和電池組制造業回流美國國內，還需要持續激勵支持電動汽車的普及和推廣。美國應當制定聯邦政策框架，鼓勵電極、電池和電池組的國產化，刺激鋰電池需求增長。同時，特別注意確保清潔能源就業崗位充足，以打造更加公平、持久

19、的供應鏈，造福所有美國人民。此外，未來應持續加強技術研發，降低制造成本，提高產品性能，滿足需求增長，推動電極、電池和電池組制造業發展。近期目標（2025）近期目標（2025）推動能夠降低加工時間、實現快速組裝，并降低組裝成本的新型電池設計。7能量密度指的是單位體積的能量-16-劃撥專項資源，加快新技術和制造業工藝的規?；蜕虡I化。針對國防領域、電動汽車市場和電網應用制定相對應的結構、裝配和功能的電池標準。出臺聯邦政策框架，支持美國企業在國內生產電極、電池和電池組，以此提振鋰電池的需求增長。長期目標（2030）長期目標（2030）依托多來源國產供應商實現關鍵的國防電池自給自足。通過研發和驗證下一

20、代封裝材料、元器件和設計創新以及先進的制造和組裝工藝，將電動汽車電池組制造成本降低50%。-17-來源：“鋰電池超級工廠評估”，英國基準礦業情報，2021 年 3 月圖 6：各國或地區電池制造產能目標四：實現鋰電池報廢再利用和關鍵原材料的規?；厥?，在美國建立一個完整的具有競爭力的鋰電池回收價值鏈目標四：實現鋰電池報廢再利用和關鍵原材料的規?；厥?，在美國建立一個完整的具有競爭力的鋰電池回收價值鏈鋰電池電池回收不僅能夠緩解原材料稀缺帶來的限制，加強環境可持續性，而且還能夠支持更加安全、更具韌性的國內原材料供應鏈，實現循環經濟（圖 7）。但對鋰電池而言，實現回收再利用也面臨了多重挑戰。目前，回收

21、廠商在回收電動汽車電池時要承擔報廢成本，而報廢電池目前被分類為有害垃圾，其運輸成本更高，占報廢回收成本的一半以上。因此，未來需要開發全-18-新的回收方法，在成功收集、分類、運輸和處理回收電池的基礎上，大大降低回收成本。除了回收之外，還應建立靈活的電動汽車報廢電池二次再利用市場，尤其是在電網儲能行業的二次利用。電池的二次再利用需要對電池組進行分類、測試和平衡。以下措施能夠增加鋰電池在商用市場的回收覆蓋率，有助于打造國內循環電池經濟：近期目標（2025）近期目標（2025）鼓勵易于二次利用和回收的電池組設計。建立研發收集、分類、運輸和處理回收鋰電池材料的成功方法，其重點是降低成本。提高鈷、鋰、鎳

22、和石墨等關鍵原材料的回收利用率。發展加工技術，將這些原材料重新納入供應鏈。發展適用于二次應用的妥善處理、測試和平衡方法。出臺聯邦回收政策，促進鋰電池的收集、再利用和回收。長期目標（2030）長期目標（2030）出臺激勵措施，使消費電子品、電動汽車和電網儲能電池回收率達到 90%。制定聯邦政策，要求電池制造流程中使用可回收原材料。-19-來源：阿貢國家實驗室電池回收中心數據，2019 年 5 月圖 7：鋰電池回收的好處目標五：大力支持科學研發、工科教育和勞動力培訓，鞏固和提升美國在電池技術方面的領導地位目標五：大力支持科學研發、工科教育和勞動力培訓，鞏固和提升美國在電池技術方面的領導地位加快建立

23、競爭力強、公平的鋰電池供應鏈，滿足快速發展的電動汽車市場和電網儲能市場，是邁向更高性能和更低成本的新零碳能源經濟的一部分。從下一代鋰電池所需要的電極和電解液原材料，到固態電池、創新材料、電極和電池制造方法等方面的技術研發，也是美國保持領導地位所不可或缺的途徑。美國具備強有力的知識產權保護制度，能夠通過在半導體行業已廣泛應用的公私合作型研發機制，快速實現實驗室創新成果的市場轉化。實施研發活動需要高素質的勞動力，而培養高素質勞動力首先是-20-為各個階層提供公平的科學、技術、工程和數學（STEM）教育機會。近期目標（2025）近期目標（2025）支持研發無鈷陰極材料和電極復合材料，聚焦能量密度、電

24、化學穩定性、安全性和成本等重要指標，全面超越當前商用進口的同類材料。建立技術轉讓和規范應用前置測試協議合作伙伴關系，確保美國發明的電池技術能夠留在美國。制定有關鋰電池技術和配置的聯邦政府規范，加強鋰電池技術在國防等政府特定市場的快速應用，并從穩健、公平、可持續的國產供應鏈中受益。制定加強知識產權保護、研發安全和國產制造業出口管制的相關政策，以及與國際盟友的合作協議。與行業伙伴合作，支持根據勞動力所需技能需求，制定教育計劃。長期目標（2030）長期目標（2030）支持研發無鈷陰極材料和電極復合材料的研發活動，改善能量密度、電化學穩定性、安全性和成本等重要指標，全-21-面超越當前商用進口的同類材

25、料。加快研發活動，推動固態和鋰金屬電池等革命性電池技術的示范和量產，使量產成本降低至 60 美元/千瓦時以下，比能量達到 500 瓦時/千克，實現無鈷化和無鎳化。來源：圖片來自于阿貢國家實驗室，2021 年 4 月圖 8：美國有著強大的研發渠道，涵蓋發現新材料、原材料和設備制造、性能表征以及回收上述目標將匯總成為全面的藍圖，鞏固和加強美國在鋰電池研發、制造和供應鏈領域的領導地位。制定這些目標旨在為鋰電池供應鏈培養高素質的勞動力，通過與職業學校、社區學院和公共大學共同合作實施各種項目，促進職業轉型和提供公平的就業機會。-22-五、總結五、總結無論是電動汽車、電網儲能系統和航空等商用市場，還是國防

26、市場，鋰電池儲能系統的重要性將日益增強。在未來十年，全球電池市場預計將增長 5 至 10 倍，這場鋰電市場爭奪戰必將更加激烈。鞏固和增強美國在先進電池創新和制造領域的競爭力至關重要。美國國家鋰電池發展藍圖為加快發展穩健、安全和健康的國產鋰電池研究與工業基礎提供了全面性的綱領。藍圖將指導聯邦投資，發展國內鋰電池制造業價值鏈，減少交通運輸行業的碳排放，并為美國清潔能源制造業創造公平的就業崗位。譯自：National Blueprint for Lithium Batteries 2021-2030,June 2021 byU.S.Department of Energy譯文作者：賽迪工業和信息化研究院劉銳聯系方式：15711098017電子郵件：-24-編 輯 部：賽迪工業和信息化研究院通訊地址：北京市海淀區紫竹院路 66 號賽迪大廈 8 層國際合作處郵政編碼：100048聯 系 人：蒯佳佳聯系電話：（010）8855953918201126359傳真：（010）88558833網址：電子郵件：報：部領導送：部機關各司局，各地方工業和信息化主管部門，相關部門及研究單位，相關行業協會報：部領導送：部機關各司局，各地方工業和信息化主管部門，相關部門及研究單位，相關行業協會