《沃爾特基金會:2024-2025電池行業年度報告(新能源情報局編譯版)(520頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《沃爾特基金會:2024-2025電池行業年度報告(新能源情報局編譯版)(520頁).pdf(520頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、Revision:20250131012024-2025電池行業年度報告第1頁電池報告 2024|1 行業|電池開發與制造方面的商業里程碑1 產業|2 學術|基礎電池科學領域的學術性突破3 人才|行業從業人才的供需狀況與相關洞察4 政策|政府的目標、激勵措施、監管政策及其影響5 預測|我們認為未來12個月內可能出現的發展趨勢電池年度報告總結了我們認為的過去一年電池行業最重要的發展動態。本年度報告旨在提供一個全面且易于理解的概覽,涵蓋電池行業的現狀、研究進展、人才發展及政策動態。我們希望借此推動深入討論,共同探討電池技術的發展現狀及未來發展趨勢。我們在報告中考慮以下關鍵維度:Disclaimer
2、:Theviewsexpressedhereinaresolelythoseoftheauthors,andhavenotbeenreviewedorapprovedbyanyotherorganization,agency,employerorcompany.Theprimarypurposeofthisworkistoeducateandinform.TheContentisforentertainmentandinformationalpurposesonlyandyoushouldnotconstrueanysuchinformationasinvestment,financial,o
3、rotheradvice.Dataandinformationisfrompubliclyavailablesourcesandoftenself-reportedbythecompanies.Theauthorsdeclarenoconflictsofinterestinproducingthisreport.INTRODUCTION“電池是我們這個時代的核心技術”-經濟學人第2頁第3頁本中文版報告由以下組織編寫、翻譯、校對與分發:能斯特未來新能源常州市電池技術協會未經允許不得轉載和用于任何商業用途1INDUSTRY|電池報告 2024|致謝我們的會員與贊助者第4頁Volta Foundat
4、ion是全球最大的電池專業人士網絡。作為一個全球性的非營利協會,Volta Foundation出版刊物、提供網絡機會和行業資源,以促進電池行業內的合作、創新和倡導。1 行業第5頁電池報告 2024|1 行業|概述2024年是全球電池行業持續增長和適應的一年。全球xEV銷量增長25%,達到1770萬輛,其中BEV需求增長14%,而PHEV需求激增50%。中國的BEV首次達到了與化石燃料車輛的價格平價。這一里程碑的出現,正值中國在電動車市場滲透率方面繼續引領全球,xEV占新車銷售的45%。全球汽車制造商正在調整他們的戰略,中國汽車制造商正在向歐洲和全球南方擴展,而一些傳統OEM則削減了電動車目標
5、和投資。電池儲能系統(BESS)十年繼續獲得動力,年增長率達到55%。電池儲能系統(BESS)現在占總電池部署的15%,高于2020年的7%,突顯其快速采用。2024年,新型電池儲能系統的安裝量單獨貢獻了當前累計全球容量150 GW/363 GWh的45%以上,突顯了電池儲能系統作為電池行業中最具前景和快速增長的領域之一的重要性。電池組層面的價格自2017年以來出現了最大幅度的下降,從2023年到達到了創紀錄的$115/kWh,下降幅度為20%。全球電池制造能力從2024年初的1.05 TWh增加到1.45 TWh。電池供應鏈的產能過剩導致中國制造的磷酸鐵鋰電池價格降至不可持續的$40/kWh
6、,造成了內卷競爭和投資回撤。中國新的工業政策旨在逐步淘汰低質量產能,進一步加大了壓力。對于在這一充滿挑戰的定價環境中航行的電池生產商而言,目前的戰略重點包括降低成本、技術創新、垂直整合以及向海外市場多元化,以尋求更高的利潤率。中國繼續主導供應鏈,擁有超過80%的關鍵電池組件和電池。2024年的電池投資環境放緩,由于利率上升和地緣政治緊張局勢,風險投資/私募股權交易減少。盡管增長得益于顯著的債務融資和政府資金支持例如Northvolt ETT AB的50億歐元綠色融資和美國能源部對BlueOval SK的96億美元貸款但Northvolt的破產突顯了該行業的風險,打擊了投資者信心。公共市場表現參
7、差不齊,成熟的電池OEM因新產品發布而受益,而電動車初創公司、充電基礎設施和鋰公司股票表現不佳。美國能源部通過向25個項目投資超過30億美元,支持該行業以增強美國國內電池生產和供應鏈。2024年的新興技術趨勢包括中鎳高電壓NMC和高壓實密度磷酸鐵鋰正極的引入。在干電極加工、LxFP、硅碳負極和預鋰化負極的商業化方面取得了顯著進展,所有這些都旨在提高能量密度、降低成本和增強安全性。替代型電池化學體系,如鈉離子、固態電池(SSB)、硫和鋰金屬,也在商業化方面取得了進展。值得注意的是,主要由中國制造商開發的鈉離子和半固態產品,現已被整合到商業電動車和電池儲能系統中。新穎的應用案例,如電動垂直起降、海
8、洋和數據中心,正在實現更高水平的技術成熟度。值得注意的是,人工智能(AI)正在迅速部署到整個價值鏈,從材料發現到車隊數據分析,以加速這些技術的進步,并成為商業研發和創業能源的新焦點。行業概述第6頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第7頁電池報告 2024|1 行業|Rivian聘請了前保時捷和蘋果公司的Jonas Reinke來幫助推出R2和R3電動汽車平臺。比亞迪在中國徐州斥資14億美元建造鈉離子電池工廠。智利
9、與SQM組建了國家控股實體,以控制國內鋰生產。美國國家航空航天局和Archer Aviation合作開發eVTOL的先進電池技術。WEEK 1WEEK 1Northvolt籌集了50億美元的債務融資,以擴建西方世界的第一座循環發電廠。中創新航宣布計劃在葡萄牙建造一座22億美元的鋰離子電池工廠。WEEK 3WEEK 3WEEK 4WEEK 4挪威議會批準立法,允許公司申請許可證,在挪威北極28萬平方公里的大陸架上勘探礦產。WEEK 2WEEK 21月重要事件來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|一月第8頁電池報告 2
10、024|1 行業|LG化學與通用汽車簽署了價值190億美元的正極材料供應協議。英國電動汽車注冊量達到100萬輛,當月銷量增長21%。Cirba Solutions和EcoPro簽署諒解備忘錄,在北美生產正極前驅體和正極材料。WEEK 1WEEK 1大眾汽車將在未來五年內在巴西再投資18億美元。比亞迪推出1.5萬美元的48千瓦時電動汽車,與化石燃料汽車展開價格戰。WEEK 3WEEK 3WEEK 4WEEK 4中國組建了由寧德時代、比亞迪、中創新航、億緯鋰能、國軒、政府機構、大學、研究機構和資本合作伙伴等200多家成員組成的固態電池聯盟,旨在到2030年推動固態電池的商業化。WEEK 2WEEK
11、 22月重要事件歐洲電池制造商ACC宣布完成44億美元融資,以在歐洲建設3個電池廠。來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|二月第9頁電池報告 2024|1 行業|蔚來與寧德時代合作開發長壽命電池。比亞迪在印度的銷量增長了314%,在印度市場推出了豪華電動汽車。沃爾沃汽車歐洲電動汽車銷量同比增長31%。雷諾將在售后提供再制造的驅動器和電池,并計劃讓客戶能夠在新的原裝零件和再制造部件之間進行選擇。WEEK 1WEEK 1SK On宣布計劃從2026年開始大規模生產磷酸鐵鋰電池。比亞迪推出了由30千瓦時磷酸鐵鋰刀片電池供
12、電的超低成本(0.97萬美元)電動汽車。WEEK 3WEEK 3WEEK 4WEEK 4Rivian推遲了在佐治亞州耗資50億美元的電動汽車工廠建設。WEEK 2WEEK 23月重要事件來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|三月第10頁電池報告 2024|1 行業|AM Batteries和Zeon合作開發了具有新型粘合劑的干電池電極。LG新能源和通用汽車的合資企業在田納西州的第二家美國電池廠開始生產。寧德時代推出新的天行電池,保修100萬英里,使用壽命15年。寧德時代推出205 Wh/kg的神行PLUS磷酸鐵鋰電
13、池,能夠在4C下充電,續航里程為“1000公里”。WEEK 1比亞迪宣布計劃今年推出下一代刀片電池,將LFP的比能量密度(SED)從140 Wh/kg提高到190 Wh/kg。LG新能源將授權電池專利以阻止技術侵權。WEEK 3WEEK 4寧德時代推出了一款“五年零衰退”的“天恒”固定式蓄電池,其磷酸鐵鋰電池容量為430 Wh/L,總容量為6 MWh。WEEK 24月重要事件來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|四月第11頁電池報告 2024|1 行業|Lyten開始向包括Stellantis和其他公司在內的汽車原
14、始設備制造商運送鋰硫A樣品電池。SES和現代起亞進入B樣品資格認證階段。Factorial和LG化學簽署諒解備忘錄以開發固態電池。通用汽車在堪薩斯州投資3.9億美元用于下一代雪佛蘭Bolt電動汽車生產。WEEK 1WEEK 1韓國計劃斥資70億美元推動電動汽車電池產業從中國轉移。拜登政府上調了部分中國進口商品的關稅,包括電動汽車關稅從27.5%躍升至102.5%。WEEK 3WEEK 3WEEK 4WEEK 4Ion Storage Systems委托美國最大的固態電池制造工廠之一來生產制造。WEEK 2WEEK 25月重要事件來源:Volta Foundations This Week in
15、 Batteries NewsletterTulip Innovation推出基于LG 新能源和松下新能源鋰離子電池技術的新專利許可計劃。重要事件|五月第12頁電池報告 2024|1 行業|EnerVenue將為鎳氫電池項目籌集5.15億美元。中國計劃投資60億人民幣,在政府主導的項目中開發固態電池。吉利推出改進的“短刀”磷酸鐵鋰電池。國軒和InoBat公司將斥資12.9億美元建造斯洛伐克電動汽車電池廠。WEEK 1Verkor獲得了超過14億美元的綠色貸款,以完成其在法國北部的工廠。億緯鋰能推出了充電率為6C的圓柱電池。WEEK 3WEEK 4寶馬取消了與Northvolt簽訂的20億美元電
16、池合同。WEEK 26月重要事件來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|六月第13頁電池報告 2024|1 行業|Addonics在GM Ventures領投的B輪融資中籌集了3900萬美元。大眾汽車宣布計劃向Rivian投資總計50億美元,初始投資為10億美元。Sila Nanotechnologies在Sutter Hill Ventures領投的G輪融資中籌集了3.75億美元。LGES宣布在韓國新建4680生產線,于第三季度/第四季度開始大規模生產,產能為8GWh。WEEK 1比亞迪將在土耳其建造10億美元的電
17、動汽車工廠,該工廠每年將能夠生產15萬輛電動汽車和混合動力汽車。WEEK 3WEEK 4Peak Energy籌集了5500萬美元的A輪融資,以擴大鈉離子電池的生產。WEEK 27月重要事件土耳其宣布投資50億美元用于電動汽車生產,45億美元用于電池生產。來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter重要事件|七月第14頁電池報告 2024|1 行業|Northvolt關閉其子公司Cuberg并撤出美國。優步與比亞迪合作,為10萬名司機提供更低的電動汽車價格和融資。寶馬將建立五個新的高壓電池組裝基地。梅賽德斯-奔馳韓國公司在電動汽車
18、火災事件后披露了Farasis供應的電池問題。WEEK 1Natron Energy宣布在北卡羅來納州投資14億美元建設超級工廠。大眾汽車縮減了在歐洲和北美的電池工廠計劃。WEEK 3WEEK 4寧德時代對電動垂直起降飛機峰飛航空進行戰略投資。WEEK 2來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter8月重大事件重要事件|八月第15頁電池報告 2024|1 行業|寶馬與REDWOODS建立合作伙伴關系,在美國回收鋰離子電池。24M以13億美元的估值完成了8700萬美元的E輪融資。日本將為國內電動汽車電池生產提供高達24億美元的新支持
19、,支持豐田、日產、馬自達和斯巴魯的電動汽車計劃。通用汽車宣布其電動汽車可以使用NACS(北美充電標準),獲得17800輛特斯拉超級充電站的使用權。WEEK 1梅賽德斯-奔馳與Factorial 合作開發450Wh/kg的固態電池。寧德時代表示2023年的研發支出達到26億美元,雇傭了2.1萬名工程師。WEEK 3WEEK 4美國能源部將向25個電池制造行業項目授予30億美元,其中包括Group14、South32、Mitra Chem和Form Energy。WEEK 2來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter9月重大事件重要
20、事件|九月第16頁電池報告 2024|1 行業|力拓以67億美元收購Arcadium Lithium。特斯拉計劃在2026年推出4款新電池,包括其自動駕駛出租車的電池。Enovix開始從其馬來西亞工廠的敏捷生產線運送電芯樣本。Lyten投資超過10億美元在內華達州建造世界上第一座鋰硫超級工廠,年產能高達10 GWh。WEEK 1通用汽車將取消“Ultium”品牌,將使用的電池類型從三月圓柱電池擴展到磷酸鐵鋰和方殼電池。印尼與寧德時代成立合資企業,投資12億美元用于電池生產。WEEK 3WEEK 4Form Energy完成了4.05億美元的F輪融資,使其融資總額超過12億美元。WEEK 2來源
21、:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter10月重大事件重要事件|十月第17頁電池報告 2024|1 行業|Lyten從Northvolt旗下的Cuberg購買用于制造的資產。比亞迪的季度銷量首次超過特斯拉。沃爾沃將收購Northvolt電池合資公司。寧德時代宣布推出第二代鈉離子電動汽車電池,工作溫度低至-40C。WEEK 1寧德時代在固態電池項目中增加了1000名新的研發人員,開始試生產20Ah樣品。Northvolt申請破產;斯堪尼亞貸款其1億美元用于破產程序。WEEK 3WEEK 4比亞迪在中國電動汽車被征收100%關稅的情況
22、下,對加拿大的擴張計劃踩下了剎車。WEEK 2來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter本田為其專有的固態電池技術開設了一家示范工廠。11月重大事件重要事件|十一月第18頁電池報告 2024|1 行業|通用汽車將其在密歇根州蘭辛市一家電池廠的股份出售給其合資伙伴LGES,同時他們擴大了技術合作伙伴關系。Stellantis首席執行官Carlos Tavares因美國銷售額下降而提前辭職,但沒有任命繼任者。比亞迪推出基于該公司長刀片電池技術的鈉離子電池儲能電池。美國能源部宣布向FCA和Stellantis的合資企業StarPlus
23、 Energy提供70億美元的有條件承諾,在印第安納州建造一座電池工廠。WEEK 1Stellantis和寧德時代將投資43億美元在西班牙建造一座磷酸鐵鋰工廠進行生產?,F代宣布到2025年底生產固態電池,并計劃到2030年大規模生產。WEEK 3WEEK 4Coreshell推出商業規模的60安時電池;采用低成本冶金硅與磷酸鐵鋰正極相結合的技術。WEEK 2來源:Volta Foundations This Week in Batteries Newsletter12月重大事件重要事件|十二月第19頁贊助內容電池報告 2024|第20頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值
24、鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第21頁1 行業|電池報告 2024|正極活性材料材料加工電芯組件電芯制造系統組裝回收原材料電解質與隔膜負極活性材料鋰化學品天然石墨開采石墨合成與加工鎳、鈷化學品和前驅體材料鎳、鈷礦開采鋰礦開采電芯汽車主機廠儲能回收行業價值鏈|電池制造|大型公司*截至2024年12月的估計現有企業和/或上市公司(市值/估值超過10億美元)*第22頁1 行業|電池報告 2024|行業價值鏈|電池制造|初創企業和小型公司鋰金屬、電解質、隔膜負極活性材料材料
25、加工電芯組件電芯制造系統組裝回收原材料鋰礦開采鎳、鈷礦開采天然石墨開采鋰化學品鎳、鈷化學品正極材料前驅體石墨其他電池化學品正極活性材料極片鋰離子鈉離子固態與鋰金屬*截至2024年12月的估計初創公司和/或小型公司(估值超過3000萬美元)*第23頁1 行業|電池報告 2024|材料加工電芯組件電芯制造系統回收行業價值鏈|電池制造|初創企業和小型公司正極活性材料鋰化學品鋰離子(固態)電解質石墨正極材料前驅體其他組件固態工藝技術其他電池概念負極活性材料初創公司和/或大學衍生企業第24頁1 行業|電池報告 2024|行業價值鏈|價值鏈過剩過剩對生存構成挑戰:l 在中國,電動車和工業補貼已被縮減,新行
26、業標準旨在淘汰低質量產能l 這導致市場擁擠,供應鏈多個環節競爭激烈,價格戰屢見不鮮,一些公司在沒有訂單的情況下仍在生產l 在其他行業,例如光伏行業,這個故事最終導致了一波整合l 在世界其他地區,產能投資已超出當地需求,許多投資現在被取消、削減或推遲中國制造商有3個戰略選擇:1.在國內擁抱成本競爭,降價以保持市場份額2.專注于技術創新和供應鏈效率,以優化產品的成本和價值3.向海外擴展,那里競爭較少,有機會最大化利潤以抵消國內利潤縮減供應鏈的產能過剩導致了激烈的競爭和投資的回撤2024年中國部分行業的需求、生產和產能來源:Content&analysis provided courtesy of
27、CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.此處所指“需求”包含出口在內。材料與電芯的生產到其最終應用之間存在時間延遲。所有數據均已四舍五入至最接近的50單位。2024年12月的數據為部分預估。第25頁1 行業|電池報告 2024|來源:Content&analysis provided courtesy of 1 CRU Group(Distinguished Partner),2 BloombergNEF(Distinguished Partner);上圖顯示按所有權劃分的產量;下圖顯示按地區劃分的
28、產能。行業價值鏈|誰擁有供應鏈中國沒有顯著的電池原材料地質儲量,但公司已投資海外運營和國內加工產能這表現為在中游化學中間體和活性材料領域的主導地位垂直整合既是戰略優勢,也是成本優勢盡管美國FEOC規則促使一些企業減少其在中國的所有權比例,但許多非中國的上游和中游項目在2024年被削減,整體情況未發生變化中國的供應鏈主導地位導致了激烈的競爭環境,擠壓了非中國生產商中國對供應鏈的控制超越了其國界12第26頁1 行業|電池報告 2024|來源:Content&analysis provided courtesy of Cru Group(Distinguished Partner).For more
29、 information,visit https:/.GPM=gross profit margin.Box plot displays where 50%of the data points fall.行業價值鏈|戰略重點中國制造商正在追逐海外利潤和LFP市場潛力主要中國電池/正極前驅體生產商的當前戰略重點海外銷售對中國生產商來說顯著更有利可圖電池制造商從儲能系統中獲得更高利潤,但正極材料前驅體在承擔損失電池生產商 通過技術許可模式減少在美國市場的審查 與OEM在長期技術路線圖上加強合作 開發儲能、插電式混合動力車和商用車市場的產品 快速充電技術 通過化學體系和結構變化提高能量密度 財政支持
30、供應商以確保高科技材料正極前驅體生產商 在海外建設試點生產線以吸引OEM和電池客戶 從待重新開發場地收購現有項目和環境許可證 傳統三元材料生產商盡管利潤低,仍在多元化進入磷酸鐵鋰 擴展金屬精煉業務以消耗原材料 高壓實密度LFP正極材料 適用于BEV和PHEV的中鎳高壓正極材料 超高鎳正極材料前驅體用于固態電池 繼續磷酸錳鐵鋰開發第27頁1 行業|電池報告 2024|來源:Content&analysis provided courtesy of Cru Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.行業價值鏈|戰
31、略重點韓國公司在電池供應鏈中的角色長期:專注于垂直整合,擴展至磷酸鐵鋰體系和儲能系統,平衡與美國和中國的關系短期:在盈利能力和市場份額下降的情況下降低增長預期韓國公司一直依賴美國的IRA通貨膨脹削減法案來支撐他們的利潤韓國供應的純電動汽車在競爭中落后于中國對手加速垂直整合將正極材料前驅體生產帶回國內多樣化技術組合平衡美國要求和中國合作第28頁1 行業|電池報告 2024|來源:Content&analysis provided courtesy of Cru Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.行業價值
32、鏈|區域多樣化亞洲制造商正在調整他們的戰略,以捕捉海外市場,在這些市場中他們可以獲得更高的利潤歐洲和北美正在努力培育國內供應鏈,同時采取政策以減少對中國的依賴更高的成本和投資風險正在阻礙更大規模的海外投資因此,供應集群正在聚集在被視為低成本、低風險國家如韓國、摩洛哥和印度尼西亞,以供應主要市場集成供應鏈集群形成的地方機會風險中國以外主要新興供應鏈集群第29頁1 行業|電池報告 2024|來源:Content&analysis provided courtesy of Cru Group(Distinguished Partner).For more information,visit http
33、s:/.Profit margin data from CRUs compilation of company reports.行業價值鏈|盈利能力盈利能力在價值鏈中重新分配上游礦業和精煉商的利潤在2024年顯示出顯著的差異,因為價格達到了邊際生產者的成本水平。電池生產商繼續從原材料價格下跌中獲益。雖然垂直整合的中游生產商可以利用礦業和精煉的利潤來降低每單位電池管理系統的價格,但非整合生產商正因三元材料的需求放緩和出口客戶減少而遭受損失,市場份額正在下降。他們越來越多地淪為收費角色,利潤由電池制造商設定。磷酸鐵鋰生產商,尤其是非整合的,因激烈的競爭和電池生產商的強大議價能力而遭受更高的損失。中
34、國的電池管理系統和電池生產商通常比中國以外的公司擁有更高的利潤率,原因在于其成本競爭力。非集成中游生產商面臨盈利挑戰2024年第二季度毛利率及同比變化,%第30頁電池報告 2024|1 行業|行業價值鏈|收購與整合2024年見證了顯著的行業整合與收購,推動因素包括公司退出市場、在財務困境中尋求買家、進入新領域、擴展關鍵材料的供應鏈或提升生產能力。小松收購American Battery Solutions力拓以67億美元收購Arcadium Lithium,以增強其鋰業務。沃爾沃汽車通過行使Northvolt的贖回權完全收購Novo Energy。UltraLIFE收購Electrochem
35、Solutions,以加強醫療/工業解決方案。PureLithium收購Dimien資產,專注于釩正極材料。EnerSys收購Brentronics以生產軍用和工業電池。Arcadium Lithium以1100萬美元收購Li-Metal的知識產權和實物資產。沃爾沃收購Proterra的電池部門以增強電池組制造/組裝能力。Enerpoly收購Nilar以提升鋅離子電池生產能力,利用Nilar的生產線。LionVolt收購AMTE Power在蘇格蘭的電芯生產線。收購與整合第31頁1 行業|電池報告 2024|注意:非詳盡列表行業價值鏈|公司破產在2024年,電池行業面臨重大財務挑戰,導致幾起顯
36、著的破產和重組。多個因素導致來自中國的系統價格和性能下降,包括日益困難的西方國家的產能建設和投資環境的挑戰。在可擴展性和其鋅-溴流電池技術的成本以及鋰離子電池的競爭力方面面臨困難供應鏈問題,生產延遲和召回他們的Ocean車輛生產障礙,需求不足,以及與大型EV制造商競爭的困難,重新品牌為Nu Ride 在擴展運營方面的財務壓力導致關閉運營。高生產成本,質量問題,專業勞動力的獲取,以及電池市場的競爭(見深入分析)某些電池產品的需求下降和高債務水平=重組申請破產,指責籌資環境嚴峻和受阻的擴展制造計劃。在魁北克獲得債權人保護,并預計將在美國申請破產保護在2023年申請破產并于2024年因資金不足、戰略
37、規劃不當和缺乏經驗而解散。轉型為數據中心。因財務不穩定,官僚障礙,缺乏技術合作伙伴關系和規劃而失敗。公司破產第32頁1 行業|電池報告 2024|行業價值鏈|公司破產解讀Northvolt破產程序的時間線來源:Bloomberg,company releases,Debtwire債務結構估算來自彭博社(2024年1月19日)及公司公告。(1)non-recourse indicates that in the event of default at the entity level,the lender do not have the authority to pursue collatera
38、l from the parent company(Northvolt AB);(2)Per of the 2023 annual report filing;(3)Northvolts flagship battery gigafactory located in Skellefte,SwedenNorthvolt AB于11月21日申請破產保護。公司仍在運營,利益相關者繼續努力尋求解決方案寶馬取消了價值20億歐元的電池訂單宣布對業務進行戰略審查Northvolt的子公司ETT擴展(3)申請破產$3億由未披露的投資者提供給Northvolt AB作為救助融資,以便給公司更多時間穩定North
39、voltAB申請破產。流動性狀況變得嚴峻,僅剩幾周的流動資產彼得卡爾森辭去首席執行官職務$1億獲得的債務人持有融資高盛資產管理公司注銷$9億對Northvolt的投資任命馬庫斯丹格爾邁爾為NorthvoltETT的首席執行官市場營銷中期融資以在重組后提供資金支持。Northvolt的股東投票繼續運營,同時尋求財務救助挪威水電公司購買Northvolt的電池回收商的剩余股份2024年6月11月7月10月2025年1月12月Northvolt AB$50億無追索權PF綠色貸款(1)NorthvoltETT ABNorthvolt ETT Expansion AB 20個其他實體Northvolt
40、Drei來自德國政府的9億歐元補貼無追索權/有限追索權補貼公司 結構實體融資其他股權所有權(2)債務結構(2)第33頁1 行業|電池報告 2024|來源:Northvolt Sustainability Reports 2022 and 2023,Northvolt Production Numbers行業價值鏈|案例研究:NorthvoltNorthvolt啟動回收計劃3個工廠在開發中Ett建設RevoltHydrovoltAurora首個電池下線NOVOFemDrei首個客戶交付*2023年后未報告收入或現金流數據電池系統CubergSix鈉離子寶馬 20億訂單被取消Ett生產延遲Ett工
41、廠爆炸Northvolt在一個知識受限和資本密集的行業中的雄心勃勃的擴張戰略暴露了關鍵失誤:對核心業務領域缺乏關注導致資源過度分散和運營效率低下。每輪融資都伴隨著新的項目或產品發布,進一步稀釋了關注點并加大了能力壓力。嚴重的勞動力短缺加劇了挑戰,只有200名員工在管理三個正在開發的工廠。從2024年開始,利率上升的貸款結構要求嚴格執行,但由于競爭優先事項和勞動力支持不足而受到阻礙。Northvolt財務和生產執行問題第34頁1 行業|電池報告 2024|來源:Northvolt sustainability reports 2022,and 2023,and PitchBook.Exchang
42、e rate on March 10,2021 1 SEK=0.11791 USD行業價值鏈|案例研究:Cuberg收購直到現在,由于缺乏購買價格披露,Northvolt收購Cuberg的影響一直難以評估:購買價格(“現金折價”)為1120萬美元現金,包括債務承擔(“免除票據”)的1480萬美元,其中360萬美元為債務。股權(“以公允價值發行的股份”)和收益支付(“收益支付”)為非現金對價。2021年的年化現金損失為690萬美元,員工人數為56人。從2021年到2024年,Northvolt因收購Cuberg而產生的總現金損失預計為7800萬美元,該收購在破產公告前幾個月已關閉。Cuberg未
43、能交付可行的商業產品,未能成為該類別電池的領導者;Cuberg未能兌現為現有設施和設備提供即插即用鋰金屬生產線的承諾;Cuberg未能在其先進的研發計劃中為Northvolt的更廣泛運營提供支持。Cuberg 本可以在 Northvolt 的運營成功中發揮重要作用,但在破產前是早期的犧牲品。第35頁1 行業|電池報告 2024|行業價值鏈|案例研究:英國電池公司Britishvolt:未能達到里程碑=缺乏投資成立于2019年,Britishvolt公司的超級工廠計劃因公司低估了資本支出和投資者的需求而被擱置。最初的計劃是在英國諾森伯蘭建造一座30GWh的工廠,并獲得了包括來自英國政府的1億承諾
44、在內的25億美元資金承諾。創始人沒有電動車經驗,并未在2021年公司動工時確保完成諾森伯蘭工廠所需的38億資金。未能達到里程碑和過度支出導致資金困難:建設于2022年8月暫停,英國政府在2022年10月拒絕提前撥付3千萬的資金。英國電池公司于2023年1月進入管理,隨后在下個月被澳大利亞的Recharge Industries收購。2024202220212024年4月,重啟工廠建設的計劃失敗,諾森伯蘭地區的工廠以1.1億出售給了美國私募股權公司黑石集團,將被重新開發為數據中心。2023來源:Linked above to various news articles第36頁1 行業|電池報告
45、2024|來源:Linked above to various news articles行業價值鏈|案例研究:VARTAVARTA AG批準了一項財務重組計劃,獲得了保時捷的投資這家成立130年的德國公司負債累累,并于2024年6月根據德國公司穩定法(StaRUG)開始財務重組Varta生產多種電池技術,市場需求有所下降,但該公司的子公司V4Drive生產用于一些保時捷車輛的大型鋰離子電池由于重組,公司的股票在法蘭克福證券交易所以零價值退市,且其4.85億債務減少至2億公司的一位長期投資者和保時捷股份公司投資了6000萬,后者獲得了Varta AG 50%的股份和V4Drive子公司70%的
46、股份第37頁贊助內容電池報告 2024|第38頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第39頁電池報告 2024|1 行業|電池領域的投資涉及多個細分市場,這些市場包括化學材料、生產設備、軟件以及電池制造工廠等。至2024年,若干關鍵趨勢已逐漸顯現:融資環境放緩在2024年,風險投資(VC)與私募股權投資(PE)的籌資活動呈現出減緩的趨勢,這一現象主要歸因于大規模融資輪次(megarounds)數量的下降。相比之下,
47、在2020年至2023年期間,大規模融資輪次曾是市場活動的主要特點?;A設施的公共和私人資金來源大規模的債務融資和贈款支持了電池基礎設施的增長。2024年值得關注的債務融資包括:NorthvoltETT AB在1月的50億歐元綠色債券發行、Verkor在5月的13億歐元債券發行,以及ACC在2月的44億歐元債券發行。此外,政府貸款和贈款計劃繼續為資本密集型投資提供優惠條件。值得關注的交易包括美國能源部(DOE)向BlueOval SK提供的96億美元貸款、歐盟向ProLogium提供的15億歐元贈款,以及德國政府/歐盟向Northvolt Drei提供的9億歐元補貼。宏觀經濟趨勢與近期發展至2
48、024年,電池產業的投資格局顯著受到宏觀經濟因素的影響,這些因素包括現行的利率環境、政府政策支持以及地緣政治的緊張局勢。隨著行業增長速度的減緩,企業高層管理團隊更加注重資產負債表的穩健性,這導致了利潤表(P&L)表現的不振,進而使得公司層面的緊張狀況逐漸顯現。投資環境概述金融|投資趨勢|投資格局來源:https:/dealroom.co/guides/fbc-uk-battery-study-2024(1)截至7月4日年化風險投資資金金額風險投資輪次數(1)(1)第40頁電池報告 2024|1 行業|2022年的籌資活動顯著增加,為專注于氣候領域的投資引入了大量未分配資金(即“閑置資金”)。從
49、2022年至2024年上半年,閑置資金的持續增長揭示了投資者籌集資金的速度超過了他們實施氣候投資的速度,這主要是由于氣候基金在推出新基金時吸引了更多的資金。至2024年第三季度,閑置資金達到了930億美元的頂峰。然而,到了2024年第四季度,環境發生了轉變,投資者開始以高于籌集資金的速度來部署資本。投資者在資金配置的節奏上出現了減緩,2022年基金在兩年的時間里僅投入了其資本的43%,相比之下,2020年同期的基金資本投入率達到了60%。近期的基金汲取了過往投資的教訓,因此在選擇投資項目時表現得更為審慎,并且實施了更為嚴格的盡職調查程序。內容與分析由Sightline Climate(杰出合作
50、伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ Powder)及新增資產管理規模(AUM),2021-2024年至今(單位:10億美元)。第41頁電池報告 2024|1 行業|在不包括儲能領域的前提下,電池技術的投資額同比減少了74%,原因是能源和交通行業的電池相關投資被優先考慮分配給了核能和航空等其他領域。宏觀經濟和政策的不確定性進一步抑制了投資情緒,這包括美國通脹削減法案(IRA)資金的發放延遲、全球政治的不確定性以及資本成本的上升。內容與分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 電池技術風險投資與過往的繁榮時期相比,2024年的融資
51、環境更傾向于資本效率和以里程碑為導向的融資方式,眾多后期融資輪次融合了風險投資、政府補貼以及債務融資。按行業分類的電池技術投資按階段分類的電池技術投資第42頁電池報告 2024|1 行業|金融|投資趨勢|電池累計投資內容與分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 2024|1 行業|至2024年,儲能領域的投資實現了顯著的復蘇,與前一年相比增長了184%。這一增長主要得益于電網加固需求的上升以及國家容量計劃的慷慨激勵措施,這些計劃激勵了儲能設備的安裝。內容與分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問
52、https:/ 2024|1 行業|內容與分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ Energy就超過12億美元)。長時儲能(LDES)及非鋰化學儲能(如液流電池和鈉離子電池)逐漸受到關注,同時在制造和供應鏈本地化方面的投資也在增加。對長時儲能的興趣增加主要是因為鋰離子電池在電網加固應用中面臨挑戰,尤其是在需要超過10小時放電的場景中。第45頁電化學儲能移動儲能機械儲能電池儲能儲能-非特指電池報告 2024|1 行業|企業類別傳統電池企業鋰礦企業電池初創公司電動汽車初創公司(2)充電設施(1)關鍵驅動因素在2024年,電動汽車主機廠(EV
53、OEMs)對電池的需求增長呈現緩慢態勢,且表現出對混合動力電動汽車(Hybrid EVs)的偏好。盡管如此,新型電池產品的問世激發了行業的樂觀情緒,這些產品具有更高的能量密度和更低的成本自年初以來,鋰精礦(LCE)的現貨價格已下降約30%。由于鋰需求的疲軟,礦產商紛紛削減資本支出(CapEx)計劃,以調整其利潤表(P&L)電 池 制 造 企 業 的 資 本 性 支 出(CapEx)相對較高,同時客戶采購合同條款存在一定的不確定性在電動汽車市場需求低迷的背景下,尚未實現盈利的轉折點,同時遭遇經營上的挑戰。充電樁利用率低,存在不可預見的維護問題,且用戶體驗不佳。代表企業公募市場表現電動汽車(EV)
54、的需求持續受限,持續對電池公司在公共市場的表現產生負面影響。來源:CapIQ(2025年1月1日)指數按市值加權。(1)2024年8月,Tritum被Exicom收購;(2)Fisker于2024年3月退市金融|公共市場|2024年表現(自2024年1月1日起的百分比變化)傳統電池企業電池初創公司電動汽車充電電動汽車初創公司鋰礦企業第46頁電池報告 2024|1 行業|SPAC表現來源:CapIQ(2025年1月1日)(1)2023年1月,宣布殼牌將收購Volta(2)2023年11月,普羅特拉出售給沃爾沃和鳳凰汽車(3)2024年8月,Allego被Meridiam收購(4)2024年12月
55、,Lion Electric CCAA重組過程正在進行中(1)(2)(3)電動汽車行業的增長勢頭減緩、管理層發布的業績指引未能滿足預期,以及巨額的資本開支,對電池領域SPAC的市場表現產生了不利影響。除了一家公司之外,監測范圍內的所有電池相關股票交易價格均低于10美元的面值。相較于標普500指數,這些被追蹤的SPAC公司在2024財年的整體表現下跌約33%,而同期標普500指數則實現了約23%的增長。20202021202220242023(4)(相對于面值的表現)金融|公共市場|特殊目的收購公司(SPAC)表現第47頁電池報告 2024|1 行業|金融|交易|2024年主要交易稀釋性非稀釋性
56、注:方框的大小是按照2025年1月1日的匯率將其他貨幣換算成美元后得出的。該列表并未涵蓋2024年的所有交易(1)截至2024年9月8700萬美元8200萬美元|九月50億歐元|一月22億美元|一月13億歐元五月9.5億美元二月9.02億歐元一1月5.57億英鎊五月4.3億美元十二月4.05億美元十月3.75億美元 六月2.25億美元|一月2億美元|九月1.65億歐元|八月1.62億美元二月1.45億美元二月1.36億美元六月1.07億美元二月100歐元|三月$100百萬|八月8000萬美金|九月7800萬美元7500萬美元3.18億美元|10月4.91億美元十月11億美元三月30億美元(1)
57、美國能源部聯邦資金96億美元|十二月44億歐元|二月2024年選擇稀釋性和非稀釋性交易7500萬美元7300萬美元第48頁電池報告 2024|1 行業|來源:TechCrunch(1)截至2024年9月(2)美國能源部在2025年1月宣布向瑞維安提供69億美元美國能源部(DOE)在電池技術領域的聯邦資金支持金融|交易|聯邦資金電池價值鏈中美國能源部的選擇性貸款(1)5000萬美元5000萬美元5500萬美元1.25億美元1.5億美元6700萬美元2億美元1.5億美元1億美元SKI美國公司1.5億美元1.45億美元1.26億美元5000萬美元5500萬美元2.25億美元1.24億美元1億美元1.
58、66億美元1億美元6000萬美元2億美元1.5億美元SWA鋰2.25億美元1.66億美元1.98億美元截至2024年9月,美國能源部(DOE)已向電池技術領域投入超過三十億美元的資金,資金形式包括撥款和貸款。政府所提供的撥款與貸款對整個電池供應鏈起到了支持作用,涵蓋了從礦產開采至電池回收的各個環節。2024年,美國能源部最大的一筆資金支持是在12月末向BlueOval SK公司提供的,金額高達96億美元(2)。截至2025年1月,已逾160家來自不同領域的美國能源部申請者,尋求超過2000億美元的貸款資金。原材料分離與加工組件制造電池制造回收第49頁電池報告 2024|1 行業|私募資本市場投
59、資者金融|私募資本市場|引言自2021年1月起,超過300家專注于早期風險投資、企業風險投資、成長型股權投資、基礎設施投資以及私募股權的基金機構,共同管理著超過1500億美元的氣候相關私募資產(AUM)。(1)(1)Sightline Climate(杰出合伙人)。如果要了解更多信息,請訪問 https:/ VenturesSyensqo 風險投資第50頁電池報告 2024|1 行業|過去四年風險投資和企業風險投資基金的募資情況內容和分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問 https:/ 2024|1 行業|過去四年成長型股權投資/私募股權和基礎設施
60、基金領域的募資情況金融|私募資本市場|增長股權/私募股權和基礎設施基金自2021年至2024年,氣候資本結構逐步趨于成熟,資金階段的專業化與多樣性持續增強。早期基金逐步實現整合,成長型基金與基礎設施基金亦顯著擴展。目前,市場由價值560億美元的可部署資金引領,主要關注低風險、成熟的技術,這反映出資本配置正向更加紀律化和戰略化的方向轉變。這種在各個階段不斷增長的復雜性,確保了更健全的氣候技術生態系統,能夠應對更廣泛的技術和可擴展性挑戰。2021202220232024(1)2021202220232024(1)內容和分析由Sightline Climate(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪
61、問 https:/ 2024|1 行業|金融|私募資本市場|2024年新基金募集2024年新設立的基金注意:美元與歐元的轉換率為2025年1月1日于2024年宣布的,旨在氣候與能源轉型領域的資本配置額度超過了400億美元,共計96只新基金成立,相較于2023年創下的歷史記錄,減少了6%。(1)12億美元一月投資于氣候基礎設施3.35億美元一月早期成長階段的氣候領域15億美元二月低碳基礎設施100億美元二月全球能源轉型基金11億歐元二月專注于數字化和脫碳3億美元二月氣候技術領域27億美元八月投資于電力和能源基礎設施2.4億美元九月可持續基礎設施13.7億美元十一月可再生能源、電網和數據中心5億美
62、元十月氣候領域的基礎設施解決方案7億歐元十月投資于脫碳解決方案3億美元十月專注于氣候科技公司49億美元十月專注于氣候科技領域50億美元九月新興市場氣候基金14億美元四月投資于氣候首發基金3.06億美元四月投資于深度科技和硬件初創公司3.85億美元四月氣候創新領域30億歐元三月投資于氣候和健康領域3.05億美元五月脫碳解決方案3.5億歐元一月投資于科技和氣候初創公司7億歐元七月脫碳和可持續解決方案(1)Sightline Climate(杰出合作伙伴)。欲了解更多信息,請訪問 https:/ 2024|1 行業|注意:資金數字截至2024年1月金融|私人資本市場|聚焦2023年大型基金2023年
63、大型基金私募資本公告關閉/發布2023年春季2023年夏季2023年冬季2022年春季2023年夏季2023年夏季2023年春季2023年基金規模$40億N/A$10億$73億$15億$7億$10億委托協議 投資于多元化的全球收益和混合投資組合 專注于脫碳作為總體主題而不是特定資產類別 旨在解決資本市場在氣候和轉型融資方面存在的重大缺口 投資范圍包括擴展電池技術、電動汽車車隊電氣化和電動汽車充電、農業和鋼鐵脫碳 該基金的主要針對“氣候”,包括交通、食品和工業等部門的脫碳項目進行投資 專門為新興和發展中市場配置資本 支持 COP28 行動議程的四大關鍵議題:能源轉型、工業脫碳、可持續生活和環保技
64、術 投資于能源轉型、綠色交通、可持續燃料和可持續分子以及碳解決方案 對創新氣候解決方案的成長階段投資 基金的績效費取決于實現溫室氣體減排目標的能力重點關注能源、交通、工業和建筑等難以減排的行業,以便在未來十年實現大幅減排l為推動/促進可再生能源增長、交通電氣化、能源和資源高效利用以及碳排放管理/減少的公司提供成長資本l專注于能源轉型中的實物資產l專注于對成長階段公司的投資,這些公司將尋求共同避免或消除地球大氣中十億噸二 氧 化 碳 當 量(CO2e)的排放全球氣候新興市場轉型清潔能源轉型于2023年,規模達到或超過5億美元的大型基金,在基金總數中的占比大約為19%,然而在總資產管理規模(AUM
65、)中的占比卻高達約70%。1GT氣候基金第54頁電池報告 2024|1 行業|籌集金額(1)$40億$30億N/A$50億(2)$15億$7億$7.5億(3)基金投資一年后,2023年最大的氣候基金開始謹慎地部署資本。(2)代表TPG Rise Climate Fund II(3)目標為$10億,最終籌集$7.5億金融|私人資本市場|聚焦2023年大型基金全球氣候新興市場轉型清潔能源轉型來源:新聞稿,Sightline Climate(杰出合作伙伴);(1)一些基金規模已根據之前公布的金額進行調整1GT氣候l重新品牌定位為催化轉型基金。l目標是籌集50億美元資金?;?與電池相關的投資圖例仍在
66、籌款https:/www.bnnbloomberg.ca/investing/commodities/2024/12/19/blackrock-writes-down-flagship-renewable-fund-overhauls-leaders/基金12024年的投資除了一項專注于氣候投資的基金外,其余均已經獲得了與電池相關領域的投資收益。第55頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第56頁電池報告 2024
67、|1 行業|章節摘要-成本降低現在是電池價值鏈中的首要任務成本|摘要關鍵要點:電池制造商和汽車制造商將成本降低作為在利潤微薄和價格競爭激烈的市場中生存的主要機制。中國的電池價格現在已經低到足以推動深遠的需求,但只有最低成本的生產商才能生存。歐洲和北美的新制造商面臨基本制造效率和質量的多重障礙。鑒于此,西方電池行業仍然由亞洲現有企業主導。來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.目前電池制造成本的情況可以用生產商在價值鏈中
68、面臨的三個挑戰來描述:整個供應鏈的過剩產能導致投資回撤。由于利潤縮減和競爭加劇,成本降低的努力。保護主義上升和國內競爭驅動新市場的多元化。第57頁電池報告 2024|1 行業|2024年電池制造成本持續下降來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.LCE=Lithium Carbonate Equivalent.成本|2024年電芯成本自2022年以來,平均電池生產成本大幅下降,主要受材料價格暴跌,尤其是碳酸鋰,CAM,
69、和AAM的推動。低材料價格是由于過剩產能和供過于求所驅動的。最初成本降低是由于制造效率和電芯設計的逐步改進,但現在的工藝已經優化得如此之好,以至于例如,LFP成本緊密跟隨碳酸鋰的價格。第58頁電池報告 2024|1 行業|電池行業的過剩產能導致低銷售價格和利潤率縮減來源:Main content provided by BloombergNEF(Distinguished Partner),ICCSino(LFP cell spot price).Cell cost and price is based on a prismatic cell and excludes taxes.成本|電池行
70、業過剩產能隨著生產成本的下降,2024年中國制造的電池平均售價也有所下降這一現象的驅動因素是出現了大規模的過剩產能,生產的電池數量超過了消費需求這導致制造商為了保持競爭力和市場份額,以或低于生產成本的價格出售,推動價格降至新低過剩產能是2024年電池價格下降的最大驅動因素之一電池利潤空間正在被擠壓第59頁電池報告 2024|1 行業|電池包價格自2017年以來最大降幅來源:Content&analysis provided courtesy of BloombergNEF(Distinguished Partner).Note:historical prices have been updat
71、ed to reflect real 2024 dollars.Weighted average survey value includes 343 data points from passenger cars,buses,commercial vehicles,and energy storage.成本|電池包價格平均鋰離子電池組價格從2023年下降了20%,在2024年創下115美元/kWh的歷史低點。導致下降的因素包括:電芯制造過剩規模經濟和由于增量制造改進(如產量/質量)導致的基礎成本降低原材料和組件價格低采用低成本LFP電池電動汽車(EV)銷售增長放緩注意:價格在不同國家和應用領域
72、之間差異很大。體積加權平均鋰離子電池組和電芯價格分布第60頁電池報告 2024|1 行業|中國制造商如何實現超低生產成本?來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.Model is showing an EV(power)cell,prismatic,synthetic graphite anode成本|超低生產成本近年來,電池成本因三個主要領域到進步得到了緩解:1.制造卓越2.供應鏈效率3.技術創新#1 是所有公司的基
73、礎。#2 和#3 使頂級制造商在行業中獲得額外優勢。頂級制造商獨占鰲頭供應鏈效率與制造卓越密切相關第61頁電池報告 2024|1 行業|中國以外的成本更高,部分原因是固有劣勢來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.成本|中國以外的高成本中國以外的生產成本較高受以下因素影響:最初的產量較低和工廠自動化能源和勞動力成本的差異供應商要求的更高利潤進口關稅和原材料的地方溢價所有這些都可以得到緩解!新建超級工廠的產量和自動化最初
74、較低即使將一座最先進的中國工廠移植到歐盟/美國,能源和勞動力成本仍將影響經濟性模型參數:相同的產量,工廠自動化,材料利潤沒有進口關稅或材料的地方溢價地區平均能源價格本地生產的CAM和AAM第62頁電池報告 2024|1 行業|自動化和產量對美國成本競爭力至關重要來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.2024年美國LFP電芯制造成本模型,$/kWh成本|實現成本效益的路徑第63頁電池報告 2024|1 行業|電價和自動
75、化是歐洲工廠的關鍵來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.成本|實現成本效益的路徑2024年歐洲LFP電芯制造成本模型,$/kWh第64頁電池報告 2024|1 行業|電池困境-合資還是獨立發展?電池制造非常困難,需要低廢料率和高產量才能盈利。到目前為止,選擇獨立發展的新制造商很少能生存下來。與經驗豐富的生產商進行合資是最成功的策略。這對于快速降低提升產能時間并增加客戶對供應質量和可靠性的信心至關重要。盡管中國企業現在
76、越來越愿意與當地合作伙伴合作,但他們與中國政府一起正在努力避免關鍵技術知識的泄露。來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.Modeling an EV(power)cell with synthetic graphite anode.成本|合資的重要性合資可以縮短到達盈利到時間第65頁電池報告 2024|1 行業|LFP生產成本還有進一步下降的空間來源:Content&analysis provided courtes
77、y of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.Modeling an EV(power)cell with synthetic graphite anode.成本|LFP成本還有進一步下降的空間更便宜的原材料、優化電化學性能和對制造過程的漸進改進:2024年中國LFP電芯制造成本$/kWh第66頁電池報告 2024|1 行業|LxFP在成本上優于高鎳電池盡管鎳和鈷的價格下降,與LxFP和新型NMC相比,NMC 811仍然是最昂貴的化學體系。中鎳高壓NMC已成為高鎳NMC的低成本替代品,同時提供可
78、比的能量密度。由于缺乏昂貴的原材料和更高效的鋰利用率,LxFP系列在降低生產成本方面處于領先地位。高壓實密度LFP正極材料可能使電池成本降低多達3%,繼續推動現有化學品的漸進改進趨勢。來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.成本|化學品2024年中國平均電芯生產成本$/KWH第67頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法
79、律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第68頁電池報告 2024|1 行業|電芯及電池包制造|生產產出 目前仍存在嚴重的產能過剩,就中國而言,與需求相比,生產過剩 這就是LFP的市場份額高于最終使用需求的原因 大部分電池需求都是從亞洲進口的,因為中國以外的大多數超級工廠仍在擴建 該行業仍然是一個寡頭壟斷,前3家制造商占據了2/3的產出電池制造業進一步邁入每年太瓦時規模時代2024 年,全球鋰離子電池芯產量接近1.5 TWh59%4/5磷酸鐵鋰電池是動力電池是制造的在中國4/5來源:Content&analysis provided courtesy o
80、f CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.Battery production data from CRUs primary data collection,national industry associations,and manufacturer reports.December 2024 data is partially estimated.第69頁電池報告 2024|1 行業|電芯及電池包制造|生產本地化目前歐洲和北美的大部分電池供應來自亞洲進口。隨著時間的推移,電池在地區之間的貿易流
81、動正在減弱。電池生產將越來越多地本地化到使用它們的地方,因為:貿易政策 關稅隨著時間的推移而增加供應安全 汽車行業旨在避免供應中斷的重演成本和ESG 跨地區運輸笨重電池成本高且排放密集盡管其他地區正在加快生產基地的建設,中國仍將是最大的電池生產國。中國是電池出口中心,但生產正在本地化來源:Content&analysis provided courtesy of CRU Group(Distinguished Partner).For more information,visit https:/.Trade flows less than 1 GWh are not shown.Demand
82、Destination refers to where the battery is installed.Total GWh represents end-use demand and does not show overproduction of battery cells.第70頁1 行業|電池報告 2024|2418111122415232182652522620191671413310美國1 ABF,Tucson,AZ,(+15 GWh)2 Amprius Tech,Brighton,CO,(+5 GWh)3 Electrovaya,Jamestown,NY,(+1 GWh)4 遠景
83、AESC,Smyrn,TN,3 GWh5 遠景 AESC/寶馬,KY,(+30 GWh)6 遠景 AESC/梅賽德斯,Florence,SC,(+30 GWh)7 福特/寧德時代,Marshall,MI,(+20 GWh)*9 納米科技能源,待定,NV,(+6 GWh)8 FREYR,Newnan,GA,(+34 GWh)10 IM3NY,Endicott,NY,1 GWh,(+37 GWh)*11 KORE Power,Buckeye,AZ,(+12 GWh)12 LGES,Queen Creek,AZ,(+53 GWh)13 LGES,Holland,MI,5 GWh,(+20 GWh)1
84、4 Ultium Cells,LGES/GM,Lansing,MI,(+50 GWh)15 Ultium Cells,LGES/GM,Spring Hill,TN,35 GWh16 LGES/本田,Jeffersonville,OH,(+40 GWh)17 松下,DeSoto,Kansas,(+30 GWh)18 松下/特斯拉,NV,37 GWh,(+73 GWh)19 三星SDI/通用汽車,New Carlisle,IN,(+27-36 GWh)20(2個工廠)StarPlus Energy(三星SDI/斯特蘭蒂斯),印第安納州科科莫,(+33 GWh&+34 GWh)41424344452
85、728293031323321 SK,喬治亞州商業,22 GWh22 BlueOval(SK/福特),田納西州斯坦頓,(+45 GWh)23 SK/現代,喬治亞州巴托縣,(+35 GWh)24 特斯拉,加州弗里蒙特,10 GWh25 豐田,北卡羅來納州格林斯伯勒,(+30 GWh)26 LGES/現代,美國,(+30 GWh)27 Ultium Cells,LGES/通用汽車,俄亥俄州沃倫,41 GWh29 Forge Battery,北卡羅來納州羅利,(1-3 GWh)30 SAFT,佛羅里達州杰克遜維爾,(+5 GWh)31 特斯拉,奧斯丁,TX,6 GWh(+94 GWh)32 ONE,
86、貝爾維爾,MI,10 MWh(+20 GWh)33 國軒高科,曼特諾,IL,(+40 GWh)34 Lyten,圣荷西,CA,(+0.2 GWh)35 Lyten,里諾,NV,(+10 GWh)36(2個工廠)BlueOval(SK/福特),格倫代爾,KY,(+40 GWh&+40 GWh)37 Pomega,沃特伯勒,SC,(+6 GWh)38 Amplify Cell Tech,馬歇爾縣,MS,(+21 GWh)39 Statevolt,靠近鹽灘湖,CA,(+54 GWh)*40 Lyten,圣利安德羅,CA,(+6-10 GWh)加拿大41 LGES/斯特蘭蒂斯,溫莎,安大略省,(+49
87、.5 GWh)42 PowerOn,圣托馬斯,安大略省,(+90 GWh)43 Lion Electric,喬利埃,魁北克,(+5 GWh)*44 StromVolt,待定,魁北克,(+10 GWh)45 Northvolt Six,蒙特利爾,魁北克,(+60 GWh)46 Bluesolutions,蒙特利爾,魁北克,0.5 GWh47 Molicel,楓樹嶺,不列顛哥倫比亞省,(+2.8 GWh)*超級工廠建設跟蹤-1372 GWh的容量電芯及電池包制造|超級工廠|北美3435363839946北美在過去2-3年中經歷了顯著增長,這得益于IRA激勵措施然而,多個項目由于財務和政治問題而面臨
88、困境或仍然難以實現,包括對IRA未來的不確定性471737如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量 GWh)建設風險=(+額外 未來容量 GWh)*建設暫停/破產=(+額外未來容量 GWh)*40*total includes future¤t capacities;excludes plants with halted construction;takes the highest of future capacity ranges(if range exists)*note:sodium-ion excluded第71頁1 行業|電池報告 2024|電芯及電池包
89、制造|超級工廠|歐洲超級工廠建設跟蹤-1504 GWh的容量法國1 ACC,13 GWh,(+27 GWh)2 遠景/雷諾,(+30 GWh)3 Verkor/雷諾,(+50 GWh)4 輝能,(+48 GWh)5 Tiamat,(+5 GWh)德國6 ACC,(+40 GWh)*7 寧德時代,14 GWh,(+10 GWh)8 Leclanche,4.5 GWh9 Northvolt Drei,(+60 GWh)10 蜂巢能源,(+24 GWh)*11 蜂巢能源,(+16 GWh)*12 特斯拉,50 GWh,(+50 GWh)13 PowerCo,(+20 GWh)14 Cellforce
90、 Group,(+20 GWh)15 Customcells,(+未知 GWh)16 EAS,0.5 GWh意大利17 ACC,(+40 GWh)*18 ITALVOLT,(+45 GWh)*19 FAAM,0.35 GWh,(+8 GWh)葡萄牙20 中創新航(+45 GWh)荷蘭21 Eurocell,(+1 GWh)*瑞典22 Northvolt,16 GWh,(+44 GWh)*23 NOVO(沃爾沃),(+50 GWh)*匈牙利24 寧德時代,100 GWh25 億緯鋰能,(+28 GWh)26 三星SDI,40 GWh,(+10 GWh)27 SK,18 GWh,(+29.3 GW
91、h)28 欣旺達,(+未知 GWh)挪威29 Elinor,(+40 GWh)30 FREYR,(+29 GWh)*31 Morrow,未知 GWh(+42 GWh)32 Beyonder,(+10 GWh)芬蘭33 Finnish Minerals,(+60 GWh)西班牙34 遠景 AESC,(+50 GWh)35 PowerCo,(+60 GWh)36 Basquevolt,未知 GWh(+10 GWh)37 寧德時代/斯特蘭蒂斯,(+50 GWh)英國38 遠景 AESC,2 GWh,(+33 GWh)293022318137129383914332203435176105272634
92、2454418323621234039 Agratas/Tata,(+40 GWh)40 納米科技能源,(+未知 GWh)41 億緯鋰能,(+60 GWh)斯洛伐克42 國軒高科 Inobat,20 GWh,(+20 GWh)43 ElevenEs,(+48 GWh)波蘭44 LGES,90 GWh,(+25 GWh)捷克共和國45 MES,(+1.2 GWh)土耳其46 Siro,(+20 GWh)47 Maxxen,(+10 GWh)48 Pomega,2 GWh(+4 GWh)49 Reap Battery,(+5 GWh)50 Ottomotive,(+5 GWh)51 Ampherr
93、,(+2 GWh)52 Vestel,(+2 GWh)53 Inovat,(+1 GWh)54 Aspilsan,0.2 GWh(+0.8 GWh)46475 根據電池地圖,當前計劃的產能減少了473 GWh 由于市場需求疲軟、能源成本上升或組織問題,幾座超級工廠已被暫停。德國、瑞典和意大利尤其受到影響242511374143484951191415162850525354如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量 GWh)建設風險=(+額外未來容量 GWh)*建設暫停/破產=(+額外未來容量 GWh)*total includes future¤t capacit
94、ies;excludes plants with halted construction;takes the highest of future capacity ranges(if range exists)*note:sodium-ion excludedSource:All uncited factories are from Batteriezellproduktion:Europa gert ins Hintertreffen第72頁1 行業|電池報告 2024|印度1 Reliance,Gujarat,(+50 GWh)2 Amara Raja,Telangana,(+16 GWh
95、)3 Exide,Karnataka,(+12 GWh)4 Godi,Hyderabad,(+12 GWh)5 OLA,Tamil Nadu,(+100 GWh)6 TATA,Gujarat,(+10 GWh)7 Lucas TVS/24M,Thervoy Kandigai,(+10 GWh)8 Cyngi,Telangana,(+1.2 GWh)9 JSW/LGES,India,(+10 GWh)10 Mahanagar/IBC Inc.,Bengaluru,(+unknown GWh)越南11 國軒高科,Vung Ang,(+5 GWh)泰國12 GPSC,Map Ta Phut,(+10
96、 GWh)13 Amita Technology/Eve,Bang Pakong,(+4 GWh)14 NV 國軒高科,萊勇,(+8 GWh)15 24M/Novo+,萊勇,(+0.1 GWh)印度尼西亞16 寧德時代,Karawang,(+15 GWh)17 現代/LGES,Karawang,10 GWh(+10 GWh)馬來西亞18 億緯鋰能,Kedah,(+未知 GWh)19 三星SDI,Seremban,未知 GWh,(+16 GWh)20 Enovix,Seremban,(+未知 GWh)21 珠海冠宇,Seremban,(+未知 GWh)超級工廠建設跟蹤-437GWh(+5,796
97、來自中國)的產能電芯及電池包制造|超級工廠|亞洲1韓國22 三星SDI,Cheonan,未知 GWh,(+12 GWh)23 LGES,Ochang,21 GWh(+12 GWh)24 SK,Seosan,5 GWh25 Kumyang,Gijang,(+未知 GWh)日本26 Prime Planet,Himeji,日本,未知GWh,(+30 GWh)27 遠景 AESC,Kanagawa,2.6 GWh28 遠景 AESC,Ibaraki,(+18 GWh)29 松下,大阪,4 GWh30 松下,Uchida,10 GWh31 松下,Asonaka,(+未知 GWh)32 松下,群馬,(+
98、16 GWh)33 Electrovaya Tech,日本,(+未知 GWh)34 日產,日本,(+5 GWh)中國臺灣地區35 輝能,桃園,(+2 GWh)中國大陸地區請參見下一頁的“中國產超級工廠”23456111216182223242728293130813141517212019253310大亞洲正在經歷以下增長:一個新興的印度市場 中國制造商在低風險的東盟國家本地化以規避貿易壁壘 日本和韓國增強產能以滿足國內需求35如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量GWh)79263432*total includes future¤t capacities*n
99、ote:sodium-ion excludedSource:All uncited factories are from Batterieproduktion,India 1,India 2,Thailand第73頁1 行業|電池報告 2024|超級工廠建設跟蹤-5796 GWh的產能|第 1 部分 共 3電芯及電池包制造|超級工廠|中國(I)寧德時代1 寧德,253 GWh,(+27 GWh)2 宜賓,126 GWh,(+144 GWh)3 濟寧,(+180 GWh)4 洛陽,30 GWh,(+90 GWh)5 常州,118 GWh6 廈門,(+60 GWh)7 貴陽,30 GWh,(+30
100、 GWh)8 宜春,50 GWh9 肇慶,25 GWh10 廣州,12 GWh,(+6 GWh)11 北京,(+15 GWh)12 西寧,11 GWh中創新航13 廈門,20 GWh,(+40 GWh)14 常州,32 GWh,(+25 GWh)15 合肥,20 GWh,(+30 GWh)16 武漢,20 GWh,(+30 GWh)17 成都,20 GWh,(+30 GWh)18 江門,35 GWh,(+15 GWh)19 梅山,20 GWhLGES20 南京,139 GWh,(+6 GWh)比亞迪21 南寧,70 GWh22 徐州,15 GWh,(+45 GWh)23 煙臺,(+50 GWh
101、)24 重慶,35 GWh,(+10 GWh)25 長春,15 GWh,(+30 GWh)26 蕪湖,40 GWh27 貴陽,25 GWh,(+15 GWh)28 鄭州,(+40 GWh)29 西安,32 GWh30 鹽城,30 GWh31 濟南,30 GWh32 紹興,15 GWh,(+15 GWh)33 武漢,12 GWh,(+18 GWh)34 襄陽,10 GWh,(+20 GWh)35 西寧,24 GWh36 臺州,22 GWh37 長沙,10 GWh,(+10 GWh)38 蚌埠,10 GWh,(+10 GWh)39 滁州,5 GWh,(+15 GWh)40 福州,15 GWh41
102、深圳,14 GWh42 惠州,2 GWh217292772124351219378403316341316363214530253122112334202838152642104191839如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量GWh)中國仍然主導電池行業,但由于產能過剩,新項目的進展已放緩。像國軒高科和贛鋒這樣的公司通過確保上游供應鏈來緩解這一問題,而其他公司則轉向能源存儲以抵消疲軟的EV電池市場。*total includes future¤t capacities*note:sodium-ion excluded來源:New Energy Terminal
103、第74頁1 行業|電池報告 2024|超級工廠建設跟蹤-5796 GWh 的產能|第 2 部分 共 3 部分電芯及電池包制造|超級工廠|中國(II)國軒高科43 合肥,14 GWh,(+44 GWh)44 安慶,30 GWh,(+10 GWh)45 柳州,15 GWh,(+15 GWh)46 宜春,10 GWh,(+20 GWh)47 南京,28 GWh48 六安,15 GWh,(+10 GWh)49 唐山,10 GWh,(+10 GWh)50 滁州,10 GWh,(+10 GWh)51 青島,3 GWh蜂巢能源52 常州,18 GWh,(+47 GWh)53 成都,31.5 GWh,(+28
104、.5 GWh)54 湖州,15 GWh,(+15 GWh)55 達州,(+30 GWh)56 遂寧,20 GWh,(+9 GWh)57 馬鞍山,28 GWh58 上饒,24 GWh59 鹽城,22 GWh60 南京,15 GWh欣旺達61 金華,50 GWh62 南昌,36 GWh,(+14 GWh)63 棗莊,24 GWh,(+26 GWh)64 宜昌,20 GWh,(+10 GWh)65 南京,18 GWh,(+12 GWh)66 德陽,20 GWh億緯鋰能,SK ON67 荊門,146 GWh,(+43 GWh)68 成都,20 GWh,(+50 GWh)69 鹽城,10 GWh,(+3
105、0 GWh)70 沈陽,(+40 GWh)71 惠州,24 GWh72 曲靖,23 GWh73 南通,10 GWh74 玉溪,(+10 GWh)75 常州,7.5 GWh瑞浦蘭鈞76 嘉興,12 GWh,(+61 GWh)77 溫州,26 GWh,(+24 GWh)78 佛山,15 GWh,(+17 GWh)79 重慶,(+30 GWh)80 柳州,10 GWh,(+10 GWh)海辰儲能81 重慶,28 GWh,(+33 GWh)82 廈門,45 GWh83 菏澤,(+30 GWh)遠景能源84 十堰,20 GWh,(+20 GWh)85 鄂爾多斯,10.5 GWh,(+20 GWh)86
106、滄州,10 GWh,(+20 GWh)87 無錫,5 GWh,(+15 GWh)楚能新能源88 孝感,60 GWh,(+90 GWh)89 宜昌,40 GWh,(+110 GWh)90 武漢,10 GWh,(+40 GWh)鵬輝能源91 衢州,11 GWh,(+36 GWh)92 青島,(+36 GWh)93 烏蘭察布,(+11 GWh)94 柳州,10.5 GWh95 宣城,(+10 GWh)96 常州,3 GWh,(+4 GWh)97 珠海,未知 GWh98 駐馬店,未知 GWh贛鋒鋰業99 重慶,(+44 GWh)100 呼和浩特,(+20 GWh)101 襄陽,(+20 GWh)102
107、 新余,13 GWh,(+6 GWh)103 東莞,(+10 GWh)104 南昌,(+10 GWh)孚能科技105 贛州,37 GWh,(+12 GWh)106 廣州,15 GWh,(+15 GWh)107 鎮江,24 GWh108 昆明,(+24 GWh)1128380101541005679997163497285737410867905984518682667755696489878868538110610378484446707510750105479652601119445929165436157957693104102派能科技109 揚州,8 GWh110 合肥,5 GWh,(+
108、5 GWh)三星SDI111 西安,未知 GWh松下/PPES112 大連,15 GWh6258如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量GWh)1101099897中國仍然主導電池行業,但由于產能過剩,新項目的進展已放緩。像國軒高科和贛鋒鋰業這樣的公司通過確保上游供應鏈來緩解這一問題,而其他公司則轉向能源存儲以抵消疲軟的動力電池市場。*total includes future¤t capacities*note:sodium-ion excluded來源:New Energy Terminal第75頁1 行業|電池報告 2024|超級工廠建設跟蹤-5796 GW
109、h 的產能|第 3 部分 共 3 部分電芯及電池包制造|超級工廠|中國(III)多氟多113 南寧,5 GWh,(+20 GWh)114 焦作,11.5 GWh吉利,耀寧115 贛州,12 GWh,(+30 GWh)116 衢州,24 GWh117 唐山,(+24 GWh)118 鷹潭,5 GWh,(+15 GWh)119 宣城,15 GWh120 鹽城,6 GWh,(+6 GWh)121 岳陽,(+12 GWh)122 杭州,(+12 GWh)123 重慶,(+12 GWh)124 鎮江,3 GWh,(+6 GWh)125 上饒,3 GWh,(+3 GWh)奇瑞126 蕪湖,6.25 GWh
110、,(+20.75 GWh)廣汽/因湃電池127 廣州,12 GWh,(+24 GWh)力神128 滁州,22 GWh,(+20 GWh)129 天津,4 GWh,(+26 GWh)130 無錫,(+24 GWh)131 青島,4 GWh,(+10 GWh)德賽電池132 長沙,6 GWh,(+14 GWh)天能集團133 湖州,9 GWh,(+17 GWh)134 馬鞍山,3 GWh,(+17 GWh)雙登集團135 襄陽,2.8 GWh,(+7.2 GWh)136 臺州,2 GWh,(+4 GWh)天弋能源137 蕪湖,4 GWh,(+11 GWh)昆宇電源138 滁州,(+20 GWh)1
111、39 南通,(+12 GWh)140 常德,4.5 GWh,(+5.5 GWh)141 東營,2 GWh,(+4 GWh)142 大理,3 GWh,(+3 GWh)海四達143 長沙,(+30 GWh)144 南通,5.7 GWh,(+4 GWh)145 珠海,(+6 GWh)遠航錦鋰146 鹽城,5 GWh,(+10 GWh)圣陽股份147 泰安,2 GWh,(+2 GWh)利維能148 滁州,4 GWh,(+6 GWh)星恒電源149 滁州,5.6 GWh,(+4 GWh)150 蘇州,2.2 GWh中比新能源151 南京,2 GWh,(+18 GWh)152 大連,1 GWh,(+1 G
112、Wh)153 商丘,0.5 GWh比克154 鄭州,4.5 GWh,(+30 GWh)155 福州,2 GWh,(+11.5 GWh)156 深圳,3.5 GWh珠海冠宇157 德陽,(+25 GWh)158 重慶,(+15 GWh)159 嘉興,2.5 GWh,(+10 GWh)??松履茉?60 綿陽,6 GWh,(+12 GWh)161 鹽城,(+18 GWh)162 珠海,(+18 GWh)163 大理,(+18 GWh)榮盛盟固利164 南京,(+30 GWh)165 天津,6.3 GWh,(+9.2 GWh)166 北京,0.5 GWh衛藍新能源167 湖州,2 GWh,(+20
113、GWh)168 淄博,6 GWh,(+14 GWh)169 北京,(+8 GWh)170 深圳,(+0.6 GWh)171 常州,0.2 GWh中國仍然主導電池行業,但由于產能過剩,新項目的進展已放緩。像國軒高科和贛鋒這樣的公司通過確保上游供應鏈來緩解這一問題,而其他公司則轉向能源存儲以抵消疲軟的EV電池市場。128129130131133134132166165180169168161136144176173167175137148179135174156145178160172143171146147157158159138139142140141113114清陶172 成都,(+15 G
114、Wh)173 蘇州,0.7 GWh,(+10 GWh)174 宜春,1 GWh175 臺州,(+0.5 GWh)176 上海,(+0.5 GWh)太藍新能源177 淮南,(+10 GWh)178 重慶,0.2 GWh,(+2 GWh)恩力動力179 滁州,(+10 GWh)180 北京,0.2 GWh,(+2.8 GWh)如何閱讀此地圖基本格式=當前容量 GWh,(+額外未來容量GWh)163127162170115116122125118155121152154153149117123177150151164126119124120*total includes future¤t
115、 capacities*note:sodium-ion excluded來源:New Energy Terminal第76頁電池報告 2024|1 行業|2024年數據材料供應商-市場份額細分電芯及電池包制造|供應商|活性材料負極負極正極BTR新能源凱金紫宸杉杉集團翔豐華中科星城浦項昭和電工三菱化學斯諾其他湖南裕能(LFP)德方納米(NCM)湖北萬潤ECOPRO容百鋰電龍蟠科技廈鎢榮輝比亞迪天津巴莫其他電解液天賜新宙邦國泰華榮比亞迪電池三菱化學恩智浦中央硝子東莞杉杉Soulbrain東華Etec其他隔膜恩捷股份星源材質中鋰新材料SKIET旭化成明珠東麗W-ScopeCelgard珠海冠宇其他活
116、性材料市場份額中國繼續主導活性材料市場。正極行業比其他行業 更為擁擠,擁有許多小型參與者。來源:Fraunhofer ISI-Tim Wicke,Researcher第77頁電池報告 2024|1 行業|RossDelta ModTechOwensDURRWirtzBWDigatronCoesiaComauMpacConvergixGROBPEC來源:Ross,Wirtz Manufacturing,DURR,barryWehmiller,Delta ModTech,Owens Design,Convergix,Comau,Mpac,GROB,Coesia,PEC Corp,Digatron
117、Systems-非詳盡列表主要設備制造商-美國電芯及電池包制造|供應商|設備制造商*美國子公司-在美國制造*工藝區域合漿涂布輥壓分切堆疊卷繞入殼注液化成脫氣老化測試/分級工藝區域第78頁電池報告 2024|1 行業|TSICISKGAPNTmPlusETSCowin/TopHanwhaHanaWonikDA TechMOTSNF電芯及電池包制造|供應商|設備制造商主要設備制造商-韓國工藝區域合漿涂布輥壓分切堆疊卷繞入殼注液化成脫氣老化測試/分級工藝區域Sources:TSI,CIS,KGA,PNT,mPlus,ETS,Cowin Tech Top Material,Hanwha Momentu
118、m,Hana Technology,WonikPNE,DA Technology,MOT,SNF-Non exhaustive list第79頁電池報告 2024|1 行業|理奇宏工軟控GMK尚水贏合利元亨先導嘉拓海目星博眾航科恒翼能電芯及電池包制造|供應商|設備制造商主要設備制造商-中國工藝區域合漿涂布輥壓分切堆疊卷繞入殼注液化成脫氣老化測試/分級工藝區域Sources:AutoRich,Ongoal Technology,Mesnac,GMK,Shangshui,Yinghe Technology,Lyric,LEAD,KATOP,Hymson,Bozhon,Hangke Tech,HYN
119、N-Non exhaustive list第80頁電池報告 2024|1 行業|電芯及電池包制造|生命周期評估如今整個電池價值鏈必須了解其碳足跡(GWP)即使是小型私人公司也必須了解其GWP,以便能夠 響應客戶的信息請求范圍1-3(正式,ISO 14040)范圍4-避免的排放(非正式)來源:GHG Institute(Scope 1-3,Scope 4)第81頁電池報告 2024|1 行業|制造足跡的演變LGES在密歇根州荷蘭市的案例研究模塊化設計-簡化的物料流委托:202420 GWh臨時設計-多轉角物流路徑委托:20115 GWh電芯及電池包制造|制造流程圖|足跡演變在早期的超級工廠中,通
120、常使用多轉角的工廠設計以節省空間,但在當前的生產環境中,使用線性設計以提高效率和可擴展性啟動(10 GWh)來源:City of Holland,Michigan,USA第82頁電池報告 2024|1 行業|制造過程組-先進的 20 GWh 軟包生產線化成脫氣老化老化輥壓與分條注液包裝涂布/烘干合漿電芯及電池包制造|制造流程圖|過程組目前使用的許多模型和制造指標基于早期的GWh規模工廠,使用過時的估算請查看當前一代基于 LGES 設施(先進的)的設施指標涂布/烘干合漿堆疊/卷繞輥壓與分條干燥發貨測試來源:City of Holland,Michigan,USA第83頁電池報告 2024|1 行
121、業|合漿涂布輥壓分條堆疊/卷繞包裝注液化成脫氣老化測試/分級/發貨面積(平方英尺)面積/GWh(平方英尺)面積%溫度露點潔凈室等級96334481710%22+/-2C/ISO 8134867674314%22+/-2C半干燥 5 到-5CISO 74816724085%22+/-2C半干燥 5 到-5CISO 7-ISO 84816724085%22+/-2C半干燥 5 到-5CISO 7-ISO 8115601578012%22+/-2C干燥-40 到-50C最低 ISO 7115601578012%22+/-2C干燥-40 到-50C最低 ISO 796334481710%22+/-2C
122、額外干燥-50 到-70C最低 ISO 73853419274%22+/-3C/4816724085%22+/-3C/125234626213%22+/-3(HT 30-50)C/96334481710%22+/-3C/電芯及電池包制造|制造流程圖|設施指標設施指標-20 GWh 軟包電池,美國-1,919 X 502=963,338 平方英尺工藝區域來源:VDMA,City of Holland(LGES)第84頁電池報告 2024|1 行業|資本支出$55-127百萬/GWh電池容量 方形:1-200+Ah 軟包:1-100+Ah21700:3-6 Ah4680:15-25 Ah人力/GW
123、h每 GWh 創造 175 個工作崗位廢料(增加)15-30%廢料仍然是關鍵問題,主要由于電極生產和缺乏培訓有關提高產量和減少廢料的解決方案,請參見軟件解決方案和質量保證/質量控制硬件解決方案制造流程圖-概述電芯及電池包制造|制造流程圖*Graphics courtesy of LG Energy Solution.Reproduced with permission.來源:LG Energy;VDMA;Faraday Institution;Mastering Ramp-up of Battery Production,Fraunhofer第85頁電池報告 2024|1 行業|合漿 漿料是通
124、過混合活性材料、粘合劑和溶劑制成的這三者之間的不同組合對涂布和干燥有很大影響壓延電極被致密化到目標值涂布與干燥電極漿料被涂布到當前集流體上,54%電極生產成本所有其他工藝步驟都依賴于此步驟的質量。切割與缺口處理電極被切割成單個段未涂布區域被切割出去留下將要接地的部分在這里,確定電極質量和密度是很重要的挑戰漿料質量(分散不均)真空干燥去除剩余溶劑挑戰電極篇廢料;材料的物理損傷挑戰加工時間;利用率損失;難以測量質量并獲取質量指標挑戰邊緣質量(常發生毛刺缺陷-危險),難以快速檢查;工具磨損;任何工藝中最低的OEE,因為難以自動化挑戰加工時間;占地面積;需要12-24小時總制造成本的袋式薄膜速度圓柱形
125、薄膜速度廢料率39%50-80米/分鐘20-30米/分鐘5%來源:LG能源;BCG制造過程圖-1.電極生產電芯及電池包制造|制造過程圖*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。第86頁電池報告 2024|1 行業|干電極技術-制造部署與合作伙伴關系的時間線來源:韓國先驅,Autoevolution,三星SDI,Anaphite,AM Batteries電芯及電池包制造|制造過程圖|新工藝2024年8月特斯拉生產了一輛配備內部干式正極和干式負極4680電池的Cybertruck使其成為一款全干電極車輛。2024年9月三星SDI在天安工廠完成了“干式電動車生產線”,這是干電極技術的試點生產線,并開
126、始試點生產。在2024年,干電極技術的勢頭迅速增長,既有成熟的行業巨頭,也有雄心勃勃的新興企業推動下一代電池創新的邊界。從大規模試點生產線到大膽投資、新伙伴關系和突破性產品發布,這一年絕不平靜為重新定義鋰離子生產的未來奠定了基礎,展開了一場激烈的競爭。2024年7月LG能源解決方案計劃在今年年底之前完成其干電極工藝的試點生產線,并在2028年前實現系列生產。2024年10月Anaphite在A輪融資中籌集了1370萬美元,以商業化其干電池電極材料制備工藝。2024年12月AM Batteries Inc.獲得了來自芝浦機械株式會社(前身為東芝機械)的投資,以擴大電極生產的干噴涂工藝。注意:非詳
127、盡第87頁電池報告 2024|1 行業|來源:LG能源;BCG;RWTH PEM軟包成型通過壓制薄膜來制作外殼層壓&堆疊/纏繞層壓:層壓層以保持位置完整性堆疊:堆疊電極和隔離層。請注意卷袋式電池也存在。電解液注入通過計量分配將電解液填充到電極口袋 中標簽焊接標簽通過超聲波焊接到卷芯上挑戰角落開裂挑戰箔損傷;涂層附著力挑戰負極和正極片的定位精度(對齊);速度(影響定位)挑戰電池中電解液的投放和分配精度;密封縫中無電解液殘留;密封完整性總制造成本的速度廢料率20%2-20件/分鐘5%制造過程圖-2.電池組裝-軟包電池電芯及電池包制造|制造過程圖*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。第88頁電池
128、報告 2024|1 行業|卷繞與極耳焊接繞制正極、負極和兩個隔離卷。將鋁和銅極耳分別焊接到正極和負極上。速度:30件/分鐘電解液注入電解液被注入真空罐中。罐子被加壓以加速電解液的吸收然后密封極片卷被放入圓柱形罐中 然后通過焊接固定。高速機械變形過程速度:300-600 件/分鐘挑戰負極、正極、隔膜對齊;制帶、貼帶、切割精度;焊接質量(可能引發安全問題)挑戰金屬污染制帶成型與入殼挑戰由于密度導致的電解液吸收;電解液的聚集物理檢查通過CT和/或X射線,分析電芯以檢測潛在缺陷。挑戰分析速度不允許實時分析脫氣/預充電可選過程以去除氣體挑戰廢氣處理在密封和折疊步驟中避免殘留氣體總制造成本的廢料率20%5
129、%*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。制造過程圖-2.電池組裝-圓柱電池電芯及電池包制造|制造過程圖來源:LG能源;BCG;RWTH PEM第89頁電池報告 2024|1 行業|來源:寧德時代,亞琛工業大學PEM挑戰負極、正極、隔膜對齊挑戰由于密度導致的電解液吸收;電解液的聚集挑戰蓋與罐對齊,錯過的激光焊接點挑戰產量和質量挑戰負極和正極接線對齊Z-疊片繞制正極、負極和兩個隔膜卷。將鋁和銅接線分別焊接到正極和負極上。速度:30件/分鐘預焊接與修整正極和負極接線對齊并進行超聲波焊接。速度:18-20個零件/分鐘蓋與罐焊接罐與蓋的點焊由激光源完成,隨后進行蓋與罐的完整激光焊接。電解液注入電解液
130、被注入真空罐中。罐被加壓以加速電解液的吸收,然后密封。預充電與成型在填充后進行預充電,并將電池保持在室溫老化,然后進行成型和分級過程總制造成本的廢料率20%5%挑戰吞吐量熱壓熱壓機的工作原理是通過施加熱量和壓力來實現電池組件之間的強大和可靠的結合。速度(停留時間):10秒/單位挑戰不均勻應力、毛刺問題和粉末損失卷繞方型通過控制速度、張力等將切割的正極、負極和隔膜一起卷繞。速度:30件/分鐘制造過程圖-2.電池組裝-方殼電池電芯及電池包制造|制造過程圖*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。第90頁電池報告 2024|1 行業|疊片與卷繞由于較低的內阻,具有更高的能量密度和熱管理能力。不易膨脹
131、和核心崩潰??啥ㄖ?以適應獨特的形狀因素,如電動車和航空航天。改進包裝效率 以適應矩形模塊,最大化電池組中的體積利用率。疊片優點成熟、成熟的技術,具有較低的生產成本。高生產速度和可擴展性,適合大規模生產。卷繞由于精確的層對齊和索引運動,生產速度較慢。由于復雜的制造設備,成本較高。在大規模生產中可擴展性有限。由于需要額外切割,可能出現故障(毛刺、分層等)。弱點由于卷層邊緣的空隙,能量密度略低。由于卷繞后的形狀影響,方殼電池的系統利用率較低。在高放電率下容易出現局部熱點。對電動汽車和固定式能源存儲系統的需求上升,突顯了疊片的高密度優勢。自動化和機器人技術的進步使疊片變得更具成本競爭力。機遇乘用車和
132、商用電動汽車以及消費電子產品的低成本受歡迎程度支持了增長。熱管理解決方案的創新,例如關閉分隔器,可能解決熱散發的局限性。競爭技術,如混合疊片繞組技術,可能會降低其在精度方面的獨特性。與繞組相比,有限的可擴展性可能會阻礙其在大眾市場的采用。威脅新興電池格式,如固態電池,可能需要新的制造范式。來源:Tycorun,Bonnen Batteries,評估鋰離子軟包電池的制造質量應用增長最快的解決方案,像比亞迪(刀片電池)和蘋果正在采用它用于高C率應用(由于較低的內阻)最穩定的技術,像寧德時代和特斯拉這樣的公司以及商業高產量制造商廣泛利用這種技術,因為它具有可擴展性和較低的成本。電電芯芯及及電池包電池
133、包制造制造|制造過程圖制造過程圖|新工藝這兩種技術有什么不同?疊片涉及將電極和分隔器疊片成精確的層,層層疊加形成一個平坦的電池。這些可以是分開的切割層或一個連續的電極。該過程實現了高能量密度和精確的結構穩定性,使其非常適合需要緊湊的高性能電池的應用,如電動汽車(EVs)和航空航天系統。卷繞,或稱為果凍卷過程,涉及將電極和隔離層卷成圓柱形或方型結構。由于其速度和可擴展性,廣泛應用于消費電子和電動工具的大規模生產。最近的創新包括混合技術,如層壓卷繞和Z疊片,結合了疊片和卷繞,以優化能量密度,同時保持制造效率。疊片過程中的自動化也提高了生產速度,縮小了與卷繞技術之間的差距。a)卷繞;b)疊片第91頁
134、電池報告 2024|1 行業|來源:LG能源;BCG;RWTH PEM充電與放電電化學激活。SEI在負極上形成排氣僅限軟包。老化過程中形成的氣體在真空室內被切斷(犧牲氣體袋)。老化電池在一致的溫度和濕度下存儲以允許潛在污染的腐蝕機制充電,放電與老化前面的過程會重復進行質量 控制生產線末端檢查-容量、電阻、電壓等,以及外觀挑戰由于所需時間長導致的低通量;火災(大多數工廠火災發生在這里)挑戰電池內部的殘余氣體;密封質量;通量(大量額外的資本支出)挑戰處理時間,通量;工廠占地面積挑戰吞吐量挑戰外觀和容量的變化;產量總制造成本的時間廢料率41%5-25天9%制造過程圖-3.化成電電芯芯及及電池包電池包
135、制造制造|制造過程圖制造過程圖*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。第92頁電池報告 2024|1 行業|來源:LG能源;RWTH PEM連接電芯電芯在表面清潔后連接挑戰表面清潔;焊接質量;電芯到電芯匹配電池包組裝模塊被放入電池包中并連接應用BMS電池管理系統被應用于電池包模塊化電芯被附加到模塊外殼上挑戰由于放置造成的損壞(主要是軟包電池);由于模塊的質量和尺寸需要大型機械,且在高電壓下的安全性挑戰確保電纜靈活性,電芯處理挑戰BMS的正確接線和集成最終測試進行一系列電氣測試,包括充放電循環,以確保最高質量挑戰測試序列、結果和接受的限制因制造商而異,導致缺乏標準化最終集成電池組隨后用于電動汽
136、車(EV)和電池儲能系統(BESS)挑戰電池組與電動汽車或電池儲能系統的其他組件的集成電電芯芯及及電池包電池包制造制造|制造過程圖制造過程圖制造過程圖-4.電池包組裝*圖形由LG能源解決方案提供。經許可轉載。第93頁電池報告 2024|1 行業|來源:Mastering Ramp-up of Battery Production,Fraunhofer(Both Figures)電電芯芯及及電池包電池包制造制造|質量保證質量保證/質量控制質量控制|介紹大規模生產具有挑戰性-減少廢料是與中國競爭的必要條件所有電池制造商都必須掌握出色的運營以匹配行業領導者寧德時代?,F有的和正在開發的制造生產類的數據
137、自動化收集和分析技術集應是主要解決方案。運營多年中的廢料率廢料成本第94頁電池報告 2024|1 行業|涂層過程中可能發生的主要缺陷和電極干燥來源:Mastering Ramp-up of Battery Production,Fraunhofer(Both Figures but with internal edits*);(2)High-Potential Failure Analysis,Sotto;Detecting the foreign matter defect in lithium-ion batteries.,Pan et al.電電芯芯及及電池包電池包制造制造|質量保證質量
138、保證/質量控制質量控制|介紹電芯制造問題-電極制造困難電芯生產的每一步都面臨挑戰,但有些步驟,如涂布、干燥和分切則存在顯著更高的缺陷風險。該熱圖展示了這些關鍵區域,突出了它們的缺陷可能性。表面缺陷體積缺陷團聚物針孔污染不均勻的涂層負載厚邊固體成分的緊密聚集簇電極涂層中的微小孔或缺失點外來物質的雜質涂層應用不均勻槽模在橫向網狀輪廓上的優化不良隔膜的機械故障;局部阻抗上升和容量損失可能會影響電池性能,因為存在局部區域的容量平衡問題,潛在的鋰沉積可能導致電池快速退化和內部短路(ISC),導致高壓失效(2)電極的非均勻孔隙率;電池內部的容量平衡問題,潛在的鋰沉積不均勻的壓延,導致電極皺紋,進而導致電池
139、故障描述影響在爬升階段產生最多廢料污染發生,導致電池故障(與大規模生產最相關)第95頁電池報告 2024|1 行業|在質量保證/質量控制中的投資:-在工業4.0時代的硬件和軟件可提高爬升和產量工業4.0是“制造業數字化的下一個階段”,由技術、數據和連接性的進步驅動。其變革潛力在于整合尖端工具和系統以創造更智能、更高效的生產環境。以下是受工業4.0影響的幾個關鍵制造質量保證/質量控制領域,每個制造商都應考慮:來源:工業4.0的崛起及其對計量學的影響,什么是工業4.0、第四次工業革命和4IR?先進技術和硬件:傳感器和硬件現在被設計得更加緊湊、準確和可靠,使得更廣泛、更快速的數據收集具有更高的精度。
140、智能和在線設備:物聯網(IoT)使得實時數據收集、集成和監控成為可能。它還允許適應性(例如重新校準)。機器學習和自主決策:人工智能/機器學習正在推動令人難以置信的檢測設備和軟件的發展,這些設備和軟件利用預測分析來自動化決策,提高產量和質量??勺匪菪?先進的設備和軟件使得生產線上的可追溯性成為可能,這是加速產能提升和通過早期識別缺陷和良率問題來減少廢料的關鍵。一切都是相互關聯的。每個過程步驟都會影響下一個。集成和可追溯性是關鍵。其他先進行業如半導體已經接受了這一轉變,投資數十億用于質量保證/質量控制和先進分析。電芯及電池包制造|質量保證/質量控制|介紹第96頁電池報告 2024|1 行業|電芯及
141、電池包制造|質量保證/質量控制|工具一些核心在線測量以跟蹤質量-按工具顏色編碼來源:對多個工具供應商的研究和制造專家的見解工具類型光學X射線/CT粘度計激光掃描儀泄漏檢測器(通常為氦氣)電氣安全測試儀精密天平CD設備使用的典型工具注意:僅列出主要使用的工具粘度外來顆粒涂層重量箔片/電極厚度皺紋檢查電極厚度尺寸測量毛刺檢查極耳彎曲缺陷分層對齊極耳、膠帶位置焊接分析/缺陷HI-POT耐壓測試收縮包裝檢查殼體表面檢查外觀缺陷尺寸測量容量壓差電壓交流內阻,直流內阻殼體壓接輪廓,直徑體焊接位置對齊殼體邊緣缺陷檢測E-FILL 漏氣檢測電解質質量測量注意:此列表并不詳盡第97頁電池報告 2024|1 行業
142、|QA/QC技術-高分辨率電極在線檢測過去,電極形態在研發中至關重要。但在制造中卻不然,主要是因為微米級在線檢測幾乎不可能?,F在,制造商正在認識到在線電極檢測的重要性,因其對電池質量的影響,以及令人興奮的解決方案正在進入市場。讓我們深入探討這為何重要以及如何實現。來源:PDF Solutions,High-Potential Failure Analysis,Sotto;Detecting the foreign matter defect in lithium-ion batteries.,Pan et al.;The Impact of Li Grain Size on Coulombic
143、 Efficiency in Li Batteries,Mehdi et al.;Particle size and zeta potential of electrode materials:better characterization,better performance,Anton Paar;Balancing particle properties for practical lithium-ion batteries,Zhang et al.;Effect of the grain arrangements on the thermal stability of polycryst
144、alline nickel-rich lithium-based battery cathodes,Hou;Identifying the Origins of Microstructural Defects Such as Cracking within Ni-Rich NMC811 Cathode Particles for Lithium-Ion Batteries,Heenan et al.;The influence of void space on ion transport in a composite cathode for all-solid-state batteries,
145、Hlushkou et al.;Probing the particle size dependence of nonhomogeneous degradation in nickel-rich cathodes for high-energy lithium-ion batteries,Song et al.電芯及電池包制造|質量保證/質量控制|工具特征是什么?團聚和污染 顆粒大小、排列和均勻性 表面粗糙度 電極結構中的空隙 缺陷進展(裂紋、斷裂)捕捉它們為什么重要?污染:導致電池快速退化和內部短路(ISC),導致電池故障。團聚:導致涂層中的缺陷,導致廢料。較大顆粒:實現均勻鋰沉積,減少枝晶
146、形成 提高安全性。顆粒排列:有助于離子和電子通道,提高曲折度。均勻顆粒大?。禾嵘芰?功率密度;非均勻性導致應力、裂紋和退化。缺陷和空隙:增加電阻,削弱結構 降低效率和長期性能。請閱讀下面鏈接的論文以了解更多信息這是如何完成的?-示例方法提供者示例:光學硬件AI/ML引擎1-3微米分辨率可以以膠卷速度運行每秒拍攝50張以上的圖像照明系統以實現三向觀察即時圖像處理識別并測量每個圖像特征電極微觀結構,不僅僅是漂亮的圖片混合涂層壓延切割/刻槽卷繞/堆疊填充形成/老化EOL第98頁電池報告 2024|1 行業|QA/QC技術-太赫茲迄今為止,沒有傳感器技術能夠在在線涂層過程中同時、準確且快速地測量涂層
147、密度、涂層厚度和導電性。太赫茲傳感器提供了一種解決方案,可以在一次測量中提供密度、厚度和導電性,允許實時反饋和控制。來源:Teraview電芯及電池包制造|質量保證/質量控制|工具特征是什么?涂層的密度 涂層的厚度 涂層的導電性 電磁波長 1 mm 到 100 m 目前在美國電池制造商處部署捕捉它們為什么重要?涂層的密度:每單位面積的活性材料質量決定了電極的最終容量,盡管較高的涂層重量有助于提高能量密度,但通常也會降低功率密度。涂層的厚度:確保生產過程中涂層厚度的均勻性是大規模生產中最大的挑戰之一。較厚的電極含有更多的活性材料,增加了能量密度,但也具有更大的擴散距離,降低了功率輸出,并可能導致
148、電極響應不均勻,從而加速降解。涂層的導電性:高導電性提高了在更高放電率下的容量,使電池在給定時間內提取更多能量。如何做到的?-示例方法提供商示例:合漿涂布輥壓切割/刻槽卷繞/疊片填充形成/老化EOL第99頁電池報告 2024|1 行業|質量保證/質量控制技術-CT掃描正在改變電池制造提供電池CT的公司選擇:電芯及電池包制造|質量保證/質量控制|工具計算機斷層掃描(CT掃描)使用X射線創建電池組件的詳細3D圖像。樣本在旋轉的同時,X射線穿過它,捕獲多個2D投影。這些投影被重建為完整的3D模型,以便進行內部分析。與傳統的2D檢查不同,CT提供了電芯的完整體積數據。新興CT技術:更快的掃描電池的CT
149、檢查必須與電池生產的高通量相匹配。在2024年,新的技術應運而生,使用AI支持的重建算法、快速探測器或高亮度X射線源。全電池在線掃描由于掃描速度的提高,高速度的整體圓柱電池CT掃描已經被開發出來-其吞吐量接近全電池在線CT要求。數據管理隨著掃描速度的提高,以及在線CT,極大的數據量將被生成(50 GB/電池)。為了有效管理這些數據,需要強大的數據管理工具以便于數據訪問、存儲和共享。作為回應,新的基于云的工具已經被開發出來以應對這些挑戰。來源:Table from“Battery Quality Control via High throughput CT Scanning”混合涂層壓延切割/刻
150、槽卷繞/堆疊填充形成/老化EOL第100頁電池報告 2024|1 行業|QA/QC技術-高分辨率-高通量超聲超聲波已成為電池檢測中一種有前景的無損檢測方法。材料特性、密度和孔隙率等因素影響超聲波與電池材料的相互作用。在鋰離子電池中,波傳播可以使用比奧理論(Biots theory)描述,該理論適用于飽和流體的多孔介質或電極涂層的漿料模型。來源:Imperial College London,Liminal Insights,Titan Advanced Energy Solutions電芯及電池包制造|質量保證/質量控制|工具特征是什么?在線高體素計數成像 軟件啟用計量 軟件啟用電氣測試(So
151、C)通常在1-10 MHz之間的頻率下運行 目前已在美國和歐盟電池制造商處部署為什么這很重要捕捉它們?厚度和密度測量:測量電極厚度和均勻性,以保持一致的性能。電解液分布分析:評估電解液的均勻分布,這對電池效率至關重要。對各種電池化學的適應性:與鋰離子、固態和其他新興電池技術兼容。質量控制:確保組件的正確對齊并驗證制造精度。數據集成:提供用于過程優化的數據,并反饋到制造系統中。缺陷和空洞:增加電阻,削弱結構 降低效率和長期性能。這是如何完成的?-示例方法提供商示例:混合涂層壓延切割/刻槽卷繞/堆疊填充形成/老化EOL第101頁贊助內容電池報告 2024|第102頁電池報告 2024|1 行業|1
152、 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第103頁電池報告 2024|1 行業|應用|概述電動汽車全球電動汽車需求保持穩定。增長率有所放緩,但這并未影響所有市場和公司。為了適應汽車行業的這一前所未有的變化,汽車制造商正在優先考慮經濟實惠且具有競爭力的車輛。電動汽車(BEV)電池正趨向于更大尺寸和方形鋁殼結構。汽車制造商正在加速推進無模組電池包技術的計劃。鋰電池儲能系統電池儲能系統(BESS)的市場正在蓬勃發展,其裝機量占電池應用總量的比重持續攀升???/p>
153、速下降的成本,加上政策和技術創新,推動了鋰電池儲能系統的日益普及,其中電網測裝機量為主要的應用領域。電網規模的鋰電池在在儲能系統領域處于領先地位,但其他儲能領域如住宅、商業與工業(C&I)、虛擬電廠(VPP)、車對電網(V2G)和長期儲能(LDES)等新興領域也在快速創新。行業安全技術持續迭代,但仍面臨儲能系統標準滯后與公眾認知挑戰。其他新興市場航空公司采用高端鋰離子電池技術,已接近市場規?;瘧?。越野電動車、輕型電動車、卡車、船舶電池等新興市場涌現新的利潤增長點。盡管電動自行車銷量主導微型出行市場,但解決火災風險和安全標準是行業優先事項。人工智能數據中心對鋰電池需求激增,支撐可再生能源并網、
154、不間斷電源、負載均衡及電能質量調控和其他多元服務。應用概述第104頁電池報告 2024|1 行業|電動車電池生產-里程碑與聯盟應用應用|電動汽車電動汽車|電動車生產三月協議要求供應用于BEV的圓柱形電池五月十二月協議 促進長壽命電池的研究,用于電力交換站合作 支持現代汽車在中國的合作伙伴關系七月協議 向Ampere供應39 GWh LFP軟包電池1100,000 新的電動車加入Uber的全球平臺八月三星與通用合資在美國生產電動汽車九月在日本合資建立新電池生產工廠十月合資企業為福特商用電動車供應109 GWh電池十一月五年協議 供應67 GWh的4695電池延長 14年合作關系 開發方形鋁殼電池
155、合資企業 開發用于電動車的鋰硫電池合資企業 在西班牙建設LFP電池廠(規劃產能50GWh)一月投資 用于開發鈉離子電池技術來源:上述新聞文章第105頁電池報告 2024|1 行業|全球電動車需求依然樂觀,但電池用量增速放緩來源:內容和分析由CRU集團(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/。*電動車包括BEV、PHEV、EREV。顯示乘用車和輕型商用車。應用|電動汽車|BEV需求全球輕型電動車*銷售,單位:百萬輛全球輕型電動汽車*電池裝機量,單位:GWh全球BEV銷量,2024年,單位:千輛第106頁電池報告 2024|1 行業|電動汽車市場放緩并非所有市場及企業均受到同等沖擊
156、應用|電動汽車|BEV需求中國正在支撐全球需求增長主要區域增長路徑分化,個體市場增速差異顯著純電動制造商持續鞏固領先地位來源:內容和分析由CRU集團(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/。*電動車包括BEV、PHEV、EREV。顯示乘用車和輕型商用車。第107頁電池報告 2024|1 行業|來源:CRU集團,企業公告。PEV=BEV,PHEV,EREV應用|電動汽車|OEM堅持到2030年銷售目標在歐盟電動汽車市場占比70%,美國及中國市場占比50%目標是在2030年全球年銷量 達到555萬輛,比2023年增長30%將2024年的銷售目標提高到400萬輛,高于此前約360萬輛
157、的計劃一些傳統汽車制造商需求放緩,促使他們重新評估激進的BEV目標并削減投資計劃,而其他公司則重申了他們的承諾。一些公司縮減了他們的混合動力車型陣容,另一些公司則正在游說政策制定者放寬法規。這種放緩被視為一種緩解,為他們提供了更多時間來提升其電動汽車的能力和競爭力。部分主機廠削減EV激進目標與投資,另一些重申戰略承諾第108頁電池報告 2024|1 行業|中國實現了電動汽車(BEV)與內燃機車(ICE)價格平價,而世界其他地區正在追趕來源:主要內容由1Rho Motion提供,2 彭博新能源財經(杰出合作伙伴)應用|電動汽車|價格中國汽車主機廠通過以下組合實現了價格平價:基礎成本降低激烈的價格
158、競爭規模經濟對消費者的地方和國家激勵基于銷售加權平均的電動汽車(BEV)與內燃機車(ICE)基價的地區溢價1中國電動車(EV)車型價格高于或低于內燃機車(ICE)的份額1第109頁電池報告 2024|1 行業|在歐洲即將出現更輕型、更實惠的BEV雖然這里沒有顯示,但也有一些價格實惠的中國進口車型正在銷售或計劃中。內容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 2024|1 行業|許多主機廠正轉向插電式混合動力車來源:內容和分析由CRU集團(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/。系列增程電動車(EREV)包含在插電式混合動力車類別中。應
159、用|電動汽車|混合動力車插電式混合動力車受益于更有利的定價、與BEV相似的激勵措施(僅限中國)、車型多樣性以及更大的電池包帶來的更長續航里程從中國汽車制造商到美國汽車制造商,一系列增程電動車 正在復興。EREV幾乎占混合動力汽車電池需求的三分之一。歐盟法規鼓勵主機廠增加電池包容量,但2035年的零排放車輛(ZEV)專屬法規限制了插電式混合動力車的發展美國主機廠一直依賴于其混合動力汽車的產品,而最新的EPA排放標準允許他們在使用不同動力系統滿足平均排放目標方面有更大的靈活性插電式混合動力車短期內支撐了電池需求增長率,但總體來看,因為插電式電動車電池包的容量遠小于純電動汽車電池包的容量,所以電動汽
160、車轉向混合動力導致電池需求總量下降。中國正在推動插電式混合動力車的復興,并且電池包容量比其他地方更大插電式混合動力車在短期內對電池需求的貢獻有限插電式混合動力車是今年增長最快的電動汽車類型第111頁電池報告 2024|1 行業|增程電動汽車(EREV)的復興應用|電動汽車|混合動力車增程電動汽車是系列插電式混合動力車本質上是攜帶小型內燃機的電池電動汽車,以便在需要時為電池充電。中國純電汽車制造商與老牌的汽車制造商都講其動力系統策略轉向引入增程式電動汽車。08/24-宣布新的增程電動汽車型號,具有900公里的總續航里程,調整了之前的品牌戰略計劃在2030年前開始量產11/24-宣布在中東、北非和
161、歐洲推出新的EREV車型,品牌為Firefly計劃在2026年開始量產11/24-宣布新的EREV車型,具有1,400公里的總續航里程和430公里的純電動續航及5C充電速率計劃在2025年H2開始量產08/24-宣布新的EREV車型,采用全新的電動混合動力技術計劃在2025年H2開始量產09/24-一份泄露的博世文件公開了一款代號為N3的EREV車型-SUV計劃在2026年開始量產05/24-宣布新的EREV車型,搭載寧德時代電池(39 kWh)-總續航里程1,150公里,純電動續航245公里計劃在2026年開始量產11/24-推出大型車型 基于STLA Frame平臺,續航里程1,100公里
162、來源:現代、蔚來、小鵬、極氪、小米、阿維塔、斯特蘭蒂斯第112頁電池報告 2024|1 行業|來源:1 內容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供,2 CRU集團(杰出合作伙伴)應用|電動汽車|政策歐盟提高對中國制造的電動汽車的關稅新的關稅正在影響中國電動汽車出口到歐盟,一些制造商正在消化增加的汽車成本,雖然這短期阻礙了中國電動汽車進入歐洲市場,長期來看這項政策鼓勵了中國汽車品牌在當地本土化生產。一些制造商面臨近45%的關稅135%的歐盟內BEV是進口的,歐洲是中國BEV出口的主要目的地2第113頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|政策中國主機廠對歐盟加重關稅的應對策略內
163、容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 2024|1 行業|來源:內容和分析由CRU集團(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/。并非詳盡無遺的列表。包括套件生產。*吉利在美國的存在是通過其擁有的沃爾沃品牌,沃爾沃品牌歸吉利集團所有。比亞迪在2024年9月推遲了其在墨西哥的計劃。應用|電動汽車|政策中國公司正并利用其成本優勢加速全球擴張盡管生產和供應鏈采購的成本較高,國內競爭和外貿政策促使中國公司在海外建立業務歐洲市場歡迎中國品牌本土化生產,美國總體上反對中國的進入因此,中國主機廠正專注于全球南方地區和第三國世界國家,如匈牙利、墨
164、西哥、巴西和東南亞中國汽車制造商擴張到歐洲和“全球南方”地區主要中國電動汽車海外生產計劃第115頁電池報告 2024|1 行業|中國縮減了對電動汽車的補貼有關政策的更多信息,請參見政策部分。來源:彭博新聞應用|電動汽車|政策中國汽車制造商的補貼與其他地方的補貼相比不具備優勢中國汽車制造商支付的相對標準稅率主要中國汽車制造商沒有獨家享有的資金特權第116頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|電池組汽車制造商加速無模組電池包計劃來源:主要內容由1 Roland Berger(杰出合伙人),2 CRU集團(杰出合伙人)提供電池集成架構在電動汽車中的份額,按生產的車輛百分比2CTP設計可以針
165、對特定車輛平臺進行定制1CTP和CTB設計有助于提高能量密度、減輕車身重量以及降低組件成本通常采用大尺寸電芯從電池包結構設計層面提高能量密度,使LFP可以實現在大型車輛上的應用雖然面臨技術和電芯使用壽命的雙重挑戰,但優先考慮降低成本第117頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|電池組電動汽車電池包結構的創新固態電池熱管理制造創新模塊化與材料創新梅賽德斯-奔馳與Factorial建立合作關系,共同開發SSBsNIO ET7推出半固態電池QuantumScape開始生產SSBs B樣品本田發布SSB生產線準備情況Aspen PyroThin-是一種旨在防止熱量和火勢在電池包中傳遞蔓延的隔
166、熱材料。用于通用汽車Ultium平臺,并與豐田、斯堪尼亞和奧迪簽訂合同?!鞍踩鰪妼印笔?位于正極和電流集流體之間的薄膜材料,用以在高溫下增加電阻率,防止短路和起火。通過3D打印革命性地改變電池制造,生產定制形狀的高性能SSBs,同時消除濕法工藝以提高速度和規模。粉末到電極-使用先進的噴涂技術直接將干電極粉末噴涂于集流體表面。電極到電池包-將電極直接集成到電池包中,省略傳統的電芯和模組結構。Xerotech Hibernium-使用21700電芯制造的可擴展模組??捎?種不同的模組組成678種不同尺寸的電池包。編織復合材料 正在推進電池外殼的發展,像旭化成和SABIC這樣的公司正在研發集成了潛
167、入是冷卻系統的熱失控強化保護的材料。Impervio隔膜可以有效防止電芯內部形成枝晶從而提高電池安全性。第118頁電池報告 2024|1 行業|電池封裝形式-BEV市場趨勢向大容量電池發展,主要為方形電池來源:內容和分析由CRU集團(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/。注意:Nxx包括NMC及其衍生物應用|電動汽車|電池設計電池封裝形式受化學體系影響,反之亦然-LFP正在推動向方殼電池發展的趨勢如今兩種化學體系都傾向于采用方殼電池中國制造商是市場領導者,他們更傾向于使用方形電池這是在軟包電池的能量密度與圓柱電池的機械強度之間的折中解決方案電池電芯各封裝形式在電動汽車中的份額
168、,基于 GWh百分比第119頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|電池設計主要形狀因素的來源:已添加到公司圖標中次要形狀因素的來源:寧德時代,中創新航,陽光電源,LGES,東芝,國軒高科,遠景科技大圖標和小圖標分別表示主要和次要電池偏好。*方殼電池圖標被用作刀片電池表示的最佳匹配電池制造商的電池封裝形式趨向于方形,主要貢獻者來自亞洲*第120頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|電池設計汽車制造商在電池封裝形式上與電池制造商有類似的趨勢,市場分布更加分散主要形狀因素的來源:已添加到公司圖標中次要形狀因素的來源:吉利,現代,雷諾-日產-三菱,本田,特斯拉,福特,通用汽車,斯特
169、蘭蒂斯,寶馬,梅賽德斯-奔馳大圖標和小圖標分別表示主要和次要電池偏好。*方殼電池圖標被用作刀片電池表示的最佳匹配*第121頁電池報告 2024|1 行業|化學體系因應用領域和地區不同而呈現顯著差異內容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 2024|1 行業|美國市場電動汽車的續航和效率趨勢來源:EPA應用|電動汽車|續航與效率續航獲得EPA認證的電動汽車最長續航為Lucid Air轎車,每次充電后可續航516英里。在2025車型年,所有電動汽車(EV)的中位續航達到了創紀錄的283英里,比去年增加了13英里,是2011年車型中位續航里程的四倍以上
170、。效率對于2025車型年,EPA評級的城市/高速公路綜合消耗范圍為每千瓦時1.49到4.17英里(mi/kWh)。每千瓦時的英里數(mi/kWh)基于EPA的城市/高速公路綜合評級。注意本頁面的續航和效率值是根據美國環境保護署(EPA)的方法估算的,不能直接與以下頁面中的WLTP和CLTC值進行比較。美國市場2025款電動汽車各廠商最大EPA續航與效率數據制造商第123頁電池報告 2024|1 行業|歐盟市場的續航和能效趨勢應用|電動汽車|續航與效率續航EV中續航最長的是梅賽德斯-奔馳EQS 450+SUV,聲稱每次充電續航690公里(相當于429英里)效率歐盟市場的OEM聲稱效率在每千瓦時1
171、.93到4.54英里(mile/kWh)之間特斯拉的Model 3顯示出最高的效率為4.54英里/千瓦時注意顯示的范圍和效率值基于全球統一輕型車輛測試程序(WLTP),且并不適用于與美國環保署認證和CLTC的續航里程及效率值進行直接比較。然而,原始值已從公里(km)轉換為英里(mile),以保持一致性。2025年歐洲各OEM的EV最大WLTP范圍和效率數據來源:EV數據庫制造商第124頁電池報告 2024|1 行業|中國市場續航里程趨勢應用|電動汽車|續航與效率來源:制造商網站和媒體(數據匯編)蔚來極氪零跑起亞特斯拉小鵬比亞迪極狐Genesis小米豐田馬自達理想汽車高合合眾蔚來五菱續航蔚來ET
172、7在2025年車型中獲得了CLTC認證的續航里程為1050公里(相當于652英里),并被評為最長續航車型。ET7的150kW電池將半固態技術引入市場EREVs(增程式電動車)在中國迅速成為一種快速增長的動力系統技術。該混合動力系統與常規BEV一樣由電力驅動,同時配備小型內燃機來充電。這種系統通??梢栽谳^小的電池容量下極大地提升單次充電的續航里程。(Electrek)注意OEM覆蓋:本頁面專注于介紹中國汽車主機廠,并未涵蓋中國市場上所有的電動車。顯示的續航和效率值基于CLTC(中國輕型汽車測試循環),且不應與美國EPA和WLTP的續航和效率值直接比較。然而,原始值已從公里(km)轉換為英里(mi
173、le),以保持一致性。中國市場2025款電動汽車各廠商最大CLTC續航與效率數據汽車制造商第125頁電池報告 2024|1 行業|來源:P3充電指數,2023年6月快速充電趨勢-北美用于評估快速充電性能的指標是10-20分鐘內快速充電所增加的續航里程。在北美20分鐘內可以增加200英里以上續航的車輛數量低于來自歐盟尤其是來自中國的競爭對手(見下一張幻燈片)。應用|電動汽車|充電EPA在直流快速充電10分鐘和20分鐘后增加的續航里程定義:P3CI-美國=20分鐘內實際充電續航/200英里第126頁電池報告 2024|1 行業|快速充電趨勢-歐洲和亞洲用于評估快速充電性能的指標是10-20分鐘快速
174、充電所增加的續航里程。在中國充電20分鐘可以增加300公里以上續航的車型高于歐洲。來源:P3充電指數2024,P3充電指數-亞洲2024應用|電動汽車|充電歐洲中國第127頁電池報告 2024|1 行業|應用|電動汽車|充電按國家統計的公共充電樁累計數量-2024年11月到2024年11月,中國公共充電設施保有量已超過346萬個,其中約47%為快速直流充電樁。全球范圍內,各國正普遍呈現直流快充技術加速發展的整體趨勢。這一轉型主要由成本下降、高速充電需求增長及利潤潛力提升驅動??焖僦绷鞒潆姌栋惭b數量加速部署,中國主導全球裝機規模。內容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息
175、,請訪問https:/ 2024|1 行業|快充與慢充基礎設施的配比呈現顯著國別差異應用|電動汽車|充電來源:內容與分析由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供。如需更多信息,請訪問https:/ 2024|1 行業|人工智能在電動車價值鏈中的深度融合來源:公司公告應用|電動車|人工智能電池材料發現電池壽命預測使用AI模型預測電池老化。斯坦福能源的一項研究表明,在前100個循環中,壽命預測的誤差為9.1%;該預測研究使用的模組由測試循環范圍為150-2300循環的124個LFP組成。AI還被用于批量分析,以優化性能,并且有助于發現影響電池健康的關鍵因素。AI還可以檢測電池組中的異常,從而防止
176、過早老化。批量數據分析2024年的一個顯著趨勢是人工智能在鋰離子電池整個價值鏈中的加速滲透人工智能模型篩選數千種潛在組合,并幫助預測材料在原子尺度上的材料屬性,從而促進電解質、電極和隔膜新材料的發現加速測試制造工藝優化人工智能通過模擬不同材料組成中的電化學反應,加速測試計劃,減少對耗時的物理實驗的依賴人工智能用于優化電極涂布和烘干工藝,這可能會使電池化成所需的時間呈指數級減少第130頁電池報告 2024|1 行業|重型出行市場發展-市場規模與需求增長來源:KGP-GlobalData全球商用車動力總成預測2024年第四季度。電動汽車包括電池電動和燃料電池車輛 6噸總重應用|電動汽車|重型移動車
177、輛全球電動卡車和公交車產量(6噸 GVW)在2024年增加了56,000輛,較2023年的94,000輛有所增長。盡管全球車輛總量生產下降了167,000輛,但重型出行市場仍增長了60%中國占據了大部分的銷量和增量,2024年增加了49,700輛,增長了69%歐洲、美國和中國嚴格的CO2和溫室氣體法規,以及重型電動汽車的總擁有成本下降,將使2030年重型電動汽車生產超過767,000輛2024年重型電動車市場總電池需求預計為42 GWh,較2023年的26 GWh有所增加,不包括中國可更換電池的備件。重型車輛GWh電池用量,2023/2024重型車輛EV產量2023/2024第131頁電池報告
178、 2024|1 行業|重型出行市場關鍵參與者-電池解決方案與合作伙伴關系來源:KGP xEV模型數據庫2024年11月應用|電動汽車|重型移動車輛按終端用途劃分的電池平均電量,2024寧德時代TECTRANS耐用性可達2.8百萬公里(1.9百萬英里)充電速率高達4C(15分鐘內達到70%SOC)續航里程高達500公里AMPLIFY CELL TECHNOLOGIES戴姆勒卡車(30%)、PACCAR(30%)、Accelera(30%)和EVE(10%)之間的合資企業2027年開始生產,產能21GWh2024年,重型卡車電池平均電量為297 kWh,中型卡車平均電量為222 kWh,重型公交車
179、平均電量為254 kWhLFP是主要的電池類型,因為原始設備制造商優先考慮循環壽命和成本技術發展將使電池壽命延長至超過160萬英里寧德時代主導全球市場,2024年宣布其新款TECTRANS LFP電池其他重要供應商包括三星SDI、國軒高科和EVE。值得注意的是,2027年戴姆勒卡車、PACCAR、Accelera和EVE之間的新合資企業AMPLIFY CELL TECHNOLOGIES將在美國密西西比州工廠開始生產約21 GWh鋰電池。*樣本量不足,未顯示的細分市場第132頁電池報告 2024|1 行業|輕型出行市場規模與需求增速應用|電動汽車|輕型通勤車輛輕型出行市場的增長主要受電動自行車銷
180、售驅動。2022年全球微型出行市場約1750億美元,麥肯錫1估計到2030年,全球微型出行市場將達到約3600億美元,其中歐洲占據了大部分市場。美國也要見證創紀錄的高需求,主要受益于充足的激勵計劃2。安全問題仍在持續困擾,促使相關法規的出臺3,4。來源:1 麥肯錫,2 美國能源部,3 紐約消防局,4 安全公告第133頁贊助內容1 行業|電池報告 2024|應用|電動汽車|輕型出行車輛電動輕型商用車銷售及市場份額,2018-2023*EV=電動汽車;LCV=重量少于3.5噸的輕型商用車。在中國,LCV包括小型公交車、一些輕型卡車和迷你卡車。截至2023年的最新可用數據集來源:國際能源署(IEA)
181、電動輕型商用車市場規模第134頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第135頁電池報告 2024|1 行業|圖表來源:由PowerSwitch編制,基于BNEF和Woodmac的公開數據:2020(累計),2020,2021,2022,2023,2024鋰離子比例:Rho Motion(來源:Energy Storage News)全球BESS(儲能電池)部署激增全球BESS電力容量新增(GW)全球累計BESS電力
182、(GW)全球BESS能源容量新增(GWh)全球累計BESS能源容量(GWh)“能源存儲的十年”繼續超出預期,2024年新增電池儲能系統(BESS)69 GW/169 GWh的安裝。這使全球累計BESS容量達到150GW/363 GWh,鋰離子電池占2024年電池安裝的超過98%。應用|BESS|儲能行業匯總第136頁電池報告 2024|1 行業|去年BESS容量新增增長超過55%同比來源:主要內容由彭博新能源財經 BloombergNEF(杰出合作伙伴)提供。應用|BESS|儲能行業匯總2024年全球 BESS 部署的 69GW 在容量基礎上代表了55%的增長(相較于2023年的部署)全球電池
183、項目正在激增,但主要集中在少數幾個關鍵國家/地區:中國(36GW)、美國(13GW)、歐洲(10GW)和澳大利亞(2GW)經濟學人稱,2024年大規模電網儲能是“增長最快的能源技術”2020年代繼續符合預期,這將是能源存儲的十年全球新增BESS功率(GW)第137頁電池報告 2024|1 行業|在2024年,BESS市場的價值同比增長超過20%,達到$90B 公用事業規模市場占該市場的85%以上,其余部分分為住宅和商業及工業(C&I)安裝 鋰離子電池是市場領導者,2024年超過98%的電網規模BESS部署使用鋰離子電池 在容量方面,預計鋰離子電池將在2025年超越抽水蓄能 公用事業市場驅動了大
184、約87%的需求 BESS的部署增長速度超過了整個電池行業 BESS現在占總電池部署的15%,較2020年的7%有所上升 激增的主要驅動因素是電池成本下降、政府政策激勵以及對BESS技術和項目的投資大幅增加BESS在電池需求中的份額自2020年以來翻了一番應用|BESS|儲能行業匯總BESS市場的價值來源:主要內容由Rho Motion(杰出合作伙伴)提供一個不斷增長的電池細分市場BESS在整體電池市場中的份額第138頁電池報告 2024|1 行業|美國和中國在BESS部署方面是明顯的領導者:這兩個市場合計約占2024年所有BESS項目的70%,按容量計算中國大陸的BESS安裝在2024年是明顯
185、的市場領導者。他們在2024年全年新增了36 GW/84 GWh,按GW計算比2023年增長了64%美國各個細分市場的能源存儲部署預計在2024年全年將達到13 GW/41 GWh,按GW計算比2023年增長了72%中國和美國市場在BESS部署中領先來源:來自杰出合作伙伴BloombergNEF的數據。應用|BESS|領先市場2024年中國新的BESS容量2024年美國新的BESS容量第139頁電池報告 2024|1 行業|單個BESS安裝正在不斷增大-截至2024年11月,最大的運營BESS是位于加利福尼亞的Edwards&Sanborn BESS,容量為821 MW/3,280 MWh 許
186、多系統是分階段建造的,彼此相鄰,采用單獨的互連申請雖然中國在已部署的BESS容量上領先美國,但美國在大型單個項目的建設上領先,全球11個超過300MW的運營項目中有9個位于美國目前有多個項目正在開發中,預計將突破1 GW的門檻,但尚未有此規模的系統投入運營排行榜-按互連功率劃分的全球BESS安裝來源:PowerSwitch,基于項目開發者的公開數據。應用|BESS|主要開發者截至2024年11月的運營BESS項目(MW/MWh)第140頁電池報告 2024|1 行業|當今儲能市場的最大驅動力之一是電池成本的快速下降根據BNEF的數據,2024年每千瓦時的平均成本下降至$165/kWh,較202
187、3年同比下降40%,且不到2019年價值的一半在中國,成本下降得更快2024年12月在中國對16 GWh電池外殼+PCS的投標平均價格為$66/kWh2022年價格的上漲是由于供應受限、高鋰價和持續的疫情供應鏈問題所驅動2024年儲能成本顯著下降應用|BESS|系統成本電池外殼+PCS 成本12024年實際美元中的$/kWh來源:包括彭博新能源財經的內容。1 此定價基于可用能量容量的單位,包括直流電池外殼和逆變器系統(PCS),但不包括EPC(總包)和電網連接成本。第141頁電池報告 2024|1 行業|儲能持續時間定義為在額定功率下放電電池額定能量的時間-充放電倍率(C rate)與持續時間
188、成反比BESS項目的平均持續時間從2020年的1.8小時增加了33%,達到2024年的2.4小時這主要是由于從NMC轉向LFP化學體系,此外,基于日益增長的用例和市場,儲能成本按每千瓦時計算下降,偏好更長的持續時間和降額因素來源:1 Rho Motion 在能源存儲新聞 Energy Storage News中討論;2 由 PowerSwitch 編制,基于 BNEF 和 Wood Mackenzie 的公開數據:2020(累計),2020,2021,2022,2023,2024平均項目持續時間持續上升應用|BESS|項目持續時間全球平均項目持續時間(小時)2按地區劃分的平均BESS持續時間(
189、小時)1第142頁電池報告 2024|1 行業|BESS 電芯和集成系統的關鍵參與者應用|BESS|關鍵參與者BESS 項目從電芯到模組,再到電池包,最后到集成到集裝箱/艙體。2024 年的一個主要趨勢是電池制造商向價值鏈上游移動,提供集成系統,通常與使用相同電芯的集成商競爭。此幻燈片展示了領先的電芯制造商和系統集成商。一些既是電芯制造商又是系統集成商的公司使用自己的電芯以及其他電芯制造商的電芯。既是BESS電芯制造商又是系統集成商的參與者BESS系統集成商第143頁電池報告 2024|1 行業|領先的儲能項目開發商應用|BESS|關鍵參與者BESS開發商是指那些獲取土地、簽署購電協議、采購組
190、件并管理BESS項目的EPC(即項目總包)公司。該行業包括大型和小型公司的混合,從具有廣泛發電能力的跨國獨立發電商到只有少數項目的小公司。此幻燈片展示了領先的BESS項目開發商,按其最大項目所在地區分類-請注意,一些開發商也在提到的地區以外。北美開發商歐洲和拉丁美洲開發商亞洲和非洲開發商澳大利亞的開發商第144頁電池報告 2024|1 行業|BESS項目是多功能資產,可以為任何電網提供廣泛的用途(“跟隨電網”),或通過生成自己的電網(“形成電網”)來服務于離網地點或選擇與主電網隔離的并網地點。雖然BESS項目使可再生能源在電網中的滲透更深,但有五個主要用例占據了項目大部分收入:輔助服務:一系列
191、用于幫助維持電網穩定的服務,例如頻率響應可再生能源整合:幫助確保有效利用可再生能源產生的能量電網支持:管理傳輸和分配網絡的約束資源充足性:提供可以在高峰需求期間部署的電力容量,以減輕電網的壓力能源套利:在價格低時儲存能量,在價格高時出售,從而最大化利潤BESS用例總結來源:包括來自Roland Berger 羅蘭貝格(杰出合作伙伴)的內容。應用|BESS|項目考慮因素BESS 使用案例能源套利資源充足性電網支持輔助服務可再生能源整合第145頁電池報告 2024|1 行業|探索利潤模型-合同驅動與商業驅動來源:Camelot Energy Group機制合同驅動商業驅動利潤穩定性可預測的收入:與
192、固定利率的長期協議可變收入:根據市場波動市場暴露對價格波動的有限暴露完全暴露于市場動態風險水平通過保證支付降低風險由于市場波動而面臨更高風險利潤潛力穩定但較低的回報在有利條件下潛在更高的利潤主要利潤來源收費(固定支付)、容量、能源對沖能源市場、容量拍賣、輔助服務投資者畫像優先考慮穩定性的風險回避型投資者風險承受能力較高的投資者,尋求更高回報BESS利潤模型可以根據運營策略和風險承受能力分為合同驅動型或商業驅動型。選擇受到BESS所在能源市場的影響,以及市場條件、財務目標和投資者的風險偏好的影響。無論模型如何,BESS系統提供靈活性,可以同時提供多種應用,使運營商能夠從多種來源疊加收入,并將收入
193、策略與不斷變化的市場機會對齊。2024年建造的大多數系統使用了合同驅動型和商業驅動型利潤的某種組合。應用|BESS|項目考慮因素第146頁電池報告 2024|1 行業|根據它們相對于電表的位置以及它們在能源系統中的角色,BESS系統可以以兩種方式部署:表前(FTM):連接到電網的傳輸或配電網絡,或與可再生能源發電共址表后(BTM):安裝在公用事業電表后面,通常由商業、工業或住宅消費者直接擁有/管理并提供能源BESS部署路徑來源:NREL,Symtech Solar和Cervicorn Consulting并網系統規模:MW到GW離網系統規模:小于1MW對比前端電表(FTM)市場份額:80%系統
194、規模:MW到GW后端電表(BTM)市場份額:20%系統規模:5kW到10MW對比公用事業規模發電公用事業規模儲存傳輸&分配商業工業住宅BESS系統也可以根據連接類型以不同方式部署:并網:連接到主電網,支持削峰和平衡可再生能源,隨著可再生能源擴展和電網韌性需求的增長,需求也在增加離網:獨立于主電網,在偏遠地區提供電力或作為電力備份,隨著對農村電氣化和可持續能源解決方案的采用趨勢增加注意:混合系統能夠在并網和離網模式之間切換,在間歇性電網和可再生能源場景中正獲得關注。應用|BESS|項目考慮因素第147頁電池報告 2024|1 行業|施工質量保證:大多數BESS制造商與EPC承包商一起,提供一項施
195、工質量保證,該保證涵蓋系統達到商業運營日期(COD)后的一個時期。通常情況下,該保修有效期為1-3年,涵蓋初始缺陷和組件故障(短期)。性能保證:在COD之后,制造商通常會根據單獨的長期服務協議(LTSA)為其系統提供性能保證。這些保證允許在經過容量測試驗證的情況下,保證一定程度的衰減,該測試每年進行一次。LTSA的最常見條款是保修:20年內7200個循環(相當于每天1個循環),盡管一些制造商提供高達10000個循環的25年保修從COD起的100%到第20年約70%的典型衰減典型的循環效率保證可用性為97%或更高,排除系統的計劃維護時間糾正性維護:大多數LTSA不涵蓋糾正性維護,這是由于系統操作
196、中意外事件造成的,盡管一些合同提供更高價的擴展保修,其中包括更大的支付以應對糾正性維護工作。保險要求:在項目的多個層面上,保險是典型的:制造商為其預期的衰減水平投保,EPC承包商持有保險單以覆蓋施工中的不可預見問題,項目在達到COD后轉為運營項目保險??扇谫Y性:上述所有政策、保修和擔保在行業中變得更加標準化,從而增強了對公用事業規模能源存儲項目融資的信心;總體而言,這是行業成熟和變得更具可融資性的標志。ESS技術可融資性-衰減、循環壽命和產品保修/擔保應用|BESS|技術與電池來源:PowerSwitch,諾頓羅斯富布賴特,ACCURE,DNV,能源存儲新聞第148頁電池報告 2024|1 行
197、業|品牌產品直流容量(MWh)*產品圖片TENER 天恒6.25Gridstack Pro5.6MC Cube T6.4SolBank 3.05.0Pod5.0PowerTitan 2.05.0Quantum 35.0HyperBlock III5.0公用事業規模BESS產品趨向于5 MWh容量的20英尺集裝箱應用|BESS|技術與電池標準尺寸,日益增長的容量早期的ESS行業使用40英尺的集裝箱;后來演變為10英尺的立方體產品,但行業現在已統一為一種尺寸:20英尺的集裝箱20英尺(6米)長 x 8英尺(2.4米)寬 x 8.5英尺(2.6米)高出于安全考慮和運輸便利,每個集裝箱逐漸增加了更多的
198、能量。電池單體的能量密度增加、更大格式的電池單體以及更高效的設計都促進了這一趨同。雖然一些設計使用傳統的波紋紙箱集裝箱,但其他設計則選擇了專有的外殼。幾乎所有艙體都具有內置液冷功能,盡管一些提供空氣冷卻作為替代方案。行業仍然在產品中分為兩類:一種是在艙體中具有內置PCS單元(交流側產品),另一種是需要外部PCS(直流側產品)。交流側產品的顯著領導者包括特斯拉、陽光電源和Wartsila。*每個項目的直流額定容量由制造商報告。產品外殼基于20英尺集裝箱。所有產品均為直流側,除了PowerTitan 2.0和Quantum3。第149頁電池報告 2024|1 行業|LFP(磷酸鐵鋰)已超越NMC(
199、三元)成為主導的固定儲能化學品,今天占據超過80%的ESS(儲能)市場BESS主要基于LFP,但在長時間應用中面臨限制來源:來自CRU集團的正級化學圖表(杰出合作伙伴),來自MCJ Newsletter的成本效益圖形。應用|BESS|技術與電池領先的BESS化學品基于鋰的ESS在較長時間內的限制鋰離子儲能在短時間內在兩個使用案例中具有成本效益:(1)從幾秒到1小時的需求-供應匹配(2)能源套利(即在便宜時購買能源、充電,在高價時出售、放電)在當前價格下,鋰離子電池在任何使用案例場景中超過8小時、后并不具成本效益,這推動了對替代化學的研究(見LDES)第150頁電池報告 2024|1 行業|盡管
200、鋰離子電池占據了約98%的BESS市場,但仍有幾種競爭的化學體系正在爭奪領導地位,基于成本、安全性能和持續時間的改善。有關這些技術的更多信息,請參見非鋰化學部分。來源:https:/vanitec.org/latest-from-vanitec/article/china-sees-surge-in-100mwh-vanadium-flow-battery-energy-storage-projects替代化學-鈉離子、鐵空氣和液流電池應用|BESS|技術與電池鈉離子(Na-ion)電池液流電池金屬空氣電池用于 2-10小時的電網存儲、住宅存儲和鉛酸電池替代旨在 6-24小時的能源存儲以穩定電
201、網并提供峰值轉移/負載轉移能力旨在支持高達100小時的用例 以提供季節性存儲的可調度容量2024年關鍵發展:比亞迪推出了一款用于大規模電網應用的BESS長刀片鈉離子電池(90 Wh/kg)海辰推出了一款專門用于公用事業規模存儲的鈉離子電池寧德時代宣布了一款結合鋰離子/鈉離子電池的電芯美國能源部 宣布了一項5000萬美元的撥款以推進鈉離子電芯技術的研究2024年關鍵發展:全球流電池總容量增加至40 GWh釩流電池(VFRB):在亞洲進行了大規模容量的增加,包括一個700 MWh項目 在中國。鐵流電池:在加利福尼亞宣布了2 GWh的鐵流部署,在澳大利亞超過3 GWh。2024年關鍵發展:鐵空氣:F
202、orm Energy在其F輪融資中籌集了4.05億美元。與明尼蘇達公用事業公司Great River Energy(GRE)在2025年即將開展的1.5 MW/150 MWh項目。鎳/氫:EnerVenue籌集了5.15億美元,并宣布在密爾沃基進行其2-12小時持續時間電池的試點項目。第151頁電池報告 2024|1 行業|LDES的定義各不相同,但通常被認為在8小時(0.125C)到100小時(0.01C)之間。LDES涵蓋了包括化學、熱能和機械在內的廣泛技術,此外還有電化學(電池)。截至2024年部署的電池LDES約為2 GW,約等于全球已部署BESS容量的1%。長時儲能計劃,是美國能源部
203、的能源地球計劃之一,旨在將提供10小時以上連續電力的系統的儲存成本降低90%。盡管長時儲能(LDES)有顯著的投資和潛力,但鋰離子電池目前占據了超過98%的已安裝儲能市場,在銀行可貼現性、循環效率(RTE)和產品供應方面占據主導地位長時儲能(LDES)技術來源:Rho Motion;LDES理事會應用|BESS|技術與電池第152頁電池報告 2024|1 行業|BESS安全事件發生率的大幅下降來源:BNEF,EPRI,EPRI維基,2016年至2023年已安裝BESS容量的數據:KEARNY,電力存儲技術的蓬勃發展,2024年9月;2024:能源存儲新聞 Energy Storage News
204、應用|BESS|安全2024年5月來自電力研究院(EPRI)的報告對運營BESS項目中的操作事件進行了最全面的分析事件被定義為:“由于BESS系統或組件故障引起的事件,導致安全風險增加?!睂τ阡囯x子BESS,這通常是熱管理風險,例如火災或爆炸?!?024年發生了5起可記錄事件(美國3起,日本1起,新加坡1起)這些事件突顯了有效滅火系統設計的重要性有效的應急響應計劃對于減輕與BESS事件相關的風險至關重要,這些計劃包括:撤離程序空氣質量監測公共安全措施GW裝機容量增長,事件減少:隨著總裝機BESS容量的指數增長,事件數量保持不變或減少按GW計算的事件最低:事件按裝機GW比例反映出自2016年以來
205、最低的比率(0.03事件/GW裝機)按年份統計的事件數量第153頁電池報告 2024|1 行業|控制問題和集成挑戰主導安全事件,而非直接的電芯故障來源:EPRI應用|BESS|安全控制問題引發了許多事件:雖然只有11%的事件直接歸因于電芯故障,但更多事件是由于操作條件超出預定義安全窗口而間接引發的電芯故障所導致的問題在項目生命周期的早期發生:大約3/4的案例中,事件發生在施工、調試或運營的前兩年內集成仍然具有挑戰性:與集成相關的問題是導致事件的最常見根本原因,包括接線、冷卻系統或安全系統事件的根本原因BOS=系統平衡按觸發組件分類的事件第154頁電池報告 2024|1 行業|ESS安全-大規模
206、燃燒測試是現有消防測試標準的新補充UL 9540A:該標準由美國私營認證機構UL Solutions制定,是消防測試的領先標準,幾乎每個主要制造商都使用該標準進行了測試。它涉及測量在實驗室控制燃燒中系統各個組件的結果,從最簡單的開始,逐步到最復雜的:電芯級:單個電芯燃燒,測量產生的氣體模組級:一組連接在一起的電芯的燃燒單元級:一組連接在一起并安裝在電池簇和/或艙體內的電池模組安裝級:與單元測試相同的設置,增加了用于火災抑制系統對整個BESS單元的大規模測試:這些測試涉及故意觸發整個BESS艙體內的熱失控事件,以評估其控制火災和防止蔓延到相鄰艙體的能力。大規?;馂臏y試的好處:這些測試通常超過NF
207、PA 855和UL 9540A中概述的當前行業標準要求為即將到來的CSA C800標準做準備,該標準將在2026年建立能源存儲系統大規模測試的新安全基準CSA C800模擬現實生活中的事件,并提供對最壞情況下火災性能的洞察,以支持適當的風險評估來源:Utilitydive,BatteryStandardsTable應用|BESS|安全第155頁電池報告 2024|1 行業|ESS安全-規范與標準美國能源部為旨在采購BESS的機構提供了一個模板,并強調了相關的規范和標準。在2024模板中添加了以下標準:NFPA 68:該標準涉及通過減壓通風進行的explosion protection爆炸保護。
208、在BESS的背景下,這涉及設計通風系統,以安全釋放壓力,以防止爆炸事件導致的災難性故障。NFPA 69:該標準側重于explosion prevention systems 爆炸預防系統,例如那些在爆炸造成重大損害之前檢測和抑制爆炸的系統。對于BESS,這涉及安裝滅火系統、氣體檢測系統和其他措施,以防止電池模塊內發生火災和爆炸。NFPA 72:該標準涵蓋火災報警和信號系統。對于BESS,這涉及安裝火災報警器、煙霧探測器和其他早期預警系統,以檢測火災并啟動適當的響應,例如激活滅火系統或警報人員。其他相關的代碼和標準:來源:Energy.gov,Energy.gov應用|BESS|安全代碼/標準描
209、述NFPA 70國家電氣規范NFPA 855固定能源存儲系統的安裝標準UL 1642鋰電池標準UL 1973用于輕型電氣鐵路應用和固定應用的電池UL 9540能源存儲系統和設備代碼/標準描述UL 9540A評估電池能源存儲系統中熱失控火災傳播的測試方法IEEE 1547分布式能源資源與相關電力系統接口的互連和互操作性標準UL 1741靜態逆變器和充電器、變換器、控制器及互連系統設備的標準UL 62109-1光伏電力系統用電源轉換器的安全性 第1部分:一般要求作為減少火災和提高安全性的努力的一部分,AHJ和消防員要求這兩個文件用于ESS系統的安裝:(1)緊急響應計劃和(2)退役計劃/指南。第15
210、6頁電池報告 2024|1 行業|主要市場BESS項目的監管地圖應用|BESS|監管招標/定點對于受監管市場,存在特定的MW或MWh目標,項目通過競爭性招投標進行招標,然后通過談判的購電協議授予。在非監管市場,開發者進行互連研究,并必須支持因項目而產生的網絡升級費用。采購可能通過政府激勵或合同進行監管,或者可能在私人市場上進行?;ミB無論是通過競爭性授予,還是為了在特定市場中獲取收入而建立,電網必須根據BESS的具體充放電要求允許互連。通?;诠檬聵I、電網運營商或監管機構的申請/研究而允許。根據安排,開發者可能需要資助支持項目所需的電網升級的部分或全部費用。聯邦/州/省/地區許可證大多數項目必
211、須獲得某種國家、州、省或地區的批準-這包括必須咨詢的任何規劃或選址委員會、環境批準,以及任何額外的研究,如噪音或社區批準。必須遵循電氣和建筑規范。具有管轄權的地方當局(AHJs)執行對國家、州和地方規范的合規性。產品特定法規根據AHJ對規范的解釋,該項目及其關鍵組件,如BESS、PCS和控制系統,必須滿足某些要求。在產品層面,這可能包括UL 9540、UL 9540A、相應的IEC標準,以及項目必須滿足的項目級標準,如NFPA 855。第157頁電池報告 2024|1 行業|電池儲能投資激增來源:電池與安全能源轉型世界能源展望特別報告,RechargeNews應用|BESS|投資電池存儲投資創
212、紀錄增長預計2024年全球電池存儲投資將超過500億美元,2023年增長70%,主要由美國和歐洲主導總投資:1500億美元,其中1150億美元用于EV動力電池,400億美元用于儲能主導地區:90%的資金集中在中國、歐洲和美國風險投資焦點$60億用于創新,如新化學和電池回收-技術投資15%的資金用于回收和鋰的替代品-技術投資領先發展的頂尖企業中國能源投資:11.8 GW容量-部署NextEra Energy:在美國的10.9 GW-部署Engie:在歐盟、美國和拉丁美洲擴展,計劃6.3 GW-部署自2018年以來增長五倍:電池儲能投資激增,以滿足電氣化和可再生能源整合的需求。2018-2023年
213、全球電動汽車電池和電池儲能投資技術投資推動創新和可持續性,部署投資則專注于規?;团c現有能源系統的整合。第158頁電池報告 2024|1 行業|人工智能和數據中心是電力需求和BESS部署的主要驅動因素截至2024年,全球約有10,655個數據中心,其中一半(5,381個)位于美國。有限的電網容量導致數據中心考慮自我發電,主要是太陽能光伏和電池儲能在美國,15個州占全國數據中心負載的80%,其中弗吉尼亞州的數據中心消耗了該州超過25%的總電力應用|BESS|新市場預計到本世紀末,數據中心的電力需求將增長三倍,從2024年占美國總電力需求的3%增長到2030年的9%在15%的增長情景下,美國數據中
214、心的電力需求預計將增加到超過400 TWh/年,包括大量BESS安裝“數據中心的地理分布顯著不均,造成局部電網壓力?!盓PRI白皮書,2024來源:麥肯錫,EPRI,標普全球生成式人工智能在過去二十年中加速了電力需求的速度和規模,超過了任何其他技術?!丙溈襄a報告,2024美國數據中心潛在電力消費預測:20232030美國數據中心地理分布及預計電力需求:2023-2030第159頁電池報告 2024|1 行業|生成式人工智能與數據中心-電池市場規模、趨勢及競爭格局鑒于數據中心的巨大電力消耗,確保其運營可持續性的呼聲日益高漲。因此,像谷歌、蘋果和Meta這樣的主要超大規模企業已承諾到2030年僅使
215、用無碳能源,推動顯著減少柴油發電機的使用。運營商越來越多地轉向電池儲能系統(BESS)以減少數據中心和人工智能應用的碳足跡。數據中心電池市場趨勢:電池化學的演變:從傳統鉛酸電池到鎳鋅和鋰離子電池,數據中心運營商正在探索多種選擇以確保高可靠性。不間斷操作:任何停機時間都可能非常昂貴,推動對強大能源存儲解決方案的需求??臻g限制:設施的占地面積有限,使得能量密度和效率在最大化電力容量方面至關重要。平衡成本與耐用性:運營商仔細權衡耐用性、總擁有成本和維護便利性等因素,以確定最佳選擇。應用|BESS|新市場來源:麥肯錫,電力研究院,標準普爾全球,全球市場洞察全球數據中心電池市場規模 2023-2032(
216、美元十億):全球數據中心電池市場份額按公司劃分,%第160頁電池報告 2024|1 行業|梯次和再生電池是指在從電動車(EV)中拆除后用于其他應用的電池。它們要么重新放回電動車中,要么轉化為固定式電池儲能系統(BESS)產品。梯次和再生使用案例具有挑戰性,因為雖然它們降低了成本,但電芯必須從電動車中拆除、測試、整合到新產品中,并重新銷售。UL 1974和IEC 6330 是用于評估電池再利用的標準廢舊電動汽車電池市場預計在2024年約為$2B,但隨著電動汽車市場的滲透率增加,預計將迅速增長。許多汽車制造商已開始努力將其車輛的二手BESS應用商業化。2024年二手電池企業活動亮點:起亞(Kia)
217、歐洲與德意志鐵路的初創公司 encore 合作,將電動汽車電池再利用為能源存儲系統奧迪股份公司和RWE在德國的能源存儲項目利用了電動汽車的電池。日產和ecobat合作回收、修復和再利用日產的電動汽車電池廢電池-將電動汽車電池再利用于BESS 來源:AD Little 二手電池:最大化電動汽車電池的生命周期應用|BESS|新市場第161頁電池報告 2024|1 行業|商業與工業(C&I)ESS-市場趨勢2023年,C&I能源存儲部門的估計市場規模為30億美元,新安裝的容量達到2.4 GW/4.9 GWh,約占整體市場按功率容量的3%。C&I的增長是由于BESS成本下降、政府政策支持、需求成本上升
218、,以及工業設施在新建設施(特別是數據中心)上現場共同建設聯合發電(和存儲)的趨勢。來源:https:/應用|BESS|C&I2024年影響C&I能源存儲未來的五大趨勢1.產品標準更嚴格:由于許多參與者涌入C&I市場,認證機構對代碼和合規性的控制力度加大,例如UL9540A(第4版)和9540(第3版)、UL 1741和1741 SB、UL 5500用于遠程軟件更新,以應對PCS、BMS和EMS的網絡安全威脅。2.20年的設備使用壽命已被采納為行業標準:與公用事業規模的產品一樣,具有更高使用壽命的產品在競爭中提供更大的優勢。3.服務即存儲:與公用事業規模的部署不同,C&I需要更大的客戶參與,以解
219、釋其價值主張和向購電方展示投資回報,因為BESS通常位于C&I客戶的物業上。許多C&I安裝并不是直接由購電方資助,而是簽署了保證公用事業稅節省的購電協議,使得這一前景在資本上更不密集,對潛在客戶更具吸引力。4.虛擬電廠(VPP)能力:作為附加價值流,許多C&I安裝利用VPP來增加C&I BESS安裝的投資回報率。根據市場情況,C&I BESS安裝能夠聚合和優化BESS資產,使其獲得的收入顯著高于僅為當地購電方服務時的收入。請在本演示文稿稍后查看VPP幻燈片以獲取更多詳細信息。5.智能操作與維護(IO&M)。有效的商業與工業BESS必須與其他能源組件緊密合作,例如現有的SCADA控制、光伏控制(
220、如適用)以及與電網及其稅費的結合。優化內部負載與外部價格曲線以最大化盈利能力是關鍵。因此,需要自動化操作和維護以實現完整的系統運行。第162頁電池報告 2024|1 行業|住宅ESS-市場與動機來源:BloombergNEF(Distinguished Partner),Estimate 2024,USA:WoodMac,WoodMac,ESS-News and assuming similar growth in WoodMac;Battery-Charts;GER;Review-energy;ITA 應用|BESS|住宅當前狀態前景增長:所有主要市場都已推出激勵措施以促進儲能設施的安裝激勵
221、措施:補貼、自用激勵和時變稅率為電池儲能創造了經濟利益光伏市場:成熟的住宅光伏市場支持了儲能的增長尤其是在意大利和德國,光伏+儲能的比例分別為77%和75%。與美國和澳大利亞僅有9%到15%的光伏+儲能比例形成對比安裝住宅儲能的主要動機:1.經濟利益和賬單節?。褐饕蚴墙档统杀竞凸澥‰娰M2.太陽能自供和可持續性:房主希望增加太陽能自供3.韌性和備用電源:在電網不可靠或頻繁停電的地區,電池提供了寶貴的備用電源,確保在中斷期間持續供電2024年預計估計 N/AGW2026202420222020第163頁電池報告 2024|1 行業|住宅ESS-選定的住宅儲能公司來源:PV-Magazine,彭
222、博新能源財經(杰出合作伙伴)應用|BESS|住宅競爭加?。撼墒斓碾姵睾吞柲苤圃焐陶谶M入住宅能源存儲市場。下游關注:儲能系統提供商正專注于下游活動,如建立強大的本地安裝網絡、系統集成以及先進的能源和電池管理軟件。戰略合作伙伴關系:電池制造商通常依賴與當地集成商的貼牌合作伙伴關系以獲得市場準入。市場特定解決方案:隨著能源市場變得越來越復雜,對符合特定市場法規和稅費的住宅儲能系統的需求日益增長。于2024年11月退出市場較深的陰影代表核心業務第164頁電池報告 2024|1 行業|關注住宅儲能某些住宅BESS產品制造商已為其用戶提供虛擬電廠(VPP)參與作為自愿補償項目。一些較大虛擬電廠部署的顯
223、著公開示例在此展示:總體虛擬電廠(VPP,也稱為分布式電廠)是對靜態能源存儲資產的協調充放電,以作為電網上的更大BESS資產。虛擬電廠(VPP)通常使用大量住宅或商業與工業(C&I)規模的電池產品進行部署。這些系統通常由第三方擁有,并參與協調者補償電池所有者的項目。作為回報,協調者管理資產隊列,以參與大型市場,例如公用事業容量市場,而單個資產無法訪問這些市場。好處虛擬電廠(VPP)可以提供電網服務,確保消費者參與市場,減少電網擁堵,并為希望參與能源轉型的消費者提供額外的收入來源。由于它們是分布式資產,因此不依賴耗時的互連問題,并且對公用事業公司來說是可取的,因為它們在不在特定點引入額外壓力的情
224、況下減少了電網的需求。挑戰虛擬電廠(VPP)的成功依賴于監管、政策和市場規則。一個積極的例子是特斯拉與太平洋煤氣電力公司(PG&E)推出的項目。形成的虛擬電廠在2024年7月提供了100兆瓦的電力,從而減少了對化石燃料峰值電廠的需求。然而,許多公用事業公司沒有允許虛擬電廠(VPP)在這些地點參與的市場或市場規則。虛擬電廠(VPP)可以幫助減少電網負荷,但其參與在很大程度上依賴于區域政策。來源:國際能源署,Guidehouse Insights應用|BESS|VPP整個市場包括所有靈活負荷:截至2024年,北美市場已經包含超過33GW的靈活負荷,通過VPP管理(不僅僅是電池)。在這個領域運營的一
225、些頂級VPP聚合商包括:CPower Energy:7 GW Voltus:7 GWEnel NA:5 GW40 MW/2024年9月/美國德克薩斯州100 MW/2024年7月/美國加利福尼亞州32 MW/2024年7月/美國加利福尼亞第165頁電池報告 2024|1 行業|車對電網(“V2G”)是利用電動車的雙向充電能力為電網提供服務。目前全球道路上有約4000萬輛電動車(包括插電式混合動力車和動力電池驅動的電動汽車),總計超過1300 GWh的能源存儲(相對于到2024年底大約340 GWh的固定能源存儲)。隨著兩個市場的持續增長,V2G技術也在不斷發展,使電動車主能夠通過將車輛連接到電
226、網來實現盈利。與虛擬電廠(VPP)一樣,V2G通過成千上萬的分布式儲能電池同時充電或放電來部署。V2G已在試點項目中廣泛部署,但尚未大規模普及。部署面臨許多技術和經濟挑戰:V2G需要充電和放電,而某些車輛并不允許雙向電力流動。在車輛制造商之間沒有標準或通信協議,因此大多數V2G程序必須由特定制造商運行該技術需要大量車輛參與,以實現顯著的規模經濟車輛到電網(V2G)在試點項目中測試,面臨擴展挑戰來源:MDPI應用|BESS|V2G第166頁電池報告 2024|1 行業|全球BESS政策支持概述來源:電池與安全能源轉型世界能源展望特別報告,DNV,ESMAP應用|BESS|政策通過全球倡議加速部署
227、:各國政府通過補貼、目標和監管改革支持電池儲能,以加速可再生能源的整合。有關此主題的更多信息可以在報告的政策部分找到。美國通貨膨脹削減法案:最高可享受50%的聯邦稅收抵免用于電池儲能州級目標:預計在9個州的20年內增加50 GW的存儲,包括加利福尼亞州和馬薩諸塞州的LDES目標中國在2025年前超越2020年國家目標30 GW;新的區域計劃目標為2025年達到80 GW要求與風能和太陽能項目配對存儲(10-30%);提供財務激勵,如上網電價和免除電網稅費印度國家能源存儲系統框架:要求新可再生項目提供5%的存儲免除12年的州際傳輸費用;可行性缺口資金覆蓋項目成本的40%歐盟通過國家能源和氣候計劃
228、,目標到2030年達到45 GW改革以消除雙重征稅;如希臘、意大利的差價合同等機制歐盟創新基金和復蘇設施提供財務支持標準化保修實踐減少復雜性,降低風險,促進BESS部署,增強投資者和消費者信心。選定國家的背后政策措施按國家和使用類型劃分的電池儲存資格第167頁電池報告 2024|1 行業|IRA投資稅收抵免指南*實際的逐步減少基于所示日期中的較晚者或電力部門CO2排放量在2022年水平下降75%后的年份。*必須包括100%的國內鐵/鋼以及隨著時間推移逐漸增加的制造商品百分比。*分配的信用額度將基于申請和獎勵流程,這一流程將由秘書制定。每年最多1.8 GWdc。DCMS=國內內容最低標準;EC=
229、能源社區;應用|BESS|政策在美國,通貨膨脹削減法案通過投資稅收抵免為可再生能源行業提供了巨大的推動力,該抵免為太陽能、風能和儲能項目的建設提供激勵,通過提供聯邦稅收抵免來抵消項目成本的一部分。原法律有幾個模糊的條款,這些條款已通過美國國稅局(IRS)逐步發布的指導得到了澄清。下表顯示了IRA中描述的稅收抵免,這些抵免從2022年到2036年逐漸減少。盡管有人擔心即將上任的特朗普政府會撤銷這些抵免,但這需要國會通過法案,這在共和黨在美國參議院和眾議院的微弱多數情況下是可能但困難的。來源:IRA,HR5376 第168頁電池報告 2024|1 行業|IRA“本土成分”激勵與要求應用|BESS|
230、政策“本土成分”(Domestic Contents)激勵(增加2%,對ITC絕對增加10%,對PTC相對增加10%)直接支付的國內內容要求IRA有條款為能夠證明項目中使用的某些硬件是在美國制造的項目提供額外的稅收抵免。這樣做的目的是激勵美國制造鋰離子電池,以應對中國在該領域的主導地位。本節總結了這些激勵措施的條款,包括最近的美國財政部指導意見。來源:聯邦太陽能稅,HR5376 適用于2023年或之后投入服務的項目在2024年之前開始建設的項目中,制造產品總成本的40%必須來自于在美國開采、生產或制造的產品對于2025年開始建設的項目,比例為45%;2026年為50%;2027年及以后為55%
231、*要符合資格,項目中使用的所有鐵和鋼必須來自美國對于追求國內內容獎金的私人BESS安裝,沒有可用的例外豁免適用于2024年或之后開始建設的項目資格與國內內容獎金類似如果未滿足“本土成分”要求,則可用的稅收抵免部分將根據以下時間表減少如果項目建設在2024年開始,則為90%如果項目在2025年開始,85%如果項目在2025年之后開始,0%財政部在以下情況下需要提供例外:如果在美國生產的鋼鐵、鐵或制造產品的包含使得整體建設成本增加超過25%如果相關的鋼鐵、鐵或制造產品在美國沒有以足夠和合理可得的滿意質量生產第169頁電池報告 2024|1 行業|來源:通知2025-08 國內內容指導應用|BESS
232、|政策ITC的另一個條款是新的安全港表格。IRS的這一指導允許納稅人通過依賴于特定識別的美國制造組件或子組件的附加固定百分比來確定項目的“本土成分”百分比,而不是依賴于制造商披露其實際直接制造成本。項目還可以根據IRS在通知2023-38中的早期指導,通過確定能源項目制造商的美國直接成本占所有制造商的美國和非美國產品直接成本的總百分比來符合國內內容獎金的資格。然而,新的安全港將使許多能源項目的開發者和贊助商不再需要追蹤所有制造商的成本。BESS“安全港”(Safe Habor)表第170頁贊助內容1 行業|電池報告 2024|ESS行業痛點-專注于調試和項目規劃1.緊迫的時間表:通常由于建筑和
233、設備交付延遲導致供應鏈問題,在競爭市場(如美國的ERCOT)中,平均需要超過 1,000天才能使BESS上線。2.供應鏈:來自不同地區的組件導致復雜的物流,尤其是變壓器庫存不足,2024年的交貨時間可達120周。3.電池管理系統(BMS)故障:不可靠的BMS可能導致意外停機、危險情況以及過充或深度放電等問題。4.電芯質量:故障單元可能會對機架性能產生負面影響,并增加保修索賠和安全事件的風險。5.充電狀態(SOC)估計錯誤:特別是在LFP電池中,不準確的SOC估計可能導致系統失衡。6.集成復雜性:表現不佳的輔助組件和故障的容器設計決定了溫度和濕度水平,這可能導致組件損壞和事故7.許可和電網互聯批
234、準:獲取必要的許可證和批準可能會顯著延遲項目時間表。在ERCOT市場,平均延遲時間超過6個月。8.知識和能力差距:BESS市場的快速增長突顯了開發者和儲能供應商之間的專業知識短缺應用|BESS|痛點來源:Fluence,Accure,TWAICE,IHI terrasun第171頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第172頁電池報告 2024|1 行業|電動航空業領導者在資金下降中逐漸做好市場準備應用|航空|簡介
235、未來空中交通(FAM)或先進空中交通(AAM)是一個涵蓋各種先進空中運輸模式的總稱,包括使用eVTOL飛行器的城市空中交通(UAM)、使用eVTOL、eCTOL和eSTOL飛行器的區域空中交通(RAM)、無人偵察機和貨運無人機以及超音速航班。一份麥肯錫的報告顯示,截至2024年8月,該行業的融資已達到23億美元,其中近80%投向城市空中交通(UAM)和無人機。雖然這表明投資額到年底時有望與2023年的39億美元總額相當,但也反映出自2021年達到峰值水平之后投資額持續下降。融資下降發生在行業面臨特別挑戰的時期,因為該行業的主要公司接近做好市場準備的狀態。這一關鍵階段需要大量財務資源,以確保安全
236、性、可靠性和合規性。對一些在2024年申請破產的歐洲公司,資金缺乏缺乏尤其嚴重。三個關鍵因素決定公司的成?。航⒚鞔_的認證路徑、實現全規模生產以及展示強勁的市場需求。未來空中交通的總披露融資已下降主要參與者,按融資(百萬美元)來源:AAM Reality Index第173頁電池報告 2024|1 行業|2024年值得注意的電池電動航空事件應用|航空|簡介一月NASA與Archer合作開發下一代電池技術用于電動飛機二月Heart Aerospace在B輪融資中籌集了1.07億美元Joby Aviation完成FAA認證流程的第三階段PROPEL-1K計劃。美國能源部宣布撥款1500萬美元以推進
237、航空領域下一代儲能七月Archer獲得汽車巨頭斯特蘭蒂斯額外5500萬美元投資八月10月Archer與Anduril合作建造防御飛機,并籌集4.3億美元新的投資者財團將以2億歐元拯救LiliumVolocopter申請破產,同時尋求投資者Vertical Aerospace完成5000萬美元投資協議十二月豐田向Joby Aviation投資5億美元Lilium正式申請破產BETA Technologies募集了超過3億美元的額外股權峰飛航空和寧德時代簽署了一項價值數億美元的戰略投資與合作協議寧德時代宣布一款預計將在2028年用于電動飛機的電池,可提供1800英里續航Archer獲得FAA認證以
238、開始運營商業航線FAA和EASA發布了關于eVTOL認證標準的更新和統一指導六月2024年見證了各公司在融資、新戰略合作伙伴關系和獲取認證的進展方面截然不同的命運。第174頁1 行業|電池報告 2024|來源:EVTOL News,AAM Reality Index美洲亞太地區eVTOLeSTOL/eCTOL歐洲、中東和非洲應用|航空|行業參與者世界eVTOL飛行器目錄專注于eVTOL,包括了來自400多位設計師的1000多個概念。這張幻燈片展示了AAM主要參與者的列表,按eVTOL和eSTOL/eCTOL進行分類。汽車原始設備制造商(如大眾汽車和本田)以及飛機原始設備制造商(如空客)也在開發
239、各自的型號。更有可能投入生產的部分設計(根據AAM實現指數評估)的技術細節將在接下來的幻燈片中討論。主要電池電動航空參與者開發重點第175頁電池報告 2024|1 行業|eVTOL(電動垂直起降)應用|航空|型號飛行器VoloCity-VolocopterEH216-S-億航智能S4-Joby AviationMidnight-ArcherProsperity 1-峰飛航空AE200 X01-沃飛長空VX4-Vertical Aerospace最大起飛重量乘客數量續航里程1000 kg1+1名飛行員20 km620 kg2(自動駕駛)35 km2400 kg4+1名飛行員161 km3175
240、kg4+1名飛行員32-80 km1500 kg4(自動駕駛)250 km-4+1名飛行員-4+1名飛行員161 km電源供應充電系統電池電動電池更換電池電動-電池電動-電池電動快速充電電池電動-電池電動-電池電動快速充電電池鋰離子17 kWh鋰離子235 Wh/kg(電池包級)鋰離子(能元科技)142 kWh160 kWh-鋰離子(能元科技)首飛投入運營(已宣布)20212025201820232018202520232025202220262023202620232027盡管一些eVTOL飛行器也針對區域空中交通(RAM),但主要用于城市空中交通(UAM),其大多數電池規格尚未披露。準備上
241、市的型號依賴高端鋰離子電池,而正在開發的設計則采用固態、鋰硫或金屬空氣等創新化學原理。在投資壓力下,電池化學成分的選擇由飛行器發布和認證時間表決定。來源:多個公司網站和公告;數據匯編第176頁電池報告 2024|1 行業|eSTOL(電動短距起降)、eCTOL(電動常規起降)應用|航空|型號飛行器ALIA CX300-Beta TechnologiesAlice-EviationViceroy-RegentEL-Electra AeroES-30-Heart AerospaceVelis Electro-Pipistrel最大起飛重量乘客數量續航里程3175 kg5+1名飛行員621 km84
242、00 kg9+2名飛行員463 km7000 kg12+2名飛行員290 km1400 kg9+2名飛行員800 km-30+飛行員200 km(全電)800 km(混合)600 kg1+1 名飛行員86 km電源供應充電系統電池電動快速充電(1小時)電池電動快速充電電池電動混合動力混合動力快速充電(0.5小時)電池電動快速充電(1小時)電池信息鋰離子鋰離子820 kWh260 Wh/kg(電池級)-鋰離子-首飛投入運營(已宣布)202020252018202320182025202320292022202620232026eSTOL和eCTOL飛行器的討論少于 eVTOL,因為它們類似于傳統
243、飛機,但對區域航空交通(RAM)至關重要。與eVTOL飛行器一樣,它們目前依賴于成熟的電池技術,并期待電池化學的進一步發展。因此,一些準備好上市的型號報告的續航里程低于最初承諾,混合動力系統更為常見。此外,一些公司(如ZeroAvia)正在研發氫燃料電池替代方案。來源:多個公司網站和公告;數據匯編第177頁電池報告 2024|1 行業|貨運無人機是先進空中交通中最具多樣性的類別,載荷范圍從幾公斤到幾百公斤不等。服務范圍也有顯著差異,達到最高航程的型號通常使用混合動力系統。許多eVTOL和eSTOL設計師活躍于這一市場,推出新型號或將客運設計改造為貨運。在某些型號中,貨物存放在無人機的機身內,而
244、其他型號則外部攜帶。貨運無人機應用|航空|型號飛行器CarryAll-峰飛航空Nuuva V300-PipistrelChaparral C1-Elroy AirEH216-L-億航智能Zipline平臺1、2最大載荷續航400 kg250 km460 kg2500 km136 kg483 km220 kg35 km1.8-3.6 kg38 km(2)-190 km(1)電源供應電池電動混合動力混合動力電池電動電池電動電池信息160 kWh-首飛投入運營(已宣布)202320242024202520232024202020212016(平臺1)-來源:多個公司的官方網站和公告;數據匯編第178
245、頁電池報告 2024|1 行業|船用電池-概述預計到2032年,歐盟的船用電池市場將從2023年的4.2億美元增長至超過17億美元,全球需求將超過50億美元。鋰離子電池占所有已部署船用儲能的約35%,緊隨其后的是鉛酸電池和燃料電池。應用領域包括為輔助負載和/或推進系統提供能源,適用于從渡輪到游艇的各種船只。電池應用于三種主要類型的系統中:半混動:電池作為船舶輔助系統的一部分,以提供混合或全電網。全混動:電池與船舶的主引擎一同安裝,提供支持或允許船只在短時間內以電力驅動。全電動:電池是船只的唯一動力來源提供動力。一些全電動游艇使用水翼將船只抬出水面,與排水船相比,能效提高約80%。來源:Fort
246、une Business Insights應用|其他|船用歐洲船用電池市場規模,2019-2032(十億美元)全球船用電池市場份額,按電池分類,2023年度第179頁電池報告 2024|1 行業|船名(公司名)MF Ampere(Norled)Elektra(FinFerries)Bast Electric(Bast Fosen)Candela P-12(Candela)N30(Navier)Saint-Malo(Brittany Ferries)Artemis EF-24(Artemis)投運時間201520172021202420242025待定船舶類型全電動混動全電動水翼全電動水翼全電動
247、混動水翼全電動電池容量1.04 MWh1.0 MWh4.3 MWh0.25 MWh0.11 MWh11.5 MWh2.8 MWh典型航線6 km橫渡1.6 km橫渡10 km橫渡最高74 km最高140 km260 km橫渡最高130 km船只容量360名乘客120輛汽車375名乘客90輛汽車600名乘客200輛汽車30名乘客4到6名乘客1,300名乘客470輛汽車150名乘客船用電池-應用來源:多個公司網站和公告應用|其他|船用第180頁電池報告 2024|1 行業|航天應用SpaceX 星艦火箭預計將繼續降低入軌成本,并應用更大的電池以支持任務能力提升。來源:(1)NASA(2)Virtu
248、e Market Research(3)E3S(4)Zhang,J.,et al.(5)ESA(6)Singh,L.,et al.(7)NASA(8)IDA Org(9)Naito,M.,et al.(10)Guo,J.,et al.(11)NASA(12)Phys Org(13)NASA(14)NASA(15)Space Flight應用|其他|航天應用大氣壓力任務示例電池化學示例平均任務持續時間輻射平均溫度設計挑戰地球101.3 kPa電動汽車石墨+NCM8-12年H-3、Be-7、C-14、Na-220.21 mSv/年-30C至+40C腐蝕上層大氣200 Pa層析統計石墨+LCO100
249、天He、通過Fe離子的Li-、中子1-10 MeV1.2 中子/cm2/s-20C至-60C低溫、結冰、壓力變化近地軌道(LEO)10-6-10-9PaISP衛星石墨+NCA 或 LFP7 年(許多在 EOL 之后運行)質子400-500 km/s和電子30/cm2/s-196C至+128C日歷壽命,高循環壽命月球3 x 10-9Pa月球探測車Pu-238 RTG(放射性同位素熱電發生器)3個月(設計壽命)31 個月(實際使用)(玉兔月球車)質子、電子10-10000 MeV、1-10 質子/cm2/s-130C至+120C較長的熱和冷/黑暗周期火星560 Pa火星探測車石墨+NCA90天(N
250、ASA設計壽命)(機遇號工作了約15年)質子、電子1-1000 MeV,100-1000/s-153C至+20C在溫度變化、RTG輻射下密封深空10-14-10-18Pa深空探測器Pu-238 RTG(放射性同位素熱電發生器)超過45年(旅行者號)質子、電子1-10,000 MeV100-10,000/s-270C日歷壽命,RTG輻射和減少加熱第181頁電池報告 2024|1 行業|航天任務來源:Starlink,JAXA 1,CrunchLabs 1,CrunchLabs 2,Jaxa 2,Artemis應用|其他|航天通信衛星月球任務近地軌道人類棲息地科學艙愛好者火星任務公司SpaceXN
251、ASAVastVardaCrunchlabsJAXA任務截至2025年1月,6,912顆Starlink衛星在軌,其中6,874顆工作正常。更大的V2衛星預計將在2025年發射。ArtemisHaven-1 2024年的藥物試驗太空中的自拍相機;2025年1月發射MMX任務前往火星的衛星火衛一,收集并帶回樣本預期壽命5年30天在軌3年,其中40天載人8個月(之前的W-1測試任務)0.1到1年5年返回任務對電池設計的影響燃料倉是系統壽命的限制因素。在星座軌道中防止熱失控以避免凱斯勒綜合癥至關重要。月球表面溫度-130C的月夜和120C的月晝分別超過14天,需要專門的熱設計。90分鐘的溫度波動。電
252、池在微隕石撞擊下會釋放有毒氣體,故必須與乘員隔離。90分鐘的表面溫度波動。持續的電力消耗以維持科學艙的工藝溫度。120 Wh立方體衛星電池。手機電池必須耐受近地軌道的操作條件。QSO軌道上的長時間任務。電池在寬溫度變化下的壽命。電池挑戰電池壽命、溫度循環大范圍長時間溫度變化、輻射人類生命安全、微隕石近地軌道和再入艙的熱管理要求基本操作熱穩定性的重敏感設計火星表面溫度范圍-4C至-112C,太陽輻射較低2024年完成的任務要求電池在多種不同的太空條件下運行。未來計劃的太空任務預計將增加對太空電池開發和特定應用測試的需求,以應對環境挑戰。第182頁電池報告 2024|1 行業|醫療設備電池全球醫療
253、電池市場一直在穩步增長,其推動因素是便攜式和植入式設備的日益普及。預計到2033年將達到約26.4億美元,在預測時間段內年均增長率為5.32%。3醫療設備電池的監管環境非常嚴格。制造商必須遵守一般的電池標準和特定的醫療法規,以確保在全球市場上的安全性、可靠性和合規性。關鍵標準包括IEC 62133-2、UL 2054、ISO 13485、ISO 14971、IEC 60601-1和IEC 60601-1-11。1來源:Regulations Summary1,Abbot Labs2,Market Size3,Li-I4,Micro Solid-State Batteries5,External
254、 Body Chemistries6,Calendar Life7,Rechargeable Issues8,Neuralink9應用|其他|醫療設備應用使用案例示例關鍵公司與發展常用化學預期日歷壽命預期循環壽命挑戰體內電池心臟起搏器、用于骨科植入物的新傳感器Ilika正在測試一種用于感知植入物有效性的醫療固態電池。5 腦植入物(如Neuralink)需要無線電池技術等方面的進步。9大約10年前曾使用可充電電池,但在心臟起搏器中壽命短暫。8鋰離子一次電池在如今的心臟起搏器中更為常見。4最長10年7鋰離子電池是一次性的新的微型固態電池目標1000+循環5更換心臟起搏器中的電池需要手術。用于傳感技
255、術的無線可充電電池正在開發中,并將需要FDA批準。體外電池帶針頭的一次性膠布,用于血糖監測雅培實驗室報告稱CGM血糖監測產品銷售增長21%。2MnO2,Ag2O63天(一次性)一次性使用缺乏高效的回收途徑使得一次性醫療設備的材料很少被回收,可能導致土壤和水源污染。第183頁電池報告 2024|1 行業|消費電子產品來源:Fortune Business Insights,CDC Foundation Report,Joule消費電子產品中的電池包括堿性電池、鋅碳電池、鋰離子電池、鎳氫電池和其他電池。消費者對便攜式和家用電子設備(如電動工具)的需求不斷增加,也提升了對便捷回收途徑的需求。美國電子
256、煙單位銷售按產品類型,2017 2023年年度估計*電子煙(VAPE)電池從2020年到2023年,美國的電子煙銷售總量增加了42.8%,其中94%為一次性產品1。在英國,每周丟棄約130萬一次性電子煙,相當于每年10噸電池2。全球消費電池市場份額,按應用劃分,2023年度美國全國電子煙銷量,按產品類型劃分,年度估計,2017-2023*應用|其他|消費電子產品第184頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第185
257、頁電池報告 2024|1 行業|火災事件與響應火災事件凸顯了多方面措施在降低電池產品失效發生率方面的重要性。這些措施包括驗證具有抗傳播能力的設計,在質量、工作標準、處理、存儲、應急響應和安全處置報廢鋰離子電池方面采取主動措施,以降低火災風險。公共事件案例與響應美國加利福尼亞州奧泰梅薩美國:Gateway儲能設施發生火災?;馂某掷m了幾天,電池多次復燃。消防員執行疏散命令并努力控制火勢。中國福建省福州市:比亞迪經銷商發生火災,這是自2021年以來第十起比亞迪火災。比亞迪進行調查,表示車輛電池未發現異常,并否認火災源于其車輛。韓國京畿道華城:Aricell旗下一家鋰電池工廠發生系列爆炸并導致大火,造
258、成23名工人遇難,8人受傷。大約145名消防員和50臺消防設備經過約五小時撲滅了火災。隨后,三名公司官員因違反工業安全法被調查,首席執行官被逮捕。美國加利福尼亞州圣佩德羅:一輛載有鋰離子電池的大型卡車在洛杉磯港附近翻車,導致持續了數天的火災。消防員讓火災耗盡其可燃材料并自行熄滅。該事件導致文森特托馬斯大橋和多個港口碼頭關閉,擾亂了運營。美國佛羅里達州:因在海倫颶風期間暴露于鹽水風暴潮而引發16起鋰離子電池火災,包括六輛電動車。居民被建議拔掉受損設備的插頭并將其移至開放空間,相關機構協調安全處置措施。電動車制造商被敦促為易受風暴影響的地區提供指導。美國密蘇里州弗雷德里克敦:在關鍵礦物回收設施(一
259、家鋰離子電池回收廠)發生大規?;馂?,釋放出濃重的有毒煙霧。當局下令居民撤離并實施就地避難令。密蘇里州自然資源部評估了潛在的環境影響。來自EPRI的數據表明,隨著更多電池系統的部署,BESS的故障率已下降。安全|火災安全|事件與響應第186頁1 行業|電池報告 2024|BESS失效的根本原因可公開獲取的按根本失效模式分類的BESS熱失控事件記錄可能有限和/或不完整。雖然對BESS熱事件的根本失效模式的具體枚舉有限且可能高度復雜,但它們可大致分為以下幾個類別:安全|BESS|根本原因熱事件數據庫:UL-171個熱失控事件EPRI-26個具有根本原因有關最常見的BESS火災根本原因,請參見 BES
260、S部分根本原因數據庫有限的原因:1.評估損壞組件的困難2.調查所需的大量成本和時間,3.由于訴訟方面的考慮,不愿為具體事件提供根本原因根本原因類別按類別劃分的根本風險類別注意:事件根本原因可能涵蓋不同類別,和/或可能缺少評估某些根本原因的信息。第187頁1 行業|電池報告 2024|BESS系統的質量評估對五個國家320多個BESS單元的質量審計進行的薈萃分析(Meta-analysis)顯示,與電芯或模組級缺陷相比,系統級缺陷最有可能導致高嚴重性失效,并且是BESS系統中最常見的質量風險類型,占質量問題的72%。來源:Clean Energy Report注:報告使用的數據截至2023年12
261、月,幻燈片中顯示的數據根據作者提供的數據重制,這些數據考慮了截至2024年11月的匯總質量審計數據。安全|BESS|質量評估模組缺陷(13%)系統缺陷(72%)電池缺陷(15%)圖中的外圈表示主要風險的各個類別。由于不當集成程序導致的系統缺陷占系統級質量問題的大多數。細粒度分類的質量風險第188頁1 行業|電池報告 2024|2023年初和年中,紐約市發生了多起BESS火災,促使成立了一個跨機構工作組(WP),旨在調查三起高關注度的火災事件并審查相關的法規、標準和規定,目標是對消防法規和安全環境更改提出建議。在公眾和行業安全領導者進行反饋后,制定中的規則通知(Notice of Rule in
262、 Development)于2024年7月發布。完整的建議和變更列表可以在此查看。一些針對BESS系統(600 kWh)的關鍵建議包括:安全|BESS|監管變更-紐約市法規案例研究-紐約州跨機構消防安全工作組(WG)法規變更FCNYS 1206.8所有BESS項目需進行行業資助的獨立同行評審。FCNYS 1206.7.1發生BESS火災時,必須在15分鐘內派遣具備安裝知識的待命人員,并在4小時內到達現場。FCNYS 1206.11.8將安全標識要求擴展到BESS單元之外。FCNYS 1206.2不再允許公用事業所有的BESS項目享受消防法規豁免。FCNYS 12.07.05.4集中監控所有BE
263、SS安裝的火災探測系統的站點服務報警。第189頁電池報告 2024|1 行業|航空安全事件來源:FAA安全|航空|安全事件數量保持穩定:截至2024年12月2日,美國FAA總共報告了65起事件。這與2023年同期報告的事件數量(63起)大致相同。電子煙繼續導致事件:與2023年相比,電子煙和類似設備造成的事件幾乎增加了一倍。安全程序已到位:對此類事件的響應包括機組人員將故障設備放入熱隔離袋中,航班繼續前往目的地。2024,2023-左軸所有時間-右軸美國電池相關事件數量按類別劃分的美國電池相關事件數量第190頁1 行業|電池報告 2024|電動汽車熱失效的根本原因電池和充電故障仍然是電動汽車電
264、池火災的一個令人擔憂的根本原因。雖然不同的數據集在根本原因因素的分類上存在差異,但車輛故障和電池管理相關因素仍然是已知的電動汽車熱事件的主要根本原因。來源:1 Tohir,M.Z.M.,Martin-Gomez,C.,Open.Res.Eur,2 Zhang,Z.,Dong,H.,Wang,L.,Wang,Y.,He,X.,Energ.Technol.,3 EV Fire Safe安全|電動汽車|根本原因圖片改編自1根本原因類別事件根本原因歸類統計第191頁贊助內容1 行業|電池報告 2024|充電期間的電動汽車熱失效自2010年以來,電動汽車火災安全分析的511起火災事件,有90起發生在車輛
265、充電時。近一半事件的原因在事件發生后仍然未知。一部分事件以爆炸告終,其中大多數涉及停放在封閉空間中的汽車。安全|電動汽車|根本原因圖片來自3充電時事件的頻率第192頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第193頁1 行業|電池報告 2024|2023年到2024年電池專利格局的變化*國際(PCT)專利申請總數增加了4.19%(從2023年的10,578份申請增加到2024年的11,021份)2024年,寧德時代和L
266、G繼續主導PCT出版物,分別占總數的12.6%和11.6%2024年億緯和海辰的專利數量顯著增加。海辰尤其引人注目,因為其數量從2023年的微不足道到2024年占據顯著份額。海辰現在排名僅在前五大電池申請者之外。博世是前十名申請者中唯一的非亞洲公司*由于專利申請提交與公布之間存在18個月的滯后,2024年出版物的數據反映了在2022年中至2023年中提交的申請來源:Espacenet搜索2023年和2024年在CPC分類H01M(電池)中的PCT出版物,按申請人名稱過濾,并限制為兩年中的“頭部”申請人法律|專利|2023-2024年專利出版物第194頁1 行業|電池報告 2024|推動創新的技
267、術領域-2023年和2024年的專利數據*2024年技術領域中增長最大的領域是“除鋰以外的金屬插層,例如鎂或鋁”(CPC分類H01M 10/054)一般電極創新(H01M 4/02)和電池回收方法(H01M 10/54)也經歷了顯著增長電極制造用的集流體涂布方法(H01M 4/0404)減少幅度最大總體來看,創新似乎已經從電池組件層面轉移到宏觀層面,例如維護、回收、熱管理和電池組安裝*由于專利申請提交與公布之間存在18個月的滯后,2024年出版物的數據反映了在2022年中至2023年中提交的申請來源:Espacenet搜索2023年和2024年在CPC分類H01M(電池)中的PCT出版物,按C
268、PC子類過濾,并限制為最普遍的子類和這些最普遍子類中的最大“變動者”法律|專利|專利技術領域 2023-2024第195頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第196頁電池報告 2024|1 行業|電池化學概述來源:2023年電池年度報告電池化學,電池討論:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0)化學體系|概述負極負極通常由石墨或硅制成,通過在充電狀態下容納鋰離子,影響能量密度、循環壽命和充電倍率正極正極由鋰
269、鈷氧化物或鎳鈷錳(NMC)等材料組成,決定了電池的容量、電壓和熱穩定性。電解質與隔膜電解液通常是含有鋰鹽的液體或凝膠,溶解在有機溶劑中,促進電極之間的離子傳輸,同時保持電化學穩定性。隔膜是一種多孔膜,防止正極和負極之間的物理接觸,從而避免短路,同時允許離子流動。電池設計除了材料,電池設計在性能中也起著至關重要的作用。電極厚度、壓實密度、電池幾何形狀和熱管理系統等因素影響能量輸出、熱散失和整體效率。優化的電池設計必須在性能需求(如能量、容量、功率傳遞以及整體安全性和可靠性)與系統成本之間取得平衡。鋰離子電池的性能由其關鍵組件的性質和相互作用決定:負極、正極、電解液和隔膜。第197頁電池報告 20
270、24|1 行業|化學體系|摘要正極負極電解液隔膜NMCLMOLFP2000200520102015202020252030LCONCALiNiMMOLMFP鈉離子硫石墨硬碳高電壓LNMO軟碳LiTiO石墨/硅硅鋰金屬有機電解質凝膠聚合物電解質固態聚烯烴聚烯烴+陶瓷纖維素無紡布聚烯烴+聚合物聚烯烴+陶瓷+聚合物實現500 Wh/kg:美國、歐盟和日本政府機構的關鍵目標USA Battery 500USCARJapan Rising II(now Rising III)Battery 2030 EUWh/kgWh/L*松下*寧德時代*三星*LG*Moli*比亞迪單體電芯化學發展時間線來源:電池報告
271、2023(第117頁),電池討論:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0第198頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|權衡圖(1/2)*除正極外,電池設計和組件可以對電池性能指標產生很大影響*標記-表示沒有規格表可供判斷。標記為“*”的評級基于已發布的數據,但沒有商業電池有關更多詳細信息和來源,請訪問:Battery Talk:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0)最佳5良好4平均3低2差1第199頁電池報告 2024|1 行業|化學|權衡圖(2/2)*除正極外,電池設計和組件可以對電池性能指標產生很大影響標記為“*”的評級基于已發布的數據,但沒有商業電池有關更多詳細信息和來
272、源,請訪問:Battery Talk:電池應用細分 1/01/2025(版本 3.0最佳5良好4平均3低2差1第200頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第201頁電池報告 2024|1 行業|來源:Redwood,ANL,Nature-鋰離子電池正極化學,電池報告2023電池化學,Battery Talk:電池應用細分 1/01/2025(版本 3.0在鋰離子電池中正極的組成,通常由過渡金屬氧化物制成,如鈷酸鋰
273、(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、鎳鈷錳酸鋰(NMC)或磷酸鐵鋰(LFP),每種材料在能量密度、循環壽命、成本和熱穩定性方面提供不同的平衡,具體取決于所使用的金屬組合;正極材料的選擇顯著影響電池的整體性能特征,如電壓、能量密度和功率能力。正極的功能:在充電過程中,鋰離子從正極移動到負極,儲存能量;在放電過程中,過程反轉,鋰離子重新移動回正極。影響正極選擇的因素:能量密度:電池每單位重量可以儲存多少能量。功率密度:電池可以多快地提供功率。循環壽命:電池在顯著退化之前可以承受多少次充放電循環。成本:正極材料的價格。近期趨勢:研究集中在提高性能和降低成本:*高鎳NMC成分,減少鈷含量以實現
274、更高的能量密度,同時保持安全性和成本效益。*開發LMFP,在LFP中添加錳,以提高電壓和能量密度。正極介紹化學體系|正極|引言第202頁1 行業|電池報告 2024|美洲歐洲、中東和非洲亞太地區操作中計劃中化學體系|正極|供應商2030年產能計劃*:750千噸電池正極材料175千噸前驅體材料2030年產能計劃*:1,000千噸電池正極材料300千噸前驅體材料2030年產能計劃*:9,000千噸電池正極材料4,700千噸前驅體材料*截至2025年第一季度公布的計劃。未進行風險調整主要前驅體材料和正極材料生產商湖南云能新能源第203頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|正極|鋰對正極的影響當前
275、市場條件要求電動汽車使用更便宜的電池,同時保持現在NMC811電池的性能。成本驅動因素電池正極材料(CAM)是主要驅動因素,占電池成本的50%氫氧化鋰(LiOH)或碳酸鋰(Li2CO3)占電池活性材料成本的50%,不包括加工/間接費用實現更便宜的電動汽車LFP是實現每千瓦時最低鋰成本的近期解決方案在LFP之外,制造商需要轉向先進的化學材料,如鋰硫(LiS),以維持成本降低的同時提高性能正極 51%制造間接費用 24%負極 12%隔膜 7%電解液 4%外殼 3%氫氧化鋰 66%硫酸鎳 26%硫酸錳 2%硫酸鈷 5%硫酸鈉 1%氫氧化銨 80%太藍新能源聲稱通過一種富鋰錳基正極的新型全固態電池,創
276、造了能量密度的新紀錄,提供超過1300英里續航Calix Ltd.生產一種新型的LMO正極,采用Calix閃光煅燒技術。CXL LMO/Li金屬顯示可逆容量為110mAh/g,500個循環后容量保持率為86%Mn Battery Minerals Pty Ltd 計劃成為全球高純度硫酸錳一水合物的生產商來源:上述各種新聞文章第226頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|正極|LMNO鎳錳酸鋰(LMNO)基本信息(SWOT分析)LMNO的能量密度高于LMO,接近NMC和NCA 可用于長續航EV和高性能消費電子產品LMNO提供比其他高能量正極更好的熱穩定性 更高的充電電壓截止值為4.7 V 基
277、于LMNO的電池表現出良好的循環壽命,在多次充放電循環中容量衰減最小LMNO優點 容量低于 基于NMC的正極 在高充電速率下電壓不穩定 生產成本高于LFP或LMO復雜的制造過程需要對材料成分進行精確控制 與L(M)FP相比,在低溫下表現較差 LMNO可能在循環過程中遭受錳溶解和結構降解 缺乏在LMNO的充電電壓下穩定的低成本電解質缺點 對中長程電動車的需求日益增長 熱穩定性和長循環壽命是BESS的優勢 下一代固態電池的理想候選者 適合電動航空、無人機和輕量級移動應用 降低來自鈷的供應鏈風險機遇威脅鎳錳酸鋰(LMNO):LMNO作為LMO正極的先進版本出現。通過添加鎳,它提供了比LMO更高的能量
278、密度和更高的截止電壓(4.7 Vvs4.2 V),LNMO技術的發展:始于2000年代中期,但仍主要存在于電池原型中,目前尚未在電動車(EV)中使用。然而,關于鈷礦開采的可持續性和供應鏈風險的日益關注可能會加速其采用。關鍵參與者:該技術可能很快會在中長續航電動車(EV)、輕型航空、無人機和電池儲能系統(BESS)中實施。Morrow電池、Topsoe和NanoOne正致力于商業化LMNO技術。NMC具有更高的能量密度,而L(M)FP具有更低的生產成本 替代的無鈷化學成分,如L(M)FP,可能在成本更低的情況下提供更優越的性能 由于固態電池的進步,其他電池管理系統(CAM)可能變得更具競爭力 對
279、電池制造中鎳的需求增加可能會降低LMNO的成本效益來源:電池報告2023(第130頁),電池討論:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0)第227頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|正極|LMNOLMNO與LMO來源:K.Mukai等,RSC Adv.,2013,3,11634-11639LMOLMNOLMO中的Ni/Mn比率(電池電壓,實際容量,能量密度)LMO(0%Ni)4.0 V120.0 mAh/g180.0 Wh/kgLNO(100%Ni)4.4V250.0 mAh/g380.0 Wh/kg30%Ni4.3V170.0 mAh/g230.0 Wh/kg50%Ni4.7V2
280、00.0 mAh/g300.0 Wh/kg70%Ni4.8V220.0 mAh/g330.0 Wh/kg80%Ni4.9V230.0 mAh/g360.0 Wh/kg在LMNO與LMO相比中,錳部分被鎳替代將鎳引入系統提高了氧化還原電壓,從而增加了整體能量密度LMNO提供更高的能量密度,通常在180-200 Wh/kg之間,而LMO的能量密度適中,為140-160 Wh/kgLMNO的截止電壓為4.7 V,而LMO的截止電壓為4.2 V與LMO相比,LMNO在低溫性能上有所改善第228頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|正極|LMNO|重要事件二月二月二月五月六月九月十一月十二月六月七月
281、十月十二月Topsoe 在丹麥弗雷德里克松啟動 LNMO CAM試點,設計產能為200噸/年3beLiEVe項目展示了 LNMO電池的回收過程IREC與Topsoe合作開發可水處理的LNMO材料和電極HyList項目獲得Horizon Europe的資金,以開發基于LNMO CAM的第4代全固態鋰電池Morrow Batteries在挪威格里姆斯塔德開設挪威最大的電池研究中心Echion Technologies與Topsoe發布了一份關于高性能3V LNMO-XNO電池系統的白皮書Nano One在2024年獲得了11項新專利,包括LNMO CAM的一鍋合成技術South 8 Technol
282、ogies開發了LiGas液化氣電解質,并展示了與4.6V LNMO電池的完全兼容性Morrow Batteries獲得$1.31億貸款用于LFP和LNMO化學的規?;烷_發Echion Technologies和Morrow Batteries簽署多年供應協議用于Morrow的LNMO-X技術中的XNO負極COBRA項目通過生產一個采用LNMO正極和Si/C負極的原型而結束South 8 Technologies的LiGas液化氣電解質被TIME評選為2024年最佳發明以提高鋰電芯的安全性、成本和性能來源:上述各種新聞文章第229頁贊助內容電池報告 2024|第230頁電池報告 2024|1
283、 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第231頁電池報告 2024|1 行業|在2024年,石墨因為其經濟性、可靠性和在全球供應鏈中的主導地位,仍然是主要的負極材料。然而為實現更高的能量密度,研究主要集中在開發硅基負極,或與石墨負極混合或替代。雖然硅提供了更高的比容量,但其在嵌鋰過程中體積膨脹帶來了如開裂和粉化等挑戰。通常采用如納米結構、先進的粘合劑和優化的電極設計等解決方案,以便在商業電池中實現實際應用。關于2024年鋰離子電池負極材料
284、的關鍵點:主導材料:石墨仍然是最常用的負極材料,因為其價格低廉且性能可靠。全球供應嚴重依賴中國,中國占天然石墨生產的70%和加工能力的90%。新興技術:硅基負極因其相較于石墨具有更高的能量密度而受到廣泛關注,同時其沒有鋰金屬的安全隱患,也沒有固態鋰金屬的成本和制造復雜性。研究重點:各大企業正在積極開發和申請硅基負極技術,以解決硅負極在充電過程中體積膨脹的挑戰,包括納米結構、結合粘合劑和導電添加劑,以及優化電極和電池設計。市場趨勢:石墨供應和可用性問題引發了在中國以外擴大石墨生產的倡議,并將重點放在建立替代負極材料(例如,硅、鋰金屬、LTO和硬碳)的供應鏈上。來源:Ufine,Benchmark
285、 Minerals,電池報告2023(第133-42頁),電池討論:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0)化學體系|負極|摘要負極摘要及關鍵點2024第232頁電池報告 2024|1 行業|能量密度循環壽命成本安全性速率正極兼容性可制造性環境影響具有更高能量密度的負極材料可以存儲更多鋰離子,從而使電池具有更大的能量存儲能力。不同材料,如石墨、硅和鋰金屬,提供不同的能量密度,選擇取決于其具體的應用要求。電池在不顯著降解的情況下能夠經歷的充放電循環次數對于持久和可靠的能源存儲至關重要。負極材料必須在多個循環中表現出穩定性和耐用性,以確保電池的使用壽命。材料的成本在決定電池的整體性價比中起著
286、關鍵作用。負極材料應在保持可接受性能水平的同時,具備大規模生產的經濟可行性。安全性是電池設計中的首要關注點。負極材料應盡量減少枝晶形成的風險,因為枝晶可能導致內部短路、過熱和潛在的安全隱患。穩定的負極極材料有助于鋰離子電池的整體安全性??焖俪潆娚婕案叱浞烹娝俾?,負極材料必須有效促進鋰離子在正極之間的快速移動,這是電動汽車和消費電子等應用中的一個重要指標。正極和負極材料必須兼容,以確保鋰離子的高效運輸并最大化電池性能。材料的整體電化學兼容性有助于電池的效率和可靠性。所選擇的負極材料應適合成本效益高且可擴展的制造工藝。加工的便利性及其在電池生產線中的整合是商業可行性的實際考慮因素。越來越強調選擇環
287、保和可持續的負極材料。行業正在探索在鋰離子電池的生產、使用和處置過程中對環境影響最小化的材料。鋰離子電池中負極材料的選擇是一個關鍵決策,取決于其應用場景的具體要求,并顯著影響電池的整體性能、安全性和經濟性。石墨是一個可靠且具有成本優勢的選擇,而硅和鋰金屬則提供更高的能量密度,但在穩定性和安全性方面面臨挑戰。鈦酸鋰(LTO)雖然能量密度較低,但在安全性和循環壽命方面表現優異。選擇負極材料時考慮的幾個因素:負極材料關鍵性能指標來源:電池報告2023(第133頁),電池討論:電池應用細分 2025年1月1日(版本3.0)化學體系|負極|摘要第233頁電池報告 2024|1 行業|石墨硅鈦酸鋰鋰金屬描
288、述石墨由于其穩定性、成本效益和成熟的制造工藝,一直是傳統選擇。硅提供比石墨更高的能量密度,但伴隨有體積膨脹相關的挑戰。LTO提供較低的能量密度,但具有更長的循環壽命。鋰金屬提供最高的能量密度,但伴隨有與安全性和循環壽命相關的挑戰,通常是由于鋰枝晶造成的。優點廣泛用于鋰離子電池,穩定、低成本,并表現出良好的循環性能。理論容量高,導致與石墨相比具有更高的能量密度。卓越的循環壽命、高速能力和優良的安全特性。最高的理論容量,可顯著增加的能量密度。缺點有限的能量存儲容量,可能阻礙高能量密度電池的發展。成本高于石墨(每千克),并且在充放電循環中顯著的體積膨脹導致顆粒脫落和循環壽命降低。與石墨和硅相比,能量
289、密度較低。在循環過程中容易形成枝晶,帶來安全風險并降低循環壽命。正在進行的研究集中于解決這些挑戰。常用負極材料及其性能比較來源:Ufine,電池報告2023(第134頁)化學體系|負極|摘要第234頁電池報告 2024|1 行業|石墨基礎信息容量和倍率能力可能略優于人造石墨。天然石墨生產過程:開采片狀石墨、研磨、選礦(例如:浮選)、除雜和球形化以生產USPG。+循環壽命和熱穩定性可能略優于USPG。能源密集型生產過程。前驅體是石油化工行業的副產品。石墨是鋰離子電池(LIBs)行業標準負極活性材料(AAM)。石墨是一種碳的同素異形體,有天然石墨,也可以人工合成。鋰離子嵌入其層狀結構中。完全鋰化的
290、石墨(LiC6)提供了372 mAh/g的理論最大容量。用于AAM的完全加工天然石墨稱為未包覆球形純化石墨(USPG)。碳包覆應用于天然和合成石墨,增強電導率,減少表面反應,并在循環過程中提高庫侖效率。采礦可能導致環境退化?;瘜W純化(例如HF)可能是危險的。生產過程:碳質前體(例如石油焦和煤焦油)在高溫下處理并精煉。天然和人造石墨的主要供應商包括貝特瑞、杉杉和璞泰來(中國)、浦項(韓國)和Resonac(日本)。將天然石墨和人造石墨混合,有時還會加入少量的氧化亞硅(SiOx)是很常見的。其他形式的硅,與石墨混合或作為替代品,使用有限但正在廣泛開發中?;瘜W體系|負極|石墨|101+人造石墨供應商
291、替代品來源:Jakob Asenhaeur 等(2020)石墨作為鋰離子負極材料的成功故事 可持續能源與燃料,4(11),5387-5416.K Zaghib 等(2003)天然石墨的凈化過程 電源雜志,119121,8-15.Seong Jin An 等(2016)對鋰離子電池石墨固體電解質界面的理解現狀 碳,105,52-76.第235頁1 行業|電池報告 2024|美洲歐洲、中東和非洲亞太地區操作中計劃中主要石墨AAM生產商來源:公司公告化學體系|負極|供應商第236頁電池報告 2024|1 行業|來源:公司公告(每個鏈接在來源中)化學體系|負極|石墨|重要事件二月三月八月十月十二月五月
292、七月九月十一月松下能源簽署人造石墨用于電動汽車電池的協議NMG向通用汽車供應電動汽車電池生產的石墨負極材料POSCO提供多元化石墨用于電池負極石墨一號將阿拉斯加與電動汽車產業連接起來使用中國石墨的電動汽車制造商獲得延期稅收抵免UP Catalyst獲得額外230萬歐元,以加速擴大電池原材料的規?;a,同時控制CO2的排放。北方石墨和雨碳宣布簽署共同開發天然石墨電池負極材料的協議UP Catalyst為低排放、高純度碳納米管和電池級石墨制定新的行業標準NOVONIX和電力公司SE簽署綁定的采購協議NOVONIX和斯特蘭蒂斯簽署綁定的采購協議Aurubis和Talga將開發電池級再生石墨Urbi
293、x石墨加工設施被美國能源部選中,依據兩黨基礎設施法案進行1.25億美元的資金談判。第237頁電池報告 2024|1 行業|鋰金屬負極作為可充電鋰電池中最早使用的材料之一,具有悠久的歷史,提供極高的理論比容量(3,862 mAh/g)和低電化學電位,使其在高能量應用中具有吸引力。20世紀70年代和80年代的早期研究集中在其在鋰金屬電池中的潛力,但這些努力受到安全問題的阻礙,主要是鋰枝晶的生長在充放電循環中形成的針狀鋰沉積物。這些枝晶可以刺穿隔膜,導致短路和熱失控,帶來重大風險。因此,鋰離子電池(Li-ion)的發展在1990年代獲得了動力,這種電池使用石墨負極。雖然石墨提供較低的比容量(372
294、mAh/g),但其穩定性、安全性和耐久性使其成為商業應用的標準,從而促進了便攜式電子設備和電動汽車(EVs)的廣泛采用。近年來,由于對具有更高能量密度的電池的需求不斷增長,鋰金屬負極的研究興趣重新升溫,尤其是在eVTOL、無人機和航空航天應用方面。材料科學和電池設計的進步導致了旨在減輕鋰金屬安全性和穩定性挑戰的創新。正在開發的技術,如固態電解質、保護涂層和先進的分離器,旨在抑制鋰晶體的形成并增強循環壽命。鋰金屬負極在性能上有潛力超越石墨和硅基負基,使其成為下一代電池研究的關鍵焦點。其成功地整合到固態電池和鋰硫電池系統中,將代表一個重大進步,標志著鋰離子行業向更高性能解決方案的轉變,同時解決長期
295、存在的安全性和可擴展性等挑戰?;瘜W體系|負極|鋰金屬鋰金屬歷史-鋰離子電池的始祖來源:固態電池中的鋰金屬負極,高安全性鋰金屬負極,更安全的鋰金屬電池第238頁電池報告 2024|1 行業|來源:固態電池中的鋰金屬負極,高安全性鋰金屬負極,更安全的鋰金屬電池,電池報告2023(第140-142頁)鋰金屬負極由于鋰的低密度和高理論比容量,提供了極高的能量密度。然而,鋰金屬技術面臨重大挑戰,主要與安全性有關。鋰金屬負極在充電過程中容易形成枝晶,這可能導致短路、熱失控和火災。此外,它們與電解質的反應性可能會降低循環壽命和效率。與用于鋰離子電池的傳統石墨負極相比,鋰金屬負極理論上可以提供更高的容量,但穩
296、定性顯著較差,商業化挑戰更大。與硅基負極相比,鋰金屬提供更高的容量,但在安全性和耐用性方面較差。與可能使用鋰金屬負極的鋰硫電池相比,這些電池具有類似的安全隱患,但可以提供更低的生產成本和重量優勢。許多公司正在努力或已經致力于緩解鋰金屬負極固有的安全挑戰,采用如固態材料、電解質設計、保護涂層和枝晶抑制等技術。高能量密度 輕量化 使其他先進電池化學,如固態和鋰硫電池成為可能優點 有限的循環壽命 成本(較高)低庫侖效率 鋰金屬的可制造性 安全性(枝晶形成和高反應性)缺點 對高能量密度電池的需求 航空航天 高端汽車 與國防相關的應用(無人機)固態技術的進展機遇 來自其他技術(NMC/硅電池)和新興化學
297、如金屬空氣或鋰硫的競爭 安全法規 鋰成本上升和供應鏈擔憂威脅鋰金屬鋰金屬基礎信息(SWOT分析)化學體系|負極|鋰金屬第239頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|負極|鋰金屬|行業參與者已宣布或計劃布局鋰金屬電池的企業鋰金屬生產商電池制造商對電動汽車制造商感興趣第240頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|負極|鋰金屬|關鍵趨勢和重要事件一月二月三月四月六月八月十月十二月五月七月九月十一月Sion Power在由LG能源解決方案主導的早期融資輪中籌集了7500萬美元。Adden Energy在實驗室規模的電池中展示了鋰金屬電池在室溫下的10分鐘快充。Li-Metal宣布提議從加拿大證
298、券交易所退市,原因是“市場條件嚴峻?!盠yten宣布收購位于加利福尼亞州圣利安德羅的Cuberg生產設施,以建立一個200 MWh的鋰-硫電池生產線,預計在2025年投入商業運營。PowerCo與Quantumscape宣布成立合資企業,制造固態鋰金屬電池。SLAC 發布了一項關于鋰金屬負極原子級壓延老化機制的研究,強調電解質設計是一個關鍵因素。SES AI將開始根據現代汽車和起亞的聯合開發協議開發B樣品。B樣品生產線將為城市空中出行制造電池。Lyten宣布計劃在內華達州里諾附近建立全球首個鋰硫超級工廠,預計于2027年投入商業運營,采用鋰金屬負極。SK On宣布了一種凝膠聚合物電解質,可以在
299、室溫下促進鋰金屬性能,具有良好的快速充電和電池安全性。鋰金屬負極的技術經濟分析表明,與擠出和原子層沉積相比,熱蒸發是一種更具經濟可行性的方法,可用于大規模生產鋰金屬負極。24M宣布Eternaltye是一種為鋰金屬配制的電解質,具有改善循環壽命和倍率的性能。SES AI 的100Ah電池通過了GB38031-2020,中國的電動汽車電池安全標準。Cuberg作為Northvolt的子公司,關閉其大門,技術轉移至瑞典。來源:上述各種新聞文章第241頁電池報告 2024|1 行業|硅基礎信息鋰可以與硅形成合金,完全鋰化的硅(Li15Si4)常溫下理論最大容量為 3,579 mAh/g是石墨的 9.
300、6 倍。然而,硅在鋰嵌入時會經歷高達400%的體積膨脹。在循環過程中,體積膨脹和收縮可能導致極片脫落和容量衰減。材料工程策略旨在遏制這些問題,盡管通常會在容量上與硅的理論最大值之間妥協。加工硅材料用于與石墨復合或其替代品,用于鋰離子電池(LIBs)中增加負極克容量?;瘜W體系|負極|硅|101生產過程:蒸發Si和SiO2然后冷凝;以及球磨Si和SiO2粉末。負極中使用量限制在 60 C 和電壓4.3-4.5V。LiFSI和LiTFSI更受青睞,因為它們具有更高的穩定性(熱和電化學)和更高的導電性,但成本高昂。較少見:LiBF4(導電性較低)。LiClO4(良好的導電性,氧化劑),LiAsF6(高
301、導電性且穩定,毒性和昂貴),LiNO3(鋰金屬穩定劑,安全性問題)。良好的SEI形成劑,穩定,昂貴:LiBOB,LiDFOB,LiPF2O2。鹽以低濃度作為添加劑使用,以抵消缺點。溶劑離子導電的介質,潤濕隔膜和電極。參與SEI形成。粘度和冰點:較高的粘度會減慢離子導電性,隨著溫度降低而惡化,降低倍率性能。溶劑:選擇溶劑以提高離子導電性和溶解度。在電極表面溶劑混合物還必須有效地去溶解離子。與電極材料共存。碳酸酯:因其成本、與常見活性材料的兼容性以及溶解鹽的能力而最為常見。溶劑混合物包括:循環:EC(高冰點,石墨穩定劑),FEC(向SEI添加F-,支持Si負極)。線性:DMC(改善粘度和導電性),
302、DEC(增強低溫性能),EMC(與前者相似但揮發性更低),氟化(新興,更昂貴但支持高電壓)。酯類(MP、EA等)和醚類(DME、DOL、glymes)與鋰金屬具有良好的兼容性,但易燃性高。腈類(乙腈、丁二腈等)在高溫性能上也有所改善,并且具有更寬的電壓窗口,但與其他成分的毒性和反應性存在一些擔憂。添加劑(10%質量分數)調整性能。修改SEI,增強穩定性,抑制氣體形成等。兼容性:細致平衡電池化學與應用需求。添加劑通常增強某一方面的性能,同時對另一方面產生負面影響。濃度:添加劑通常有助于形成SEI,但過厚的SEI層可能會耗盡鋰庫存并降低速率性能。添加劑涵蓋廣泛的化學成分,通常包含多個功能團:不飽和
303、添加劑是典型的(VC,VEC),并通過電還原在負極形成SEI,普遍認為它們在正極也發揮作用。FEC通常作為添加劑用于向SEI中添加LiF。含有其他功能團的分子的氟化也是常見的。含硫添加劑如PS或DTD可以形成先進的SEI并改善系統的穩定性。毒性和監管問題有時限制了使用。磷化合物在高濃度下可以減輕可燃性,但可能形成過厚的固態電解質界面(SEI)。腈類和異氰酸酯形成的膜通常適用于高電壓。鋰離子電池中的液態電解質促進鋰離子在正極和負極之間的運輸。電解質經過優化,以提高離子導電性、熱/電壓穩定性以及與電極材料的兼容性。設計良好的電解質可在電極上形成穩定的SEI,保護電極,同時允許離子在SEI和電解質之
304、間自由通過?;瘜W體系|電解質|摘要來源:1.Electrolytes and Interphases in Li-Ion Batteries and Beyond,Kang Xu,Chemical Reviews鏈接電解質 尋找在成本、性能和安全方面有潛力的合適材料第249頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|電解質|新聞事件與供應商二月三月六月十二月九月11月中國的Do-Fluoride與Soulbrain成立合資企業,提供LiPF6鹽??偛课挥诿绹腒oura宣布在經過測試后擴展定制電解液業務,具有較短的交貨時間。美國的AI初創公司Chemix宣布獲得2000萬美元A輪融資,用于數據驅
305、動的電解液開發。日本的旭化成宣布基于乙腈的電解液,承諾提供出色的“超寬溫度”性能。美國初創公司Feon宣布獲得610萬美元種子資金,用于先進電解液的發現及其鋰金屬電池的UN 38.3認證。三菱宣布與合作伙伴T2M開展回收試點,包括從電動汽車電池中回收電解液。德國E-lyte宣布在德國開設首個電解質工廠,年產能力達到20千噸。韓國材料公司EnChem將為AESC位于奧爾達市的工廠提供70%的電解質。24M(美國)推出Eternalyte,旨在提高鋰金屬電池的循環壽命和倍率性能。印度的GFCL宣布其LiPF6工廠預計在年底前投入運營。South8的LiGas(美國)展示了LMNO電解質,改善了高電
306、壓擊穿的歷史挑戰。Sepion Technologies發布了其新電解質的視頻,自熄滅時間“比商業電解質好25倍”。四月來源:上述各種新聞文章第250頁電池報告 2024|1 行業|離子液體(ILs):因其穩定性和不易燃性而顯示出潛力,但成本和粘度限制了它們的應用。最近,IL被用作添加劑或共溶劑,以平衡這些挑戰的優勢。來源腈化學體系:最近幾家公司宣布了腈溶劑和添加劑。旭化成宣布使用乙腈作為溶劑,以擴大電解質的最佳溫度范圍。特斯拉在2019年專利中與杰夫達恩教授共同發布了腈硫酸鹽,而Sila則發布了2023年專利。Ascend Performance材料公司制造了Trinohex Ultra(如
307、左圖所示),這是一種三腈添加劑,在2021年與三星的挑戰中獲勝。半固態和凝膠電解質:邁向固體聚合物電解質,聚合物基體被液體(溶劑+鹽)飽和。它們的可燃性較低,且通常具有更高的溫度穩定性。與固體電解質類似,離子導電性相較于傳統液體較低,進展通常尋求提高導電性。在鋰金屬電池中,它們表現出較少的枝晶形成。來源化學體系|電解質|技術在電解質行業,技術進步旨在克服關鍵電池挑戰:液態電解質的反應性、溫度性能和鋰離子電池的使用壽命;使新興負極(硅、鋰金屬、“無負極”)成為可能。液化氣:South8的LiGas,被時代評為2025年最佳發明,非毒性氣體具有降低火災風險和高倍率能力(低粘度+高導電性)。借鑒非液
308、態技術:全固態電池是行業的重要推動力,其他地方有詳細介紹,但半固態凝膠(聚合物+液體電解質)和液化氣正在商業化。擴展分子庫:遵循現有的液態電解質模型,進展集中在發現新分子以添加到混合物中。2400萬,Anthro Energy,QuantumScape,以及其他公司使用凝膠聚合物。人工智能發現:像Chemix和Sepion這樣的公司使用人工智能和機器學習來發現新的電池材料。雙鹽電解質:雖然LiPF6具有成本效益,但在電解質中添加次級鹽可以提高性能,同時緩解更具吸引力的選項的成本或溶解度挑戰。幾篇出版物和專利1,2提到這一概念,幾家工業電解質供應商提供雙鹽選項。推進鹽化學:LiPF6是最常用的電
309、解質鹽,但通過修改濃度或化學成分來增強性能。高鹽濃度:SES宣傳了“鹽溶于溶劑”電解液(左側所示)具有高鹽濃度,承諾更高的庫侖效率,并使鋰金屬電池能夠使用液態電解質。PNNL推廣了局部高濃度電解質(LHCEs),它們使用第二種溶劑(稀釋劑),在鹽溶解度較差的情況下實現類似效果。這個概念正在向行業轉移,例如Giner Inc所宣傳的開發工作。電解質類型與研究領域第251頁1 行業|電池報告 2024|*主要專注于組件制造美洲歐洲、中東和非洲亞太地區研究中已宣布化學體系|電解質|關鍵參與者鋰離子電池電解質的關鍵參與者*冠城大通*瑞泰第252頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|隔膜|摘要鋰離子
310、電池隔膜物理上將正極和負極分開,同時允許鋰離子的運輸。最常用的鋰離子電池隔膜通常由聚烯烴材料(通常是PE或PP)涂覆陶瓷制成。鋰離子電池中使用的其他不同類型的隔膜具有不同的性能特征和權衡,廣泛分類如下。隔膜類型材料特性聚烯烴聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)聚烯烴隔膜因其成本效益、化學穩定性和易于制造而被廣泛使用。它們通常出現在商業鋰離子電池中。陶瓷涂層帶有陶瓷涂層的聚乙烯或聚丙烯隔膜陶瓷涂層隔膜提供增強的熱穩定性和安全性。陶瓷層通過抑制內部短路和鋰枝晶的生長來幫助防止熱失控。復合型不同聚合物、陶瓷或其他材料的組合復合隔膜利用多種材料的優勢,以實現性能的平衡,主要是增加電化學穩定性、防止短路和
311、抑制鋰枝晶的生長。微孔型通常由聚乙烯或聚丙烯與添加的填料或陶瓷涂層組成微孔隔膜具有多孔結構,允許有效的離子傳輸,同時保持良好的機械強度。添加填料或陶瓷涂層可以增強熱穩定性并降低熱失控的風險。玻璃纖維與聚合物基體結合的玻璃纖維玻璃纖維隔膜具有良好的機械強度,可用于高溫應用。它們以耐穿刺和優異的熱穩定性而聞名。無紡布由合成纖維制成的無紡材料無紡布隔膜提供良好的機械強度,通常用于靈活且輕便的電池設計。它們可以提供靈活性和適應不同電池形狀的能力。復合膜型聚合物和陶瓷材料的組合復合膜隔膜旨在提供機械強度、熱穩定性和離子導電性之間的平衡。它們旨在提高鋰離子電池的安全性和性能。來源:Celgard,Sepi
312、on,鋰離子電池隔膜綜述,2400萬,2023年電池報告(第132頁)電池隔膜類型與技術第253頁電池報告 2024|1 行業|來源:Celgard,Sepion,24M化學體系|隔膜|技術隔膜是一種薄膜,能夠在電子上隔離正負電極,同時為通過電解質的離子傳輸提供多孔介質。它還可以發揮安全功能,例如減緩枝晶穿透對電極的速度,并在短路發生時減緩熱失控。2024年技術發展的領域包括潤濕性、離子選擇性和安全性。Celgard展示了一種與典型對照相比具有改善潤濕性的隔膜,可 減少所需的電池浸泡時間。Sepion的離子選擇性涂層防止過渡金屬通過亞納米級的孔徑進入負極。使用24M的Impervio隔膜構建的
313、電池在過充濫用條件下抑制熱失控,相較于對照組。隔膜的開發重點第254頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|隔膜|關鍵參與者美洲歐洲、中東和非洲亞太地區鋰離子電池隔膜的關鍵參與者第255頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|隔膜|重要事件一月二月三月四月六月八月十月十二月五月七月九月十一月SK ie technology正在探索加拿大的電池隔膜制造廠。Ontario 和 Quebec正在考慮中。Green New Energy Materials將在北卡羅來納州丹佛市建設首個價值1.4億美元的電池隔膜制造設施24M發布了新的測試數據,表明變革性電池隔膜Impervio可以顯著提高電池在過
314、充電時的安全性旭化成株式會社在加拿大安大略省波特科爾本市奠基建設價值16億美元的鋰離子電池分離膜制造廠ENTEK獲得1.2億美元的有條件貸款,用于在美國印第安納州特雷霍特建設電動汽車電池隔膜制造廠noco-noco與Neogen Chemicals Ltd簽署了為期3年的X-SEPA電池隔膜在印度的營銷和分銷許可協議本田已與旭化成株式會社達成基本協議,合作在加拿大生產電池隔膜Sepion Technologies獲得1750萬美元用于在美國加利福尼亞州西薩克拉門托建設電池隔膜制造廠。Prologium交付8000個Logithium技術的鋰離子陶瓷固態電池樣品,配備創新的陶瓷隔膜。Quantu
315、mScape發布Cobra,新一代陶瓷固態電池隔膜生產設備Trent Capital Partners收購電池隔膜公司Microporous的全部控制權。Semcorp完成匈牙利德布勒森濕鋰電池隔膜生產廠的第一階段建設。來源:上述各種新聞文章第256頁電池報告 2024|1 行業|1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第257頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|固態|產業參與者來源:公司公告和新聞報道,電池報告2023(第158-165頁)
316、固態電池行業當前狀態的關鍵趨勢主機廠競賽幾乎所有汽車主機廠都在以不同的策略積極參與固態電池競賽:內部研究SSB(例如:豐田)與SSB公司的戰略合作伙伴關系(例如:蔚來與衛藍)對一家(例如:寶馬、福特、斯特蘭蒂斯)或多家SSB公司的直接投資(例如:梅賽德斯、現代、起亞)公開披露的混合策略,結合內部開發與對其他公司的投資(例如:本田)技術關于使用何種電解質尚無共識,盡管聚合物已達到最高的成熟度。顯然,越來越多的趨勢是采用半固態聚合物電解質,以增強與正極的兼容性值得注意的是,亞太地區對硫化物SSB的關注顯著增加時間線該領域的大多數初創公司成立于2010年至2016年之間,現在要么已上市,要么處于投資
317、的后期階段幾家公司最近宣布將在2025年1月開設試點規模生產線(例如:現代/SES-AI、本田)大多數參與者的生產開始時間(SOP)預計或將宣布在2025年至2030年之間第258頁電池報告 2024|1 行業|固態電池與傳統鋰離子電池的不同之處在于它們使用固體電解質。然而,對于固體電解質的優選化學成分尚未達成共識,因為每種類型都有其獨特的優缺點。使用的兩種最常見的電解質家族是:陶瓷(包括氧化物和硫化物)聚合物(固體、復合材料或凝膠;后者通常被稱為半固態電解質)良好固態電解質的關鍵特性包括高離子導電性、穩定的電極-電解質界面、高熱穩定性和電化學穩定性、抑制枝晶的能力、高可加工性和低制造成本。陶
318、瓷電解質表現出高離子導電性和機械強度,但在界面特性方面表現不佳。與它們的剛性特性相比,聚合物則具有良好的界面特性,但在離子導電性和機械強度方面存在不足。到目前為止,聚合物由于其優越的可加工性,已實現更高水平的技術準備。來源:BatteryBits,電池報告2023(第158-165頁)固體電解質的類型化學體系|固態|產業參與者第259頁電池報告 2024|1 行業|與傳統液態電解質鋰離子電池的制造差異化學負極生產正極生產隔膜生產電池組裝液態電解質鋰離子電池負極漿料混合和涂布、干燥、壓延負極漿料混合和涂布、干燥、LT燒結擠出工藝,可以是干法和濕法堆疊、包裝、電解液填充和脫氣、老化氧化物固態電池鋰
319、箔擠出、壓延、層壓負極漿料混合和涂布、干燥、LT燒結漿料混合與涂布、高溫燒結、層壓、低溫燒結堆疊壓制、老化硫化物固態電池鋰箔擠出、壓延、層壓負極漿料混合和涂布、干燥、LT燒結漿料混合與涂布、干燥、軋制堆疊壓制、老化聚合物固態電池鋰箔擠出、壓延、層壓擠出、軋制擠出、軋制堆疊壓制、老化與鋰離子電池相比,主要歸因于鋰金屬箔的擠出工藝,存在顯著差異。值得注意的是,基于硅的負極工藝更類似于傳統的鋰離子方法。對于氧化物和硫化物,正極經歷的過程類似于傳統的鋰離子,但固體電解質顆粒被混合在漿料中。此外,氧化物SSBs需要昂貴的燒結步驟。另一方面,聚合物SSBs需要擠出。在氧化物和硫化物SSBs中,隔膜的濕處理
320、與鋰離子電池中采用的傳統擠出工藝顯著不同。與鋰離子電池不同,固態電池(SSBs)不需要電解液填充和脫氣,這是固態電池的一大獨特優勢。關鍵制造差異來源:弗勞恩霍夫ISI化學體系|固態|產業參與者第260頁電池報告 2024|1 行業|新型金屬的加入在固態電池中加入如鑭、鍺或鋯等新型金屬使其與傳統鋰離子電池有所不同:鋯是常見的,且沒有顯著的供應鏈問題。(存在于氧化物固態電解質中)鑭雖然在稀土金屬中相對豐富,但隨著固態電池(SSB)采用的增加,可能面臨需求上升。(存在于氧化物固態電解質中)鍺相對稀缺且成本高,可能不適合在電池中廣泛使用。(存在于氧化物和硫化物固態電解質中)鋰含量關于鋰需求:正極材料與
321、傳統鋰離子電池相比沒有重大變化。電解質發生顯著變化,固態電解質導致鋰的平均額外需求比液態有機電解質高出10到20 g/kWh。負極中的鋰金屬需要額外的鋰含量,粗略相當于從液態電解質過渡到固體電解質。額外的鋰含量因負極厚度和為提高電池性能而添加的多余鋰而異。來源:弗勞恩霍夫ISI與傳統液態電解質鋰離子電池的制造差異固態電池與基于液體電解質的電池共享共同組件,但由于固體電解質和負極材料的選擇,資源需求有所不同。主要有兩個區別:電解質中新金屬的加入和鋰含量的增加?;瘜W體系|固態|產業參與者第261頁電池報告 2024|1 行業|來源:公司公告和新聞報道,電池報告2023(第158-165頁)固態電池
322、-最新進展Prologium啟動全球首個GWh級固態鋰陶瓷電池工廠,計劃于2027年開始大規模生產現代宣布在韓國建立新的B樣品工廠,計劃于2024年開始固態電池生產(現為2025年1月)本田 宣布將在2025年1月開設一個固態電池(SSB)工廠/演示線的試點規模。斯特蘭蒂斯 宣布到2026年將在路上推出一支道Dodge充電器的演示車隊總部位于波士頓的離子材料在經營12年后宣布破產Quantumscape 向其OEM合作伙伴運輸六層Alpha-2樣品電池,相較于其A0電池具有更大的正極負載2024年以宣布固態電池生產設施開始逐步增加A和B樣電池的生產為主導。Factorial 在交付其A樣品電池
323、不到1年后,向梅賽德斯-奔馳交付B樣品電池三月2024年第二季度2024年第四季度六月十月十一月六月四月一月2024年第一季度化學體系|固態|產業參與者第262頁電池報告 2024|1 行業|主要固態參與者來源:Pitchbook、Crunchbase、公司公告和新聞報道注意:$10M的融資已被選為地圖的門檻電解質選擇歐洲、中東和非洲亞太地區美洲聚合物氧化物硫化物半固態未披露化學體系|固態|產業參與者第263頁電池報告 2024|1 行業|來源:Dealroom,Crunchbase,Pitchbook注意:$10M的融資已被選為表格的閾值公司電解質技術發布日期基金,階段知名主機廠投資者Blu
324、e Solutions 聚合物固態電解質1998$496M-上市Ilika氧化物固態電解質2004$30M-上市-Ensurge氧化物固態電解質2005$1.8億-公開Prologium氧化物固態電解質2006$5.38億-E輪QuantumScape氧化物固態電解質2010$15億-公開24M半固態電解質2010$1.85億-H輪Solid Power硫化物固態電解質2011$3.87億-公開Iten氧化物固態電解質2011$1.1億-C輪-主要固態電池參與者及OEM投資固態電池行業已見證顯著投資和增長,擁有多樣的電解質技術以及由既有企業和新興初創公司實現的顯著融資里程碑。我們這里只包括主要
325、專注于固態電池的公司?;瘜W體系|固態|產業參與者與投資第264頁電池報告 2024|1 行業|來源:Dealroom,Crunchbase,Pitchbook注意:$10M的融資已被選為表格的閾值公司電解質技術發布日期基金,階段知名OEM投資者SES半固態電解質2012$600M-公共StoreDot半固態電解質2012$190M-D輪Factorial Energy聚合物固態電解質2014$240M-D輪Blue Current聚合物固體電解質*2014$46M-系列未知-Ion Storage Systems氧化物固態電解質2015$85M-債務融資Sakuu未披露2016$84M-C輪-
326、Svolt硫化物固態電解質2016$2.9B-B輪Welion半固態電解質2016$287M-D輪Tailan New Energy氧化物固態電解質*2018$5500萬-B輪主要固態電池參與者及OEM投資情況固態電池行業已見證顯著投資和增長,擁有多樣的電解質技術,以及由成熟企業和新興初創公司實現的顯著融資里程碑。我們這里只包括主要專注于固態電池的公司。*復合電解質化學體系|固態|產業參與者與投資第265頁電池報告 2024|1 行業|來源:Dealroom,Crunchbase,Pitchbook注意:$10M的融資已被選為表格的閾值公司電解質技術發布日期基金,階段知名OEM投資者LionV
327、olt氧化物固態電解質2020$2000萬-A輪-Solivis硫化物固態電解質2020$1900萬-B輪-Solithor氧化物固態電解質2021$1000萬-種子輪-Soelect聚合物固態電解質2021$1300萬-A輪Adden Energy未披露2021$2000萬-A輪-BasqueVolt聚合物固態電解質2022$3000萬-種子輪-主要固態電池參與者及主機廠投資情況固態電池行業已見證顯著投資和增長,擁有多樣的電解質技術以及由既有企業和新興初創公司實現的顯著融資里程碑。我們這里只包括主要專注于固態電池的公司?;瘜W體系|固態|產業參與者與投資第266頁電池報告 2024|1 行業|
328、1 行業概述重要事件行業價值鏈金融成本電芯與電池包制造應用電動汽車(EV)電池儲能系統(BESS)其他安全法律化學體系正極負極電解質與隔膜固態鋰-硫 非鋰化學供應鏈與原材料回收與再利用軟件第267頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|鋰-硫|SWOT來源:路透社,阿貢國家實驗室,UFine,電池官員,電池報告 2023(第 143-146 頁)鋰-硫電池基本信息(SWOT分析)成本 安全性 比容量 硫的豐富性優點 循環壽命 能量密度 電池供應鏈 功率 難以讀取的充電狀態缺點 低/中檔/入門級 EV 電動公交車 電動卡車 對成本敏感的應用機遇 NMC/高電壓LNMO 鈉離子電池 關于能量密度
329、和電池循環壽命的法規 材料成本上升挑戰鋰硫(LiS)在2024年,鋰硫(Li-S)電池仍然是一種有前景的下一代能源存儲技術,隨著技術進步,解決了諸如“穿梭效應”和有限循環壽命等關鍵挑戰。電池的進步包括改進正極設計、先進電解質和納米結構硫材料,以增強循環穩定性和能量密度。Li-S電池具有顯著優勢,包括更高的理論能量密度和由于硫的豐富性而帶來的成本效益。它們特別適合需要輕量級能源存儲的應用場景,如無人機、航空和長續航電動汽車。然而,Li-S電池面臨來自成熟鋰離子電池的挑戰,如磷酸鐵鋰(LFP),后者盡管能量密度較低,但具有更好的循環壽命、安全性等優勢。此外,鋰金屬電池是另一種競爭技術,具有相當的能
330、量密度,但面臨鋰枝晶形成和安全性方面的挑戰。盡管有這些競爭者的存在,持續的研究和行業合作表明,未來在可持續能源存儲中,鋰硫電池可能成為關鍵角色。第268頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|鋰鋰-硫硫|物料清單與成本來源:1.Yao,A.Benson,S.M.,Chueh,W.C.鈉離子電池能多快學習?評估與鋰離子電池的技術經濟競爭力場景。arXiv:2403.13759v3(2024);2.上海金屬市場(SMM).M.;3.Omenya,A.鈉離子電池開發.美國能源部-OE同行評審(2024).;4.Lee,J.低成本鈉離子電池以實現電網規模能源存儲:普魯士藍衍生正極與完整電池集成;20
331、13.活躍材料屬性容量(mAh/g)電壓范圍(V)堆積密度(g/cm3)循環壽命前景與挑戰正極硫碳1100-16741.5-3.00.3-0.750-300相較于傳統鋰離子電池更安全電壓窗口對電池設計構成限制由于堆積密度導致的能量密度低硫化聚丙烯腈300-6001-2.50.4-0.6100-600能量密度低,無論是體積能量還是重量能量由于標稱電壓導致的功率密度有限硫化鋰1000-11661.5-3.00.3-0.750-300高濕敏感性導致成本增加由于堆積密度導致的能量密度低負極硅3000-42000.1-10.8-1.0100-1000由于堆積密度導致的能量密度低原料限制成本與質量鋰/鋰合
332、金3200-3800 0-0.20.5-0.750-600需要管理高容量變化報告的循環壽命有限不活躍材料屬性描述前景與挑戰電解液基于醚的LiTFSI鹽在醚/氟醚中醚的溶解性允許廣泛使用添加劑和鹽以提高負極穩定性醚在電池內溶解活性電池材料基于碳酸酯的LiPF6鹽在環狀/線性碳酸酯混合物中良好的氧化穩定性,但需要管理氣體生成/積累集流體鋁箔用于正極在1C/min)。鈉離子多陰離子(NVPF)和普魯士藍避免熱失控(10 C,充電速率 4 C,通常報告的情況,這主要得益于硬碳(與石墨相比)的速率能力。電壓保持容量來源不同溫度下的放電電壓曲線第281頁電池報告 2024|1 行業|中國的TAILG 已在
333、其豪華電動自行車中推出新的鈉離子電池技術,能夠在0C以下的溫度下行駛115公里,同時保持25 km/h的速度,生命周期超過2,000個循環。寧德時代的Freevoy 混合動力汽車電池組。集成了鈉離子電池和鋰離子電池,能夠在10分鐘充電后提供超過280公里的續航,并在10,000500儲存壽命20年25年效率60-90%59-64%其他特性不易燃不易燃,高可持續性氧化還原液流電池(RFBs)的形狀和化學成分各不相同,具有廣泛的性能,可實現長壽命、安全性和發展機會。氧化還原液流電池第285頁電池報告 2024|1 行業|化學體系|金屬-空氣/液流電池|行業參與者美洲歐洲、中東和非洲亞太地區金屬空氣釩有機其他鐵液流電池公司在美洲和歐洲、中東及非洲迅速崛起希望確立自己在長時儲能電網技術領域的領導地位。這些技術種類繁多,處于從研發到商業部署的不同發展階段。第286頁電池報告 2024|1 行業|化學