詹妮弗·格兰霍姆 美国能源部长

 

       拜登政府制定了一项大胆的议程，以应对气候危机，建立清洁、公平的能源经济。到2035年让美国电力完全脱碳，实现净零排放；最迟到2050年，从经济上要惠及所有美国人。

 

       这份由联邦先进电池联合会( Federal Consortium for Advanced Batteries )组织撰写的《国家锂电蓝图2021-2030》将有助于指导投资，以发展国内锂电制造价值链。

 

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美国为什么制定这一蓝图？

 

      据彭博社预计，2040年全球乘用电动汽车的销量将达到5600万辆，其中17%（约960万辆电动汽车）将进入美国市场（图1）。如果彭博社预计的960万辆电动汽车的所有电池都是在国外制造，这将产生大约1000亿美元的进口。占领这一市场对于美国汽车工业未来的生存至关重要，美国汽车工业在历史上贡献了美国国内生产总值的5.5%。除电动汽车市场外，电网储能市场也有望增长，彭博社预计到2040年全球储能电站部署总量将达到1095GW以上，较2018年的9GW将会大幅增长。

图1. 乘用纯电动车(EV)和插电式混合动力电动汽车( PHEV )年销量。来源：彭博社，电动汽车展望2019。

 

       该报告指出，锂电行业目前似乎正处于临界点，自2010年以来锂电成本下降了近90%。这项技术正在影响全球运输市场，并有可能在未来几十年重塑全球行业。预计到2025年，中国锂电产能将达到1811GWh。

图2. 电池制造能力。资料来源：“锂离子电池超级工厂评估”，Benchmark Mineral Intelligence，2021年3月。

 

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美国要构建的锂电产业链

 

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愿景和目标

 

       建立美国国内锂电供应链，既要解决新材料的突破性科学挑战，又要发展满足日益增长的电动汽车和储能市场需求的制造基地。达到以下五个目标将使美国实现这一愿景：

 

      GOALS

      目标

 

      目标一 安全获取原材料和精炼材料，发掘关键矿物的替代品，用于商业和国防应用

 

      强有力、安全的锂电基地需要获得可靠的原材料和精炼材料的供应，并同时努力开发可持续的替代品，实现供应多样化。目标是减少美国锂电制造对稀缺材料尤其是钴和镍的依赖，以发展更强大、更安全和更具弹性的锂电供应链。

 

表1：美国矿产储量和产能在全球中的占比。

      目标二 支持能够满足国内电池制造需求的材料加工基地的发展

 

      如今，美国依靠国际市场加工大部分锂电原材料。生产低/无钴正极活性材料，开发降低电池材料成本的新工艺，将电池成本降至60美元/kWh。

 

表2：全球主要锂电生产国家的主材产能。

      目标三 刺激国内电极、电池和电池组制造业发展

 

      近10年来，电池储能技术取得了重大进展，电池能量密度增加，电池组成本降低约85 %，2020年达到143美元/kWh。尽管取得了这些进展，但国内电池和电池组的增长和外包制造仍需要持续的激励和支持。

 

      目标四 实现电池报废再利用和关键材料的大规模回收，并在美国建立完整的竞争价值链

 

      锂离子电池的回收利用不仅缓解了材料短缺，提高了环境的可持续性，而且构建了一种更安全、更具弹性的材料循环供应链。

 

      目标五 通过大力支持科学研究、STEM教育和劳动力发展，保持和推进美国电池技术的领先地位

 

      在不断加速的电动汽车和储能市场建立一个竞争和公平的国内锂电池供应链，这只是作为新的零碳能源经济的一部分，在全球范围内向高性能和低成本迈进的一个阶段。关注新一代锂电材料（固态电解质）研发，以及新材料、电极和电池制造工艺，仍然是保持美国领先地位所不可或缺的。在此过程中还要十分关注知识产权的保护。（注：STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写）