英国动力电池的未来英

Contents 汽车电池的主要趋势34研究方法和关键见解洞察力报告的目标5汽车电池的机遇与挑战汽车电池类型聚类68推动创新的跨领域主题下一代化学品的商业准备与机会大小英国汽车行业有希望的电池创新这对英国意味着什么？1213161922术语表 汽车电池的主要趋势 跨领域的挑战将触发进一步创新 汽车行业将占据主导地位未来电池需求 未来各种电池技术将 开发以减少对一种解决方案的依赖 无论最终应用如何，汽车电池将受到将触发的跨领域挑战的影响进一步的创新，包括电池安全、制造改进、可回收性和供应链发展。 APC认为汽车行业是聚集在三个广泛的电池组周围：入门级低成本、高容量性能和高性能专家。 汽车行业将占80%以上到2030年锂离子电池需求。 汽车制造商需要电池来实现成本、能量密度和生命周期的正确平衡影响，同时驾驭波动的原材料价格。 在这三大集群中，汽车制造商选择基于不同的化学选择他们的电池供应商、生产数量和规格fic车辆属性。 研究方法 关键见解 APC定性评估了相对市场下一代电池创新的潜力与他们离进入汽车市场有多近。 出现了八种相对较新的创新接近市场，可能会捕捉到一个显著的fi不能汽车市场的一部分。 英国的定性能力评估也是进行调查是为了了解英国在哪里在知识产权、供应链方面的战略优势和制造能力。 •硅主导阳极•富含锰的阴极•行业规模的电池材料回收•固态电解质•锂金属阳极•干电极制造• Lithiation techniques•钠离子 只有最接近进入的技术市场潜力大的汽车市场在本报告中进行了分析。虽然早期阶段创新对英国很重要，APC倾向于专注于后期技术的商业化。 英国在钠离子方面具有战略优势和硅阳极。有一个有限的窗口利用这一优势的机会有针对性的资本和后期研发投资。 电池材料回收等领域，固状态电解质和富锰阴极值得追求，因为他们的高市场潜在的和新兴的英国能力。 这份洞察报告的目的是提供一个汽车前景看好电池：技术。随着电池行业的发展以这样的速度，可能很难跟踪什么技术最适合汽车sector. Therefore, we have drawn on public可用信息，以及我们在汽车行业，评估市场。 重要的是要注意，此分析代表了快照及时。但是我们感觉到广泛的主题以及APC在这方面确定的技术报告是有效的-即使相对优先级随着市场的成熟而变化。帮助指导读者通过景观，报告是结构分为三个部分： 洞察力报告的目标 关键点 •这份洞察报告旨在提供指导英国应该在哪些技术上根据最佳信息进行投资目前可用。•英国的下一代能力介绍了汽车电池技术。 Define汽车电池段 每个电池的相对市场规模和商业准备情况Cell opportunity was assessed. Four clusters were identifyfied, showing不同电池的相对成熟度和市场机会大小用于汽车市场的化学品。 集群未来电池创新 合并前两节产生的见解，对英国下一代能力的定性评估介绍了汽车电池技术。本节建议英国应该追求哪些技术关于现有的最佳信息、市场和英国的竞争地位。 评估英国的相对强度和机会 事实上，汽车的绝对规模已经对电池行业非常有利。电池包装价格从平均水平暴跌从2010年的1100美元/千瓦时到2021年的132美元/千瓦时根据彭博新能源财经这使得电动汽车从2010年代的利基产品之一1.2020年代最大的市场机会。改进预计不会停止-即使在面对短期材料价格上涨。 电池是网络的基本技术零经济和增长最快的经济之一技术领域。旨在振兴的国家他们的本土制造基地很快建立国内电池产业，使绿色增长。汽车行业预测成为未来电池的主要用户。到2030年，Rho Motion预计将超过80%的电池需求将来自汽车部门，相邻部门从研发和制造进步。 机会和挑战汽车电池 关键点 •不同的成本和性能要求将使电池成为具有一系列电池的DIff产品可用的化学物质。••有很大的创新空间价格点不同。批量乘用车将需要不同的ff电池到跑车，重型货物车辆，以及Off-高速公路部门。•到2030年，超过80%的电池需求将来自汽车行业。 到2025年，行业专家和OEM预测电池组价格将徘徊在100美元/千瓦时左右，进一步下跌至80美元/千瓦时左右kWh by 2030. There are two routes to achieve $80 / kWh at the2包装水平：降低投入材料的成本并保持能量密度，或以更大的速率增加能量密度而不是新投入材料的成本。 虽然到2030年，包水平的80美元/千瓦时原则上是这是可以实现的，只有像镍这样的关键材料，锂、石墨和钴成本低，预先固定由OEM和电池制造商提供。 图3所示的APC分析表明，对于富镍NMC等化学品，未来价格可能会有更大的变化比LFP。这是因为NMC对镍、钴和锂材料的价格，而LFP仅对锂敏感。 降低电池组成本这一三管齐下的挑战，提高能量密度，避免材料短缺中断导致了一系列下一代技术正在被业界考虑。 尽管行业合并了大约三个轻型车辆的电池段，Signifi不能发散发生在Specific化学解决方案。这些差异发生的原因有很多。 乘用车OEM及其供应链是倾向于三类电池以适应他们未来的电动汽车投资组合： 汽车集群电池类型 入门级，低成本高容量性能高性能、专业应用 一些公司似乎在对冲未来原材料价格上涨。其他由他们的电池制造商技术路线图。有些人会优先考虑特定的fic车辆属性(比如快速充电)，需要特殊的fic化学物质。下面是一个简短的讨论的特点每个类别的Define。 车辆制造商传达这些信息类别不同，但许多人都在追求基于其差异的多化学策略产品的产品。 关键点 APC看到电池类型广泛围绕三个类别合并 •••入门级，低成本高容量性能高性能、专业应用 入门级，低成本 成本为王，可接受的能量密度 对于入门级、低成本的解决方案，减少了能量密度是可以接受的，如果$/ kWh是足够低。仅做适度的日常里程，如城市汽车，是好的这些电池类型的候选人。 体积性能车辆。这是由于新颖LFP电池到电池组概念，更高能量密度3LFMP电池，以及原材料价格上涨其他化学 从中期来看，CATL承诺到2023年制造钠离子电池是有希望，尽管发展不确定。随着潜在的低成本fl或比LFP，钠离子可以成为锂离子的可行替代品。其他选项包括零钴化学，如来自巴斯夫或高电压等玩家的NMC370LNMO由Haldor Topsoe等公司提供。 大众，福特对LFP电池的新兴趣Stellantis强调了对这些的需求来自大批量汽车的化学物质类型球员。最近的发展是特斯拉和梅赛德斯对外LFP化学品的承诺中国。这表明入门级、低成本化学可以满足一些高的需求 高容量性能 以合理的成本获得良好的能量密度 以适度的成本获得高能量密度，欧洲和北美的原始设备制造商倾向于倾向于NMC和NCA电池。这些化学物质目前在西方市场占主导地位因为它们的射程最高，最适合到长途旅行的车辆，体验利用率高或较重。 另一方面，将增加硅的添加量与石墨一起，从5%的硅含量上升今天在未来几年内高达20%。 高容量性能的另一个flavour包括LG Energy提供的NCMA电池特斯拉模型中使用的解决方案中国的Y和通用汽车的悍马EV。其他创新包括NMx化学由SVolt商业化，消除了钴但声称保持NMC811的性能。 一系列渐进式创新正在发生在这些高容量性能电池中同时提高能量密度并降低$/ kWh。富镍NMC如作为NMC9.5. 54 NCA95阴极将进入未来2 - 3年的市场。在阳极上 高性能、专业应用 需要新的化学物质来提高能量或功率密度 高性能、专业电池将成为能量和功率密度的阶跃变化，但将最初要求溢价。因此，高性能车辆很可能是firstcustomers. However if these technologies can be大规模制造，他们也可以trickle down into the high volume performance细分市场，取代部分现有技术长期的。 有前途的阳极选择，可以实现一个步骤锂金属阳极的性能变化和硅为主的阳极。 新的阳极和电解质还没有在汽车的包装级别验证applications. Therefore, one route to prove the新化学的生存能力在毕业前汽车行业将首先关注较小的fi消费电子或医疗等应用sila nanotechnologies are using their Si手表中的阳极技术，Ilika开发了固态电池用于医疗设备和StoreDot最初引入了他们的快速充电消费电子产品的阳极概念。 锂离子发展的最后十年汽车行业的重点是加强阴极。预计未来十年将预示阳极技术的新发展和电解质，可以使他们。这两个最 交叉主题推动创新 除了正在开发的电池创新以适应某些车辆类别外，所有汽车电池有额外的标准，以满足产生跨领域的创新： 制造改进 安全改进 供应链脆弱性 对镍、钴和锂的需求增加推动了 short to medium term. Alternative chemistries that are made from more丰富和便宜的材料，如LFP，钠离子和富含锰预计市场份额将增加。取决于持续时间和原材料价格飙升的严重性，这些成本较低的化学物质可能替换高镍化学物质的重要fi不能部分。 APC认为许多细胞水平创新，并使用定性的方法对它们进行排名2x2图。水平轴评估5商业准备，而垂直轴对机会的大小进行排名。指标用于评估商业准备情况和机会的大小在下面列出，并且 定性得分从1 - 5。从分析来看，出现了四大类。这些是创建以帮助结构电池化学创新，不应被视为僵化categories. A more detailed explanation of each类别在下面是DefiNed。 商业准备与机会的大小下一代化学 关键点 ••APC评估了商业机会和准备为众多电池相关技术。八项创新脱颖而出可以引入的发展到2025年进入汽车市场或之后。 左侧fi场的进步~ 7 - 10年从fi第一个汽车产品 •先进的液体电解质对于锂金属•转化反应阴极•新型集电器•金属电极技术• Disordered rocksalt cathodes•半固态/混合固态 •硅主导阳极•富含锰的阴极•电池回收•锂金属阳极•固态电解质•干电极制造业• Lithiation Techniques•钠离子 学术游戏管理员~ 10 - 15 +年从fi第一个汽车产品 •锂-空气•金属离子•多价化学物质•结构电池 • Li - S•混合超级电容器•锌离子•高级氯化钠镍•快速充电阳极(即Nb) 商业就绪性指标(得分1 - 5) OEM /电池制造商的兴趣TRL / MRL汽车级未来供应链/技术挑战现有锂离子侵蚀USP的潜力 潜在的全球市场规模跨部门溢出它对汽车的影响有多广泛 左侧fi场的进步 有希望的发展 对这些技术的投资似乎有利可图，基于当前汽车行业的发展轨迹。有一个广泛的共识是，尽管存在一些技术挑战，这些技术可能需要3 - 5年的时间商业化。众多OEM和电池制造商在他们的路线图上有这些技术，并投资了Significannot sums of money to get to marketfirst. The challenge对英国来说，大型全球性公司正在努力These innovations. Therefore, the UK’s offering must be高度竞争。 这一类别的风险更高，创新仍然存在主要是在学术界，但是，有一些开创性的公司加速发展。技术挑战比“有希望的发展”更大类别，吸引较少的汽车行业投资。然而，如果克服了这一类的技术挑战，一个大的市场规模是可能的。 英国案例研究：fi左派的进步 英国案例研究：有希望的发展 先进的锂离子阴极 固态电解质 英国正在培育一个固体电解质生态系统，其中包括一些鼓励