电池监测仪 2023 ： 经济与生态的价值链

1.PREFACE 32.介绍43.全面的市场观点和政策54.电池材料175.电池生产276.产品性能357.电池使用458. RE - X 539.KEY TKEAWAYS 6110.收盘价6211.参考文献清单63 INTRODUCTION 向绿色能源和可持续交通的转变是对现有技术和价值链的重大破坏。由于电池是这些发展的主要组成部分，这尤其反映在电池市场上，近年来电池市场出现了很多变化。在世界各地，各种各样的参与者都在试图在这个快速增长的市场中定位自己。政策制定者面临的挑战是，以实现环境目标的方式制定电气化目标，同时加强当地经济并确保地缘政治地位。原始设备制造商（OEM）正在扩大生产能力并确保原材料供应，以实现这些电气化目标，同时保持全球竞争力。虽然一些公司在这里取得了成功，但其他公司却在苦苦挣扎，甚至失败。在快速变化和非常复杂的环境中，做出正确的战略决策非常困难。为了在一定程度上支持这些，Battery Moi - tor提供了最近的行业新闻，亮点和趋势以及电池市场的各个子方面和影响的广泛概述。 亲爱的读者， 最近，欧洲电池行业受到了很多批评。一些媒体关注对亚洲尤其是中国的依赖程度。即使是高质量的媒体也引起了人们对欧洲电池行业在研发，生产技术，材料可用性以及可持续性方面的巨大积压和缺乏全球竞争力的关注。但是其中有多少真相？欧洲是否已经失去了全球电池生产霸主地位的竞争？如果是这样，可以采取什么行动来扭转潮流并确保分一杯羹？ 特别是从买方的角度来看，除了财务挑战外，人们还担心电动汽车的安全性。最近在荷兰海岸附近的一艘载有3800辆汽车（其中500辆是电动的）的货船上发生的大火表明，媒体的某些部分匆忙地将电池作为起火的原因，而实际上没有得到证实。但是电池真的像他们的声誉所暗示的那样危险吗？可以使用哪些技术来减轻潜在风险？这些会影响电池的性能和车辆的行驶里程吗？我们非常高兴地介绍了电池监测器的第三版，在其中我们深入了解了这些问题。我们的目标是通过加强Rolad Berger和PEM RWTH Aache之间的密切合作，在上一期的成功基础上再接再厉。再次，我们专注于提供市场，制造所需的电池材料，电池单元生产，产品性能，电池使用，回收和电池重复使用的全面概述。 此，在许多地方，有一种使供应链具有弹性的趋势。例如，《降低通胀法案》（IRA）于2022年底由美国政府签署成为法律，此后动摇了全球经济和政治格局。它为电池制造商提供巨额补贴，前提是他们将大部分价值创造转移到北美，并将其价值流与被认为是政治对手的国家脱钩。这将极大地重塑中国、欧洲和美国之间的关系，并将中国投资的重点转向欧洲。 重要作用。所有这些都体现在电池监视器的章节结构中，除了盈利能力方面，还包括可持续性、创新和技术性能方面的所有这些领域。 我们将关键绩效指标应用于每个阶段，并评估可持续性，技术绩效，盈利能力/竞争力和创新方面的当前发展。这提供了最相关领域市场状况的最新情况。作为一项新功能，Battery Moitor 2023还指出了每章对不同用户群体的战略影响，我们从关键绩效指标的主导方向和总体市场趋势中得出。因此，我们不仅要提供事实手册，还要概述为什么这对价值链中的每个环节和多个利益相关者群体都很重要。 电池的发展受到许多力量的推动。所需的复杂产品功能，例如高容量，功率和功率密度，长寿命和强大的安全性，都是针对成本压力和使生产尽可能可持续的努力而设定的。近年来，为满足这些要求而做出的努力已经释放了可靠的创新。发展不仅限于电池亲- 但影响整个价值链，其中电池生产只是一小部分。原材料提取等过程， Prof. Dr.Heiner Hans Heimes亚琛工业大学研究所管理PEM成员 Prof. Dr.Achim Kampker创始人兼主席主席PEM的RWTH亚琛大学 沃尔夫冈·伯恩哈特高级合伙人RolandBerger GmbH 沃尔夫冈·伯恩哈特，蒂姆·霍茨，康斯坦丁·诺什 OVERARCHING市场观点和政策 美国IRA和新的欧洲可持续性和“永远化学品”法规是电池市场最近的关键发展。 在2030年之前，电池市场以全球复合年增长率34%的速度持续增长，导致约4, 900 GWh的需求。这伴随着可持续性要求、技术性能、电池可持续性、竞争力和创新（本报告每章分析的四个方面）的重大变化。 可持续性：欧洲关于可持续性和“永远化学品”的新法规是最近的关键发展。如果在欧洲找到无PFAS电池的解决方案，则可以预期全球转变。 技术性能：用于利基市场的新电池正在出现，如商用船和客机，电池技术适合每个利基市场的特定需求。 竞争力：随着产能和需求的持续增长，地区之间的竞争将增加，这是由影响全球市场的美国《降低通胀法案》（IRA）等地方法规推动的。 在IRA颁布后，欧洲现在是中国电池投资和出口的主要目标。这意味着欧洲企业面临着与中国价格竞争的主要挑战，因为中国宣布的产能超过当地需求约2.5倍，而且自IRA宣布以来，中国企业在欧盟宣布的产能增加了60％。 创新：锂离子技术现在对于大多数能量存储需求几乎是最佳的。超级电容器等替代解决方案仅适用于利基应用。 爱尔兰共和军正在撼动电池市场，美国现在对投资者的吸引力远远超过欧洲。然而，爱尔兰共和军的补贴是令人激动的，美国经常达到其债务上限。 经济也困扰着中国。尽管过去的巨额补贴使中国的电池制造商具有竞争性，并创造了全球市场领导者，但中国目前正在经历通货紧缩。欧盟的反补贴调查也代表了所需出口的风险。 欧洲，美国和中国的法规需要从整体上解决可持续性问题-经济，环境和社会-而不是像现在这样只关注一个方面。 对于电池制造商 电池生产商需要调查不含PFAS的粘合剂，因为目前在欧盟正在讨论的对PVDF和PTFE的潜在禁令可能会使欧洲行业搁置。但是，如果在欧洲找到解决方案，预计其他市场也会随之而来。 战略含义 对于调节器 欧盟（EU）必须确保进口和本地生产之间的公平竞争 环 境 。 这 意 味 着 解 决 本 地 玩 家 的 额 外 负 担 。Forexample, the reqire - met to comply with strict EUevirometal reglatios shold be reflected i importig ticetso prodcts from cotries with less strict reglatio, at rawmaterial, itermediate ad fial prodct level.否则，通过欧盟IPCEI计划进行的巨额投资将无法推动可持续竞争力。 一种PFAS，聚偏二氟乙烯（PVDF），是锂离子阴极电极的关键组成部分，这意味着禁令可能会使整个电池行业面临风险。粘合剂用作“胶”以将活性颗粒保持在一起并保持阴极颗粒(和集电器箔)之间的强连接。PVDF约占锂离子阴极重量的1 - 5%，先进的参与者达到 最 低 值 。 欧 盟 的 需 求 将 从 目前 的6, 000吨 增加 到2030年的20, 000 - 30, 000吨，如果材料泄漏，将构成重大的健康风险。然而,电池工业目前集中在另一个问题-替换高毒性溶剂NMP。其用于在电极的制造/再循环期间溶解PVDF,并且在涂覆过程之后通过蒸发除 去 。 这 需 要 大 量 的 能 量 并 产 生 大 量 的 必 须 回 收 的NMP。 欧盟认为电池在脱碳和原材料供应方面具有战略重要性。它希望提高产量，但担心与电池相关的采矿，生产和废物对环境的影响，特别是锂离子电池的关键原材料，如锂，镍和钴。因此，欧盟也希望增加重用和可持续性。为了实现这一目标，其新的可保持性规定涵盖了整个电池寿命周期。许多文章中的每一篇都指定了一个估计的目标日期。 其中包括目前已确认的到2031年锂，镍和钴的目标为6％，6％和16％， 对于投资者 宣布的产能，尤其是在中国，远远超过了需求，这带来了利用不足和市场整合的风险。因此，投资者应进行尽职调查，重点关注锚定客户和优先考虑的承购协议-辅之以可用的人才和安全的原材料。 和到2036年分别为12%、15%和26%。第四十八条：到2025年，电池生产商将必须为供应商制定和发布尽职调查政策，并定期进行执法检查。 第56 - 60条：扩大生产者责任将使电池生产者负责废电池的收集、运输和处理。例如，到2023年12月31日，便携式电池的最低收集率为45％；到2028年12月31日，LMT电池的最低收集率为41％（电动汽车没有定义费率）。 可持续性 随着对电池材料的供应和环境影响的担忧增加，欧洲议会和理事会采用新的电池法规构成了电池可持续性发展中最重要的发展。 几篇文章，包括碳足迹和回收内容，具有重大影响 更新的法规对电池制造商和OEM的影响是多方面的。电池生产商将需要实施强大的循环经济，以确保他们达到微型回收内容的目标，并在竞争日益激烈的市场中转向安全供应。这些任务将大大增加战略采购部门在没有内部回收或与回收商合作关系的公司中的重要性，以及售后部门负责扩大生产者责任的重要性。此外，电池制造商将需要增加其可再生能源的份额，以实现预期的二氧化碳排放目标。与此同时，OEM将不得不应对电池护照的官僚负担，并开发广泛的废电池收集网络，或利用第三方。 欧盟最终同意新法规覆盖整个电池价值链 有四篇文章对制造商尤为重要： 第7条：必须声明电池的碳足迹，以每千瓦时的CO2为单位，目标日期取决于电池类型；例如，对于电动汽车，它是2月18日th，2025)。目前，没有给出具体目标；可能是基于行业平均水平。第八条：强制性回收含量要求规定了新的工业和汽车电池中回收材料的最低水平。 2022年版的《电池监测器》提到了欧盟计划用更新的法规取代2006年的电池指令，但几乎没有细节。这些计划现已宣布。新的欧盟电池法规影响到集团中出售的所有电池，于2023年8月17日生效，并将在六个月后的2024年2月18日生效。 PFAS的替代方案是可用的或正在开发中，但尚未采用 As a result of regulatory pressure, the elimination - tionof PVDF and a shift to more environmental friendlybinderis already on the agenda of most Li-ionproducers. These includes: 聚四氟乙烯（PTFE或特氟龙）：虽然PTFE也是一种“永远的化学物质”，并且面临着潜在的禁令，但它被认为是下一代粘合剂。它是干涂层技术的首选。 UV活化粘合剂:在此, PVDF和NMP用危害较小的丙烯酸酯粘合剂和溶剂(乙酸丙酯)代替。丙烯酸酯粘合剂组合物被UV固化以使其聚合(活化)。 欧盟对有害PFAS化学品的禁令可能会影响电池材料的可持续性 电池行业的另一个监管挑战是禁止许多全氟烷基和多氟烷基物质的可能性，称为PFAS。这些在许多消费品和工业产品中用作涂料，例如特氟龙，因为它们耐热，耐油，耐水和耐油脂。但是它们具有剧毒性，需要很多年才能在环境中分解，因此被称为“永远的化学物质”。欧盟的一个机构欧洲化学品管理局于2023年1月宣布了禁止大约10, 000个PFAS的建议。如果达成协议，它可以在2025年生效。 氢化丁腈橡胶(HNBR):这种材料可以在比其他粘合剂更低的温度下生产并且不含氟,但仍然需要使用NMP。碳纳米管:该技术利用3D纳米碳网将活性材料结合在一起，而不是使用传统的聚合物粘合剂。碳纳米管已经被用作添加剂来增加导电性，但是将它们用作唯一的粘合剂的开发正在进行中。 图1:与预期实施日期最相关的欧盟电池指令条款摘要；资料来源：欧盟委员会，专家访谈，罗兰贝格 除了环境效益之外,替代粘合剂的开发者还声称优点,例如改进的性能、成本降低和与现有生产设备的相容性。然而，到目前为止，还没有出现可行的、具有成本竞争力的和可扩展的替代绑定。相反，许多PV