电池监测2024/2025：经济与生态之间的价值链

经济与生态之间的价值链 1.32.43.54.175.278. 圆形电池经济 556. 产品性能 357. 电池使用 45前言前言与引言总体市场观点电池材料电池生产9. 核心要点、结语与展望65 10. 参考文献列表 67 没有任何一个全球市场能像当前的电池行业一样充满活力：一方面，巨大的技术潜力及其影响目前尚无法估量；另一方面，金融和政治的不确定性正在引发全球范围内的剧烈短期波动。刚刚还被视为一个几乎不可能出错的未来市场，如今已转变为一个需要步步为营的战术性选择。狂热情绪已让位于现实。基础性挑战正主导着事件发展。 当前世界贸易呈现出明显的保护主义趋势。美国当选总统唐纳德·特朗普正引发不少猜测和不确定性。例如，德国汽车制造商面临更大的海关压力，因为特朗普已暗示其国家不应再进口汽车，而应由德国和其他主要原始设备制造商在美国生产。与此同时，欧盟已对来自中国的电动汽车征收关税——尽管中国制造商正努力开拓欧洲和美国市场。 整个欧盟紧张的经济形势正在德国达到顶峰。几家汽车制造商正陷入困境或已经完全陷入危机，因为电动汽车的创纪录产量遭遇了需求疲软。结果呢？电动汽车供过于求，工厂关闭的公告，工人罢工的威胁。此外，知名电池制造商也遭遇重大挫折，他们不得不削减产量甚至面临严重的财务困难。过去被认为安全的工厂项目现在被搁置，甚至完全取消。 在此复杂形势下，我们荣幸地推出《电池监测》第四期。其中，罗兰贝格团队与亚琛工业大学PEM研究小组的作者们对市场进行了全方位分析——无论是制造所需的原料，还是电池芯生产、产品性能、电池使用、回收及电池再利用。尽管全球不确定性加剧——抑或正是因为这些不确定性——我们希望您能从本报告中获得有益的洞见！ Prof. Dr.Achim Kampker 创始人兼莱茵省理工学院亚琛大学PEM教授 Prof. Dr.Heiner Hans Heimes RWTH Aachen University PEM Institute Management成员 海纳·海姆斯，阿希姆·坎普克，沃尔夫冈·贝尔哈特，艾萨克·陈 在过去一年中，电池行业经历了显著动荡，随着欧洲和北美工业化进程及产能扩张的加速，市场需求波动加剧且挑战不断升级。对于众多新进入者而言，预期的产能提升计划被证明充满困难，电动汽车（EV）市场渗透率的不确定性进一步加剧了这些难题。这导致整个行业面临严峻的竞争格局。此外，中国电池制造商的产能已超过本地需求，在向西方市场施加额外压力的同时，也展示了其先进的技术能力。 为了阐明电池领域中最紧迫的挑战和转型性变革，本报告沿着电池价值链进行结构化，与以往版本保持一致。我们旨在解决以下关键问题： 电池电芯和系统设计的进步，以及是否如此。 电池使用：本章将提供关于能源行业对电动汽车需求日益增长的应对策略的分析。我们将评估能源转型是否按计划支持可持续的交通模式，并分析电网组合对整体二氧化碳排放的影响。2排放，以及充电行业的演变。 总体市场观点：我们将提供关于预测巨大电动汽车需求和必须考虑的各种情景的见解。我们将分析竞争格局如何演变，并确定在成本竞争力比以往任何时候都更关键的市场中获得成功所必需的技术。 循环电池经济：自前一版起更名为以更具全面性，本章将探讨与电池回收、再利用和翻新相关的话题。我们将研究欧盟电池法规如何影响电池的循环经济方法，并识别Re-X方法持续存在的挑战，以及该领域的重大发展。 电池材料：本章将重点关注电池化学体系的近期变化，特别是为电动汽车（EV）领域设计的那部分，这些变化正在显著重塑行业格局以及原始设备制造商（OEMs）的规划。如何利用新引入的电池化学体系（例如LMFP），以及需要研究哪些新的镍基化学体系？ 如同前几版《电池监测》一样，本报告将涵盖对电池价值链中可持续性、技术、竞争力和创新的综合分析。每章将附带简要总结和战略意义，为行业当前状态和未来方向提供整体视角。 电池生产：本章强调与产能爬坡相关的挑战，并探讨如何在日益激烈的竞争环境下解决可持续性问题。我们将调查在欧洲实现生产目标所面临的持续挑战。 产品表现：进一步电动汽车普及的驱动因素是什么？还有哪些挑战存在？我们将评估这些挑战是否能够通过...有效解决。 伊萨克·陈，蒂姆·霍茨，凯尔·戈登，康斯坦丁·克诺赫 总体市场观点 鉴于当前的经济气候和电动汽车市场的状况，降低成本目前是电池市场的首要主题。由于中国存在结构性产能过剩，并且汽车制造商面临盈利挑战，成本仍然是电池价值链中的关键因素。 可持续发展：欧洲CO 2减排目标可以通过电池生产和价值链优化杠杆的组合来实现，例如使用100%可再生能源以及从低碳来源采购。2采矿和精炼作业，以及回收材料使用量的增加。 长期解决方案，以确保竞争力。此外，这些措施可能升级为关税战，这对依赖中国市场销售额的汽车行业参与者将产生不利影响。相反，行业正倡导类似于美国和中国那样的资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）的本地激励措施。 技术表现：进展主要围绕在平衡成本与性能，明确聚焦于成本。廉价但低能量密度的磷酸铁锂（LFP）技术是大规模电动汽车细分市场的重点，需求预计到2030年将显著增长。 对于电池制造商 电池制造商目前面临的工厂利用率远低于最初预期，这主要是因为原始设备制造商（OEMs）的需求下降。这一严峻形势要求对先前的扩张计划进行彻底重新评估，以降低投资风险。为了保持竞争力，这些制造商必须将电池化学领域的最新进展整合到其生产路线图中，确保及时实施。特别是，针对入门级和中端市场段的电池化学开发至关重要，因为仅依赖高镍NMC来满足高端市场段将是不够的。此外，建立具有弹性的价值链对于灵活采用新的电池化学至关重要，尤其是在针对电动汽车大规模市场段的创新不断发展的背景下。 竞争力：市场波动以及廉价的中国电池和电动汽车进口（由于中国产能过剩所致），迫使欧盟和美国采取保护性措施。但双方也必须调整其生产以保持竞争力。 创新：到2030年可能塑造市场的有前景的创新包括低成本负极化学体系（特别是先进磷酸铁锂、磷酸锰铁锂）、硅负极材料、干式涂覆和电芯到模组技术。 战略影响 对于监管机构 ：欧洲电动汽车（EV）和电池产业面临着来自中国廉价进口的显著风险。虽然贸易壁垒，例如最近对进口中国电动汽车征收的额外关税，可能会提供暂时的缓解，但它们不太可能作为 对于汽车原始设备制造商 要与中国进口产品有效竞争，西方原始设备制造商必须实现显著的成本降低，否则他们将需要持续的政府 缩短开发周期。tags may only succeed in niche markets.政府支持。这尤其能够在不确定的地缘政治环境中实现。通过诸如调整电池化学环境等策略，这些策略影响着市场稳定性。更多地行业和优化包装设计，包括电池舱，任何旨在汽车的技术打包配置，以及改进的容量细分市场必须具有成本竞争力；研发效率及其他方面，即便对于具有重大优势 Moreover, OEMs need the courage to embrace new technologies, as many are hesitant to adopt advancements that have already been quickly in- 可持续性 对于投资者由中国制造商整合。大胆投资，随着电池价值链成本的上升ments in key differentiating technologies and the 2023, sustainability fell down the list of priorities这些创新的及时引入对客户和生产者都至关重要。欧洲的行业基本。此外，使用现成解决方案仍然在不断努力以满足可持续性目标。来自领先玩家的独特技术，尤其是长期碳减排目标。逻辑优势可能有必要来维持措施将会继续实施在这一快速发展的市场中保持竞争力。关注合规性，但成本不应受到显著影响。图1：碳足迹比较与优化 [kg CO ity is seen as more of a hygiene factor from a n在当今波动的需求环境中，安全的离岸交易对投资者应对市场复杂性至关重要。为保持竞争力，投资必须得到强有力的Roland Berger LiB 细胞碳足迹模型- OEM和终端消费者视角。 投资方在低成本方面的定位使其能够适应不断变化的环境。碳足迹：通过现有杠杆的组合可实现减排目标。 针对并适用于灵活技术，欧盟电池指令要求生产商 图1：碳足迹比较与优化 [kg CO2-eq/kWh]; 来源：罗兰贝格 LiB 电池碳足迹模型 3. pCAM/CAM低碳电网的价值链优化：将预阳极活性材料（pCAM）和正极活性材料（CAM）的能源密集型生产转移到具有显著可再生能源发电业务的国家（例如芬兰），结合上述提到的关键矿物本地采购，可将排放量减少约14千克CO₂。2-eq/kWh – 毫无疑问是价值链优化中最大的杠杆。 在Battery Monitor 2023。欧盟（EU）生产的锂离子（Li-ion）电池目前平均碳足迹约为69 kg CO2- 每千瓦时当量，而中国的参考值为约87公斤二氧化碳。2-me/kWh。然而，该范围很广，有些中国工厂已获得净零认证——87 kgCO22-eq/kWh是基于一个中国参考情景，其背后是典型的中国价值链。欧盟参与者旨在将该数值减少至30-40 kg CO2。2-eq/kWh 和监管机构正推动这一削减。但当前委员会授权条例附件的草案中提出的计算方法使用了可再生能源的旧定义。行业代表建议采用与 RED III授权法案中为生产“绿色氢能”所概述的计算方法相似的方法。这些方法侧重于如增量性、时间与空间相关性等标准，这些标准要求可再生能源源与工厂之间具备物理连接。 由于杠杆部分相互依存（例如，转向100%风能将降低更高效电池生产的影响），总节省量为40 kg CO2-if所有杠杆的组合都实施的话，-eq/kWh是可行的。这将导致欧盟OEM的足迹达到大约30 CO2-eq/kWh – 在30-40的目标范围内2-eq/kWh. 供应安全：从低排放采矿作业中采购原生材料存在风险，如果价格下跌 实现足迹目标将需要对整个电池价值链进行重组，从采矿到电芯生产。我们的分析表明，存在几种可行的减排杠杆组合，可以带来足迹节省。如果一起实施，这些措施可以确保目标的达成。它们包括： 价值链优化策略包括从低碳采矿作业中采购原材料。但从这些矿场获取初级材料，如镍，存在风险。采用低碳采矿作业提取的原始材料通常比传统矿场的材料更昂贵。如果出现新的廉价供应，材料价格会暴跌，而更昂贵的作业会因此率先关闭。2023年中国的镍廉价供应开放时，就发生了这种情况。若无干预，更清洁的生产方法有被更便宜的、高排放原材料来源推至供应曲线右端的风险。其结果会使本已复杂的原材料采购策略变得更加复杂。 1. 细胞生产：使用100%可再生能源，将能源消耗减少30%，并将废料率提高到中国水平（约2-3%）可将碳足迹减少14 kg CO22-eq/kWh。然而，存在强烈的相互依赖性；例如，低碳-以bon grid mix为基础将改变节约潜力，低碳价值链将降低废料影响。 2. 价值链优化 – 改善原材料采购：满足最低欧盟回收成分要求（到2027年，锂含量为6%，镍含量为6%，钴含量为16%），以及使用回收的铝和铜、天然石墨，并从本地低碳采矿/精炼运营中采购，可将足迹减少约26公斤CO2。2-eq/kWh（当使用改进的生产工艺时）。 其他挑战：电池制造商必须识别并遵守日益严格的环境法规 电池可持续性并不仅仅是关于排放问题。采矿、精炼和生产过程还带来了其他一些环境挑战。 原因，而更多详情请参见包括土壤退化、空气和噪音污染电池材料章节将提供更深入的见解。 污染、栖息地破坏、生物多样性威胁以及与当地社区的冲突。例如，在深海位置处置镍尾矿已引发对海洋生态系统影响的担忧，而钴开采则因气候变化问题而加剧了对环境影响的不确定性。 需求：技术