IEA | 世界电池供应链概况

当今的全球电池供应链非常复杂。它从矿石开采开始，经过精炼形成高纯度电池级化学品。然后使用先进的材料合成技术来生产正极和负极材料（见下图）。其他电池组件（例如电解质和隔膜）也存在类似的复杂供应链。这些组件最终在电池的制造过程中组装在一起，然后安装在电动汽车或储能应用中使用的电池组中。在储能应用中，电池单元包括电池管理、能量和热管理、功率转换和通信系统；电动汽车电池不需要这些元件，因为它们已经集成到车辆中。

中国主导着下游电池供应链的各个阶段。全球一半以上的锂、钴和天然石墨原材料加工发生在中国。中国占全球石墨开采量的90%，从而主导了整个石墨阳极供应链（见下图）。此外，中国拥有近85%的电池制造能力，并分别占全球正极和负极活性材料制造能力的90%和98%。欧洲占电动汽车产量的近20%，除了7%的电池制造能力（目前主要在波兰和匈牙利）和10%的钴加工能力（主要在芬兰）之外，在全球供应链中所占的份额很小。美国拥有 10% 的电动汽车产量和 6% 的电池单元制造能力。韩国在电池供应链下游的原材料加工领域占有重要地位，特别是在正极材料的生产领域。韩国占全球正极活性材料产能的近10%。

注：DRC = 刚果民主共和国。石墨精炼就是将天然石墨精炼成球形石墨。采矿和加工基于生产数据。阴极、阳极和电池基于制造能力数据。

电池金属在原材料供应和开采方面在地理上高度集中，使其容易受到供应冲击和限制。澳大利亚生产了全球近 45% 的锂，而刚果民主共和国 (DRC) 则占全球钴产量的 65%。镍供应也较为集中，其中印度尼西亚的产量占比最大，占镍供应总量的55%。这些红土镍矿形式的镍矿石历来无法经济地提炼成电池级硫酸镍。然而，在过去的几年里，印度尼西亚已经具备了通过使用高压酸浸技术将这些镍矿石转化为中间化学品的能力。这些投入可以有竞争力地精炼成电池级镍，目前该路线约占全球电池级硫酸镍供应的 60%。

锂电池制造

过去四年里，锂离子电池制造能力增长了两倍多，到 2023 年达到 2.5 太瓦时 (TWh)，其中三分之一的产能仅在 2023 年就增加了。这一显着扩张是由电动汽车销量的快速增长推动的。预计这一趋势将持续下去。电池制造产能高度集中在中国，目前产能占比为83%，高于2020年的75%。欧洲和美国合计约占全球产能的13%。预计到 2030 年，全球制造能力将比目前水平增长近四倍：如果所有宣布的项目均按时全面实现，到 2030 年，中国的份额预计将下降至 67%。

韩国公司正在成为电池制造领域的主要国际投资者。他们在韩国境外拥有超过 350 吉瓦时 (GWh) 的产能。日本和中国企业在其他国家也有电池制造能力，但规模较小，日本海外产能约为55吉瓦时，中国海外产能不足30吉瓦时。在欧洲，电池制造能力目前由韩国公司主导，仅波兰的LG 工厂就占欧洲总制造能力的一半。

为了增加电动汽车的采用或推动电池存储的部署，激励措施越来越多地与旨在建立或增加电池和其他电动汽车价值链要素的国内生产的国内制造激励措施相结合。例如，在美国，2022 年通胀削减法案为先进制造业提供超过 150 亿美元的生产税收抵免。在欧盟，欧洲共同利益重要项目 (IPCEI) 计划提供激励措施来支持电池制造。

电池供应链中的矿物质

随着清洁能源转型增加对电池的需求，构成电池的关键矿物对于行业和政策制定者来说变得越来越重要。锂离子电池所需的主要关键矿物质包括锂、镍、钴、铜、石墨和锰（见下图）。在正极材料中，不同的化学成分，即组成它们的不同矿物质，主要决定了电池的性能，例如能量密度和热稳定性。由于能量密度高，三元电池在过去十年一直是电动汽车的传统流行选择，需要使用镍、钴和锰。近年来，磷酸铁锂电池因其成本较低、热稳定性较高且不需要使用镍、钴、锰等优点，成为电动汽车和储能电池市场的首选。在 NCA 或锂锰氧化物 (LMO) 等其他化学类型中，仍然使用镍、钴或锰。锂是所有锂离子电池类型的基本组成部分。

在负极材料中，石墨是锂离子电池中应用最广泛的材料，尽管近年来硅的使用量有所增加。从长远来看，锂金属负极有望随着全固态电池的出现而出现。铜用于锂离子电池的负极集流体、用于以正确电压提供电力的变压器以及电池组内的电线和电缆。铝用于正极集流体。除正负极外，电解液和隔膜是电池芯的主要组成部分。电解质使锂离子能够在正极和负极之间移动，从而使电流能够通过外部电路，最终对电池进行充电和放电。隔膜防止正负极之间的物理接触，同时确保锂离子的流动。然后将电池单元串联或并联连接以形成模块。堆叠的模块与冷却系统和电池管理系统一起形成用于电动汽车或储能应用的锂离子电池组。减少对关键矿物需求的努力主要集中在潜在的新化学品上。例如，钠离子电池是地球上最常见的元素之一，其所需的关键矿物质远少于锂离子电池。与锂离子电池不同，钠离子电池还可以使用铝负极集流体，减少铜的使用。在液流电池中，钒经常被使用，液流电池可能成为储能应用中锂离子电池的替代品。然而，鉴于目前钒的开采和精炼水平较低，以及其成本高且液流电池制造设施有限，扩大生产规模可能具有挑战性。

供应链中最大的风险——矿产

锂离子电池正极和负极所用关键矿物的开采、提炼和加工地域高度集中，造成了相当大的供应链风险：

精炼阶段更加集中：除了由印度尼西亚控制的镍之外，中国几乎主导了所有矿物的精炼（见下图）。

此外，近年来多元化发展进展甚微。 2019 年至 2023 年间，镍和钴开采的地理集中度有所增加，尤其是镍，而且还有精炼。

近期主要矿产价格的波动引起了人们对电池矿产市场的关注，并凸显了充足、可靠的矿产供应的重要性。 2021 年 1 月至 2022 年 12 月期间，锂价格上涨了近九倍（见下图）。此后，它们已较 2022 年的高点暴跌近 80%。其他大宗商品在 2022 年也经历了价格飙升和随后的下跌。近期价格下跌帮助主要矿物的成本重新回到下降轨道，但同时可能会阻碍投资者为未来的采矿项目提供资金。未来投资不足将导致供应增加和多元化变得更加困难，并会增加未来价格波动的风险。

终端制造商直接投资关键矿产

电池和电动汽车制造商正在采取措施确保原材料供应的稳定。签订长期有约束力的采购协议是确保未来供应的常见策略，许多制造商正在采用这种选择。

电池和电动汽车制造商也越来越多地直接参与上下游价值链，特别是通过对矿山和炼油厂的投资：

电动汽车制造商正在采取类似的措施，以确保关键矿物的稳定采购。 2023 年 5 月，特斯拉为其位于德克萨斯州的内部锂精炼厂奠定了基础。

电池制造商和电动汽车制造商正在采取的措施应有助于增强供应链的弹性。然而，鉴于需求的快速增长以及关键矿物在电池制造中的重要性，可能需要进一步努力。已宣布的到 2023 年建设新电池超级工厂的项目将足以满足 2030 年净零排放情景的需求，而矿物供应的预期增长将达不到。需要进一步投资来创建多样化且有弹性的供应链，以满足电池行业不断扩大的需求。