謝樂瓊，高 爽，何向明

(清華大學核能與新能源技術研究院，北京 100084)

1 引言

目前全球致力于構建一個健康的電池生態(tài)系統(tǒng)來促進經濟發(fā)展，歐美、亞洲各國相繼出臺了終結燃油車銷售、支持電池供應鏈和技術發(fā)展的相關政策[1]。據預計，2025年全球將有約2 300 GWh的電池產能需求，因此全球各地政府也在爭相角逐下一個超級電池工廠，以財政補貼、關稅減免、低廉勞動力、低運輸成本、本土市場前景、低價可靠的電力供給等優(yōu)渥條件吸引相關企業(yè)進駐，而全球各大電動車生產商及電池企業(yè)也采取不同措施來響應政策的號召[2]。本文對2021年中的各大企業(yè)相關事件進行了歸納、分析，為電池相關行業(yè)提供參考。

2 動力電池企業(yè)

2021年1月，全球領先的下一代電池技術供應商微宏動力宣布其與特殊收購公司(SPAC)的合并協(xié)議談判進入最終階段，而此次合并將使微宏動力成為一家上市公司。

2021年2月，以硅為主導的鋰離子電池技術研發(fā)的Enevate公司獲得8 100萬美元的E輪融資，此次融資將有助于大幅擴大其生產線，幫助電動車廠商雇傭更多的科學家和工程師致力于使用其硅陽極電池來實現電池大規(guī)模生產并加速發(fā)展。以色列公司億緯鋰能發(fā)布首款5 min快充鋰電池樣品，電池樣品由中國惠州億緯鋰能生產，并已經在電動滑板車中得到試驗?；诂F有插入式充電技術，預計該技術在幾年內實現量產幾率較小，因為快充速度越快，電池損耗也越大，電池壽命縮短問題還未解決。

2021年3月，歐洲瑞典電池制造商Northvolt收購美國鋰金屬電池初創(chuàng)公司Cuberg，并計劃在硅谷設立研發(fā)中心以開發(fā)航空動力電池，該公司的電解液技術整合到電池系統(tǒng)中，可大幅提高電池的能量密度，預計電池續(xù)航里程比其他為電動航空開發(fā)的鋰離子電池設備高出70%，到2025年可提供能量密度超1 kW·h/L的電池，美國能源部對該技術進行了測試驗證，得出電池比能量為369 Wh/kg，比功率為2 000 W/kg。美國電動車初創(chuàng)企業(yè)Ample推出新模塊化換電技術，在加州舊金山灣區(qū)部署5家換電站，這些換電站利用機器人來移動和更換電動車中的電池模塊，旨在通過換電站運營模式幫助10億輛電動車上路。

2021年4月，SK向LG化學支付了高達18億美元的知識產權糾紛，解決有關電動汽車電池技術的爭端，避免有可能來自美國拜登政府的進一步干預。美國汽車研究委員會驗證孚能科技新一代電池技術是美國先進電池聯盟測試的唯一滿足美國能源部2023年在成本(0.1美元/Wh)、能量密度(330 Wh/kg)和循環(huán)壽命(1 000+)等方面技術參數目標的電池，同時表示該參數是USCAR迄今為止驗證過的最佳電池技術。

2021年5月，SK創(chuàng)新與福特在美成立動力電池合資企業(yè)“BlueOvalSK”，將生產動力電池和模塊，年產能有望達60 GWh。日本村田制作所宣稱固態(tài)電池在可穿戴音頻設備等領域商業(yè)化。英國鋰硫電池公司OXIS Energy由于無法籌集到繼續(xù)開發(fā)產品所需的資金，已瀕臨倒閉。資本對固態(tài)電池的看好及鋰硫電池的衰落，也反應了電池行業(yè)的發(fā)展在不斷地更新迭代。

2021年7月，中國寧德時代CATL發(fā)布了新型鈉離子電池，正極采用普魯士白和層狀氧化物，克容量160 mAh/g，負極采用硬碳材料，克容量達350 mAh/g；美國創(chuàng)業(yè)公司Form Energy透露新型鐵空氣電池技術，成本只有鋰離子電池的十分之一。美國固態(tài)電池公司Quantum Scape公布2021年第二季度收益并稱正在測試10層固態(tài)電池。

2021年12月，電動汽車高性能可充電混合鋰金屬電池開發(fā)及制造商SES，在活動上披露了107 Ah鋰金屬電池及在中國上海嘉定建設全球產能最大的鋰金屬電池工廠等信息，該鋰金屬電池是世界上首次公開展示的超過100 Ah的單體鋰金屬電池。歐洲挪威FREYR電池公司獲得了31 GWh的電池合同，這家公司預計在2030年有望在美國打造50 GWh的產能，而其競爭對手Northvolt預計實現150 GWh。

各個國家的電池生產企業(yè)在發(fā)展現有的電池生產技術的同時，也在探索成本更低，資源更為廉價的新技術以保持行業(yè)競爭力。

3 電動車制造企業(yè)

2021年1月，通用汽車宣布2035前停止生產燃油轎車、SUV和卡車，投資279億助力零排放。歐盟補貼特斯拉、寶馬等車企35億美元，欲實現“電池自由”，這一措施將有效幫助歐盟本土生產更多電動汽車、減少進口并提高其在全球市場競爭中的地位，這一財政支持將引發(fā)超過3倍的私人投資，投資總額約120億歐元，惠及數十個國家的42個公司，其中包括菲亞特-克萊斯勒(Fiat-Chrysler)的所有者Stellantis NV和Northvolt等。

2021年2月，特斯拉向加拿大達爾豪西大學的Jeff Dahn教授和他的團隊進行資助，延長5年項目合作關系，5年前雙方的目標是要打造一款壽命可達百萬公里的鋰電池，而此次續(xù)約的目標是為了提升鋰離子電池的能量密度，同時降低成本。從Jeff Dahn教授研究的專長來看，特斯拉對固態(tài)電池興趣不高，這也可能是未來幾年電動汽車的關鍵分水嶺，值得關注。

2021年3月，大眾集團展示了未來的電氣化規(guī)劃和戰(zhàn)略，內容包括：①推廣“標準電芯”并于2030年覆蓋旗下80%的電動車；②確認將加大寧德時代電池的采購；③計劃21年銷售100萬輛電動汽車；④股價飆升29%等，此次活動也被認為是對標特斯拉的Battery Day，釋放了諸多重磅信息，引發(fā)了業(yè)內的廣泛關注和重視。美國福特宣布2025年前再投290億進軍電動車和自動駕駛領域，其中220億美元將用于電動車研發(fā)，另外70億美元用于加速自動駕駛及技術的研發(fā)。沃爾沃也正式官宣2030年后僅售純電動車，電氣化轉型是沃爾沃汽車可持續(xù)戰(zhàn)略之一，力求不斷減少每輛汽車在其生命周期內的碳排放水平。各國看好未來純電動車型將逐步取代包括混合動力在內的所有搭載內燃發(fā)動機的車型。

2021年4月，比亞迪宣稱刀片電池將運用于純電動車產品中，這種名為“Blade”的新電池組采用了磷酸鐵鋰正極材料，保持安全性的同時能量密度也有所改善，將是電動車安全方面的重要進步。

2021年5月，福特、寶馬以及Volta Energy Technologies風險投資公司參與了固態(tài)電池制造商Solid Power籌集1.35億美元的B輪融資。Solid Power表示其固態(tài)電池技術用固態(tài)導電材料代替了液體或凝膠狀電解質，其技術可以提供比鋰離子電池高50%的能量密度。目前固態(tài)電池技術比鋰離子電池技術更貴，在現實世界中其運行的可行性有待提高，且建立規(guī)?；a以滿足行業(yè)需求仍充滿挑戰(zhàn)。

2021年6月，各大電池生產商和車企合作日趨密切：沃爾沃聯手瑞典Northvolt研發(fā)生產電池，計劃于2026年開始，每年生產價值50 GWh的電池，將為100%的清潔能源提供動力；保時捷和德國鋰離子電池生產商Customcells合作成立一家合資企業(yè)，生產賽車專用電池；雷諾宣布與遠景AESC、Verkor達成動力電池供應合作。

2021年8月，通用汽車召回價值18億美元的故障NMC電池；德國飛行汽車公司Lilium和巴西最大的航空公司Azul簽署價值10億美元的商業(yè)協(xié)議和戰(zhàn)略聯盟，其中包括220架飛機訂單，計劃在巴西建立一個電動垂直起飛和著陸飛行器網絡；中國的蜂巢能源宣布了其方殼NMx無鈷電池7月份開始生產，NMx無鈷電池還具有高循環(huán)壽命(2 500次)、高安全性(增錳含量)和高能量(滿足880km續(xù)航需求)三大核心優(yōu)勢。全球化戰(zhàn)略也成為了中國企業(yè)的必然選擇。

2021年9月，福特和韓國SK宣布了在其新成立的合資電池工廠BlueOValsk里投資110億美元；中國蔚來汽車推出由磷酸鐵鋰和三元電池混裝的75 kWh新型電池包，以實現動力電池安全性和環(huán)境適應性的互補。

2021年10月，美國汽車制造商Stelllantis和韓國LG宣布于2024年建造40 GWh的合資電池工廠，體現了美國積極向電動汽車轉型的部署計劃。

2021年11月，歐洲的Northvolt宣布向其在瑞典Vasteras的研發(fā)中心投資7 500萬美元，以滿足車企在電動化轉型過程中對電池的需求，其目標是要與寧德時代和LG等亞洲主要電池企業(yè)搶奪市場份額。

2021年12月，日本豐田向電動車開發(fā)投入350億美元，計劃在2030年每年銷售250萬輛電動車。

電動汽車市場增大迅速。盡管2020年的全球汽車市場萎縮了1/6[3]，但新注冊的電動汽車數量卻在增長?；陔妱悠嚵己玫氖袌銮熬埃蚋鞔箅妱悠嚿a商正在積極部署各類計劃，多種方案進行戰(zhàn)略投資并加強與電池企業(yè)的深入合作，是汽車制造商的必然選擇。

4 電池材料企業(yè)

2021年1月，美國電池材料公司“Sila Nano”宣布在F輪融資中籌集了5.9億美元，將在北美打造一個能夠生產100 GWh硅陽極材料的工廠，用于智能手機電池和汽車電池。

2021年9月，SK和美國硅碳復合材料制造商G14宣布成立合資公司用以建造G14硅碳的生產基地；美國電池材料企業(yè)Sila Nano宣布其已經在WHOOP智能手表上成功商用其硅負極材料。

2021年11月，英國化工公司Johnson Matttey(莊信萬豐)認為其電池材料業(yè)務的潛在回報不足以證明進一步投資的合理性，宣布出售其全部電池材料業(yè)務，這有可能影響歐洲打造本土電動汽車供應的布局。

2021年12月，美國電池材料公司Mitra Chem進入美國磷酸鐵鋰電池業(yè)務，其在A輪融資中獲得2 000萬美元融資。

為了滿足市場需求，行業(yè)龍頭企業(yè)紛紛加大對電池材料領域的投資，但世界各大電池企業(yè)的產業(yè)布局必然將帶動上游原材料供應的本土化布局，這也給正極材料商業(yè)化帶來較大的競爭和挑戰(zhàn)，前期的產業(yè)投資也有可能面臨損失。

5 產業(yè)鏈相關企業(yè)

2021年4月，鋰礦開發(fā)能源公司Galaxy和鋰電、碳酸鉀及硼資產組合化工集團Orocobre達成兼并協(xié)議，將造就世界范圍內第五大的鋰礦能源公司，預期市值將達到40億澳元(31億美元)。

2021年6月，電池資源公司SNAM計劃于2022年與本田合作回收舊電動汽車電池，回收的電池組可重新用于電網或者家用儲能設備。

2021年7月，戴姆勒公司和雅保公司合作直接獲取鋰供應和回收資源；特斯拉聯合創(chuàng)始人的電池回收公司Redwood Materials宣布獲得7億美元C輪融資。

2021年9月，美國的電池回收企業(yè)Redwood Materials宣布生產銅箔和正極材料。電動汽車產業(yè)鏈的投資加速，也導致了電池以及相關材料需求的爆發(fā)式增長。

2021年10月，美國汽車租賃服務商Hertz宣布向特斯拉購買10萬輛汽車用于其租車服務；寧德時代在湖北成立價值50億美元的電池回收基地，將重點回收廢舊電池中的鈷、鋰等材料，目前電池回收產業(yè)也逐漸成為新能源汽車發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。

2021年12月，彭博新能財經發(fā)布電池包價格在2021年進一步下降了6%(132美元/kW·h)，表示電池成本持續(xù)減低讓電動汽車的趨勢向好。

從供應鏈角度看，回收和可持續(xù)發(fā)展正成為越來越受關注的問題[4]。隨著新能源汽車產銷的突破性增長，電池對鋰資源的需求快速增長將推進世界各地的鋰礦項目。新能源汽車的增長也將帶來大量的退役的廢舊動力電池，若未妥善處置將引發(fā)新的環(huán)境問題，雖然電池的主要構成材料中不含汞、鎘、鉛等毒性較大的金屬元素，但鈷、鎳、銅等金屬依然會危害人類健康、生態(tài)環(huán)境，且正極、電解液等材料存在六氟磷酸鋰及酯類有機化合物等有毒物質。綜上，我們能看到中美日的動力電池回收產業(yè)蓄勢待發(fā)，具有廣闊的發(fā)展前景。

6 展望

中國目前在電池制造、原材料、基建、市場等方面領先全球[5]，其他國家也強烈意識到電池相關行業(yè)的廣闊前景及戰(zhàn)略重要性，歐盟將以Northvolt作為歐洲領跑者，建立其第一家本土鋰離子電池超級工廠以保證在關鍵行業(yè)和技術方面的戰(zhàn)略自主權。如今的美國供應鏈還比較薄弱，電池組件和電芯的制造能力占全球市場份額的10%以內，但其也在電池行業(yè)的科研、開發(fā)、制造和銷售能力方面奮起直追?；趤喬貐^(qū)眾多的工廠數量、產能(2030年預計2 000 GWh)以及行業(yè)中的企業(yè)分布情況來看(比亞迪、寧德時代、SK、遠景等)，未來亞太地區(qū)依然會繼續(xù)引領行業(yè)。隨著研發(fā)的推進，電動汽車市場將更傾向于具有更優(yōu)續(xù)航里程及成本的“新型”化學電池，磷酸鐵鋰及三元正極材料會在新的電動汽車中普及[6]；組成電池正極的鎳、鈷、鋰材料價格雖然在過去的十年中逐年下降，但也會出現材料短缺的情況，伴隨供應鏈需求的不斷平衡，電池原材料的價格波動仍將繼續(xù)存在；隨著政策、企業(yè)、市場的相互促進作用，未來全球范圍內的各大車企將進一步加快電氣化轉型。