【平台投资】锂电池驱动天下:十年间成本狂降,已达莅临界点

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腾讯科技讯 2月7日新闻,1991年,可充电锂离子电池首次通过手持摄像机投入商业使用,随后又被用在条记本电脑上。十年后,电池通过为智能手机和可穿着装备供电,推动了苹果等科技巨头的崛起,现在它们又被应用到电动汽车领域。在这个历程中,电池的基本手艺险些保持未变,即锂离子通过液体从阴极移动到阳极,然后再返回。

然而,这只是个最先。在履历了十年的成本快速下降之后,电池已经到达了一个临界点。它不再仅仅是消费产物,正准备改变天下使用电力的方式。在能源领域,肩负得起的电池使公司有可能储存电力和网络可再生能源。在汽车行业,它们将挑战燃气发念头长达百年的统治职位。到现在为止,得益于电池成本的急速下降,大多数汽车制造商预计,现在比燃油车更昂贵的电动汽车,在未来5年内的制造成本将与之持平。

这种趋势可能会连续下去,电动汽车现在是电池需求的主要泉源。随着需求的进一步增进和成本的进一步下降,电池在各个行业将变得加倍具有推翻性。电池最近在通用汽车公司受到重视,该公司示意,希望到2035年在全球局限内逐步镌汰燃油汽车。电池热潮可能会侵蚀对原油和汽油等副产物的需求,以及削减对主要用于发电厂的自然气的需求。只管采矿质料和制造电池也会排放温室气体,但剖析师以为,汽车和能源行业转向电池将削减整体排放,从而促进应对天气转变的起劲。

仅美国发电厂的排放量就占全美排放量的四分之一左右,而轿车和货车等轻型车辆的排放量占全美排放量的17%。可充电电池的兴起现在关系到国家平安和产业政策,控制制造锂离子电池所需的矿物和制造工艺被视为“21世纪版的石油平安”。电池制造现在由亚洲国家和公司主导,近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有任何国家的原油产量跨越全球的20%。

许多公司正在研究新的电池,例如固态电池(不通过液体传输离子),它们可以显著增强电量,并进一步降低电池价钱。这种手艺突破的价值可能到达数万亿美元。美国康涅狄格州电池初创公司Cadenza Innovation的首席执行官克里斯蒂娜·兰佩-奥纳鲁德(Christina Lampe-Onnerud)说:“未来仍会有大量的创新。”这家公司设想未来的修建物可以拥有自己的电池,为它们提供在岑岭时间使用的电力贮备,以降低成本。

特斯拉跑车拉开锂离子电池商用序幕

第一款接纳商用锂离子电池的电动汽车是特斯拉跑车Roadster,于2008年问世。特斯拉的早期优势之一来自于,它可以使用现成的条记本电脑电池为其汽车供电。该公司最初购置了亚洲生产的现成电池,原本用于条记本电脑,那时使用的电池在6到12块之间,而这款双座跑车需要近7000块。

伦敦追踪电池价钱和行业生长的公司Benchmark Minonal Intelligence汇总数据显示,现在天下上跨越三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前这个比例将到达四分之三。

同样的电池也正越来越多地部署在电网上。美国佛罗里达州Power & Light公司1月份开工建设的巨型电池将使用250万块锂离子电池,其在化学因素上与特斯拉电池相似,只是体积更大。这种电池将能够为迪士尼天下提供长达七个小时的供电。

废旧汽车电池由于多年的充放电而略有退化,但正在储存项目中重新恢复生力。荷兰阿姆斯特丹的约翰·克鲁伊夫竞技场(Johan Cruijff Arena)有个三兆瓦的“超级电池”,由148个日产Leaf电池组制成,其中许多电池组可以接纳行使,储存屋顶太阳能电池板发生的电力,辅助平衡体育场的能源消耗。

凭证Benchmark的数据,为了知足预期的需求,锂的全球产量在已往10年里增进了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂主要在澳大利亚和智利开采,在那里的地下卤水矿床中储量厚实。不外,美海内华达州和北卡罗来纳州矿山,增添锂产量的起劲正受到投资者的关注。

近年来,由于汽车制造商的需求激增,锂离子电池价钱下跌的速率快于预期。现在,电动汽车电池组和发念头的制造成本,比燃烧化石燃料的中型轿车发念头凌驾约4000美元。凭证投资银行瑞银团体的数据,到2022年,这一差额将降到1900美元。到2025年中期,这一差距将消逝。

通用汽车电动汽车项目主管肯·莫里斯(Ken Morris)在去年9月份示意,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。民众汽车、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价钱,它们正竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的伟大产能。电动交通的兴起也吸引了许多最大的科技公司,包罗苹果和亚马逊。

德意志银行的数据显示,在全球局限内,电池驱动的电动汽车占全球最大市场(美国、欧洲和中国)去年售出所有新车的4%左右,高于2017年的1%左右。2025年,该行预计这一市场份额将到达22%。

锂离子电池大规模取代自然气发电

在能源领域,一个多世纪以来,电网始终围绕着即时发电而建。时时刻刻,电子的供应都需要与需求相匹配,以防止电灯熄灭,由于没有设施储存能量供下个时间段使用。为领会决这个问题,近几十年来最热和最冷的日子里的电力需求,都是由通过自然气发电来知足的,这些工厂在需要的时刻会启动几个小时。

不外在美国部门区域,锂离子电池的大规模安装已经最先取代自然气发电。这些电池通常从太阳能发电场获取能量,只管它们可以设置为从电网中获取廉价电力,但它们往往会在日间储存电力。日落伍,当电力需求和价钱上升时,他们会在晚上凭证需要释放几个小时的电力。

开发商和电力公司正在思量介入该行业的另一个进化行动:制造电池,从风电场和太阳能发电场网络和调剂廉价而清洁的电力,而不仅仅是日落伍的几个小时。这不仅威胁到了供电商,也威胁到了许多传统发电厂,这些发电厂的融资是基于这样的假设,即它们将能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

位于美国伊利诺伊州、致力于行使可再生能源发电的公司Glidesath Power Solutions首席执行官克里斯·麦基萨克(Chris McKissack)示意,电池“正处于极具推翻性的边缘”。他估量,在燃烧这些燃料的800GW发电厂中,有跨越100GW的自然气和燃煤发电厂可能会立刻变得不再具有经济性,没有需要。他说:“这为电池储存提供了一个伟大的时机。”

在电力市场竞争猛烈的得克萨斯州,经济气力正在推动电网电池的繁荣。到2020年底,已安装的电池能够提供215MW的电力。电网运营商预计,到2023年底,电池的价值将靠近2000MW,约为该州每年这个时刻主要电网平均用电量的4%或5%。加州和纽约州已经出台了下令,要求电力公司安装更多电池、提高电网可靠性和平滑价钱颠簸以及纳入更多可再生能源。

去年,两家为近70万客户提供电力供应的加州公司扩大了现有生意,收购了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池储存项目的产量。硅谷清洁能源公司和中央海岸社区能源公司示意,这些电池将使它们能够在不泛起价钱飙升的情形下提供可再生能源。

硅谷清洁能源公司首席执行官吉里什·巴拉钱德兰(Girish Balachandran)示意:“我正在以一种完全差其余方式思量电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能储存在电池中,自然气在该公司位于加州的投资组合中所占的比例将会降低。他说,随着价钱连续下跌,他正在设想部署电池的新方式,以确保可靠的电网运行。

自2010年1月波士顿咨询团体估量电池成本在每千瓦时1000美元至1200美元之间以来,电池价钱已经下降了很长一段时间。该公司示意,除非在电池化学方面取得重大突破,否则不太可能降到250美元,这是汽车制造商的目的水平。现在,电池价钱约为每千瓦时125美元,缘故原由是制造能力的大幅增添降低了成本,化学和设计方面的调整进一步节约了成本。

卡内基梅隆大学机械工程副教授文卡特·维斯瓦纳坦(Venkat Viswanathan)示意,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预计,在触底之前,电池价钱将在两三年内跌至每千瓦时80美元。

吉恩·贝迪切夫斯基(Gene Berdichevsky)曾是特斯拉跑车的电池系统架构师,现在是加州阿拉米达县(Alameda)致力于改善电池手艺的公司Sila NanoTechnologies首创人兼首席执行官。他说,将存储成本降低到每千瓦时50美元可能缔造5000亿美元的价值,“将会有大量的科技创新应用于此”。

西欧出台产业政策促进电池生长

去年,美国确立了一个由多家机构组成的财团,以促进海内电池行业的生长,理由是该行业在消费电子产物和国防方面饰演着主要角色。它还行使《国防生产法》(Defense Production Act)加速了稀土矿的开发。上个月,詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)在参议院作证以出任能源部长的听证会上示意,她对海内生产感兴趣,并说:“我们可以从亚洲购置电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在行使产业政策促进区域电池行业的生长。德国经济事务和能源部部长彼得·阿尔特迈尔(Peter Altmaier)最近示意,欧盟希望“在欧洲缔造一个封锁的电池价值链”,席卷从处置原质推测接纳旧电池等历程。

日益增进的电池需求可能会对主要矿物质的供应造成压力,而为所有这些汽车电池供电会增添对电力的需求,导致供应主要。另一个挑战是:只管电池平安性有所改善,但锂离子电池有容易起火的问题,这已经导致包罗通用汽车、现代汽车以及宝马等在内的公司召回。

此外,充电站的欠缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估量,到2030年,该市可能需要跨越5100个电动汽车充电桩,远高于2019年的834个。凭证两位市政府官员配合撰写的一份剖析讲述,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

只管云云,汽车专家以为,电池驱动的车型最终将占优势。事实,这种车型在制造上比燃油车简朴得多,运动部件也更少。汽车业照料桑迪·门罗(Sandy Munro)说,一个多世纪以来,内燃机(ICE)的设计近乎完善。他每年拆解约莫24辆汽车,将它们拆分成部件,研究质料、手艺和组装。相比之下,电池驱动的电动汽车的创新才刚刚最先。他说:“现在,我们基本上只触及了皮毛,ICE时代即将竣事。” (腾讯科技审校/金鹿)