美國發(fā)布鋰電池國家藍圖，欲逆轉(zhuǎn)全面落后局面

上周，由美國能源部、國防部、商務部、國務院四部門聯(lián)合組建的聯(lián)邦先進電池聯(lián)盟(The Federal Consortium for Advanced Batteries，下稱FCAB)發(fā)布了美國鋰電池國家藍圖(2021-2030)，這是第一份由政府主導制定的美國鋰電池發(fā)展政策。

這份國家藍圖開宗明義，指出鋰電池改變了人們到日常生活，從消費電子產(chǎn)品到電動汽車到電網(wǎng)存儲到國防，對發(fā)展清潔能源經(jīng)濟至關(guān)重要。全球鋰電池市場預計在未來十年將增長5到10倍。美國需要緊急投資，在美國國內(nèi)建立鋰電池制造價值鏈，以跟上歐洲和東亞的步伐。

藍圖給出了未來十年的五個主要目標：

1、確保電池原材料供應安全，尋找敏感原料替代品，防范美國鋰電池對敏感材料的依賴。

2、建設美國國內(nèi)鋰電池原材料加工能力。

3、刺激美國國內(nèi)的正負極材料等前驅(qū)體、電芯、電池組的生產(chǎn)能力。

4、率先在美國建立廢舊電池回收和材料循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)能力。

5、保持美國在電池技術(shù)研發(fā)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。

但是，這些雄心勃勃的目標并沒有具體的實施措施，藍圖中多次提到擺脫對鎳、鈷元素的依賴，但也只是停留在對目標的描述，缺乏技術(shù)路徑和政策保障。而且這份文件不光是缺少具體措施，以財經(jīng)十一人的判斷，文件中對美國鋰電池產(chǎn)業(yè)當前現(xiàn)狀的估計還偏樂觀，在現(xiàn)有的全球鋰電池產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)下，剛剛推出的這份美國鋰電國家藍圖能夠奏效的希望渺茫。

與美國的這份藍圖文件相比，中國、歐盟前幾年發(fā)布的多份文件，路徑要清晰得多。中國早在2015年5月就發(fā)布了《中國制造2025》，其中動力電池占據(jù)相當篇幅。2020年10月，中國汽車工程學會發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 (2.0)》，明確了動力電池的發(fā)展方向和技術(shù)路徑。歐洲在2018年2月發(fā)布“電池戰(zhàn)略行動計劃”，從經(jīng)濟、技術(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)投入、掌握定價權(quán)方面規(guī)劃了歐洲未來的電池戰(zhàn)略。

美國只有特斯拉一張牌

這份國家藍圖當中，F(xiàn)CAB對美國鋰電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀進行了SWOT分析(見圖1)，為什么財經(jīng)十一人認為這份藍圖的估計偏樂觀，主要就是這份SWOT分析當中，優(yōu)勢(STRENGTHS)當中的很多要素其實并不成立。

圖1：美國鋰電池產(chǎn)業(yè)SWOT分析

文件認為美國在全球鋰電池產(chǎn)業(yè)的競爭當中，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在擁有占據(jù)市場領(lǐng)導地位的整車廠和電池企業(yè)，有熟練的勞動力，有研發(fā)創(chuàng)新，自然資源，貿(mào)易伙伴和資本準入方面的優(yōu)勢。但對于這些優(yōu)勢當中的三個點，財經(jīng)十一人表示質(zhì)疑。

的確，目前新能源汽車的引領(lǐng)企業(yè)是特斯拉，但是要論整個第一集團的競爭力，中國與歐洲更為領(lǐng)先，美國傳統(tǒng)車企在新能源和智能化方面幾乎無所作為，更遑論領(lǐng)跑市場了。依靠特斯拉一家與中歐的群狼競爭，美國在新能源汽車的整車制造方面不掉隊已經(jīng)算表現(xiàn)優(yōu)異了。

電池企業(yè)更是如此，2020年全球動力電池企業(yè)裝機量TOP10(見表1)當中，一家美國企業(yè)都沒有，中國6家，韓國3家，日本1家，東亞三強瓜分了動力電池92%以上的市場份額。如果說美國在這方面還能有所指望的話，特斯拉仍是唯一的希望。在2020年財報當中，特斯拉透露，2022年特斯拉的動力電池產(chǎn)能將達到200GWh，產(chǎn)量100GWh，成為全球最大的動力電池制造商。但還是同樣的問題，指望特斯拉一家企業(yè)對抗其他競爭者的集團優(yōu)勢，難言希望巨大。而且特斯拉的未來產(chǎn)能中的一大部分還會布局在中歐。

表1 ：2020年全球車用動力電池裝機量TOP10

整車企業(yè)、電池企業(yè)方面，美國不占優(yōu)，整個產(chǎn)業(yè)鏈也基本沒有在美國布局，那么熟練的勞動力從何而來呢?而且電池制造對于勞動力的需求并非熟練工人，而是熟練工程師，在工程師的存量以及未來的供給方面，中國優(yōu)勢明顯，歐洲也顯著優(yōu)于美國，在鋰電池制造當中，美國的勞動力水平并無優(yōu)勢。

自然資源方面，美國也并無優(yōu)勢，雖然根據(jù)美國地質(zhì)勘探局USGS的數(shù)據(jù)(圖2)，全球探明鋰資源約6200萬噸，美國儲量約680萬噸，占比11%，位居世界第五，排在阿根廷、玻利維亞、智利、澳大利亞之后。但可開采儲量方面，美國就非常有限了，鹽湖鹵水型鋰資源主要分布在南美鋰三角——阿根廷、智利、玻利維亞以及中國，固態(tài)鋰輝石資源主要分布在澳大利亞。

圖2：全球探明鋰資源儲量國別占比

除了頭部企業(yè)、熟練勞動力和自然資源，在優(yōu)勢分析方面的研發(fā)、貿(mào)易伙伴以及資本準入方面，美國的確擁有一定優(yōu)勢，但因為在特朗普任期內(nèi)對新能源的投入減緩，美國已經(jīng)實質(zhì)上錯過了鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵窗口期，在現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，依靠這些優(yōu)勢很難扭轉(zhuǎn)趨勢。

資源布局先機已失

鋰電池雖然擁有很高的技術(shù)含量，但本質(zhì)上依然是資源產(chǎn)業(yè)，誰能占據(jù)成本更低、品質(zhì)更高的資源，誰就能取得顯著優(yōu)勢。因此在這份美國鋰電池國家藍圖中，設立的目標一就是確保電池原材料供應安全，并尋找替代材料，降低美國鋰電池產(chǎn)業(yè)對敏感資源的依賴。而現(xiàn)在鋰電池產(chǎn)業(yè)當中，敏感資源主要是鋰、鎳兩種。

鋰資源作為鋰電池最為主要的資源，并不算稀有資源，特別是在2017年-2019年的鋰礦擴產(chǎn)狂潮之后，全球的鋰礦產(chǎn)能是過剩的，所以在這一領(lǐng)域，并不存在供應安全問題。同時鈉離子電池技術(shù)的發(fā)展也在進一步降低電池行業(yè)對鋰礦資源的敏感性。目前在這一領(lǐng)域，美國、澳大利亞、中國都有資本布局，全球鋰礦供給基本被三國壟斷。

圖3：全球鋰鹽供給市場份額(按生產(chǎn)商)

美國鋰電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在面臨的最大資源風險來自鎳。鎳本身并非稀有金屬，全球每年的鎳產(chǎn)量約為250萬噸，其中85%供應不銹鋼生產(chǎn)，當前動力電池生產(chǎn)使用的鎳僅占5%的份額。而這并不是動力電池不需要鎳，在現(xiàn)有的三元鋰電池技術(shù)路線當中，高鎳電池是公認的提升能量密度的途徑，特斯拉CEO馬斯克就不止一次在推特上發(fā)文表示，當前動力電池行業(yè)擴產(chǎn)最大的瓶頸就是缺鎳。

不銹鋼生產(chǎn)使用的鎳與電池級的鎳并非同一種鎳，鎳含量接近100%的電解鎳、鎳粉、鎳豆，可以用于電池的被稱為一級鎳。鎳生鐵、鎳鐵等鎳含量在15%以下的則被稱為二級鎳，專門用于不銹鋼的生產(chǎn)。

雖然全球鎳產(chǎn)量達到250萬噸左右，但高純的一級鎳產(chǎn)能則非常有限，如果按照現(xiàn)有的產(chǎn)能狀況，預計到了2030年，僅特斯拉一家的電池原料需求就能吃掉排名前六的一級鎳供應商俄羅斯諾瑞斯克(Norilsk)、巴西淡水河谷(Vale)、中國金川集團、 日本住友商事(Sumitomo)、瑞士嘉能可(Glencore)以及澳大利亞必和必拓(BHP)的全部產(chǎn)能。這是整個鋰電池產(chǎn)業(yè)面臨的共同風險，而現(xiàn)在最有可能解決風險的鑰匙掌握在中國手中。

為了解決高純度一級鎳的供應難題，所有生產(chǎn)者都把目光投向了如何從儲量豐富、開采便宜的紅土鎳當中制取鎳，而目前在業(yè)內(nèi)公認可行的方案就是濕法冶金高壓酸浸工藝(下稱HPAL)。但遺憾的是，從2005年第一家采用HPAL工藝的工廠開發(fā)建設以來，一直到2021年，工藝開發(fā)者加拿大謝里特公司、礦業(yè)巨頭必和必拓、淡水河谷、住友商事相繼失敗，生產(chǎn)成本過高、產(chǎn)能極不穩(wěn)定，投產(chǎn)的數(shù)個項目產(chǎn)能最多只能達到設計產(chǎn)能的一半左右。自2012年-2018年，全球沒有任何HPAL新建項目，直到中國人入局。

2021年5月，在位于印尼力勤礦業(yè)HPAL項目正式投產(chǎn)，氫氧化鎳設計產(chǎn)能含鎳3.5萬噸。同時在印尼，同時還有另外三個HPAL項目在建，投資方囊括了中國目前電池原材料行業(yè)的所有巨頭，華友鈷業(yè)、洛陽鉬業(yè)、格林美。按照建設規(guī)劃，2021-2022年將投產(chǎn)的產(chǎn)能規(guī)模達到了14.5萬噸，而2021年全年全球預估一級鎳的總需求量僅有不足13萬噸。如果算上預計2024年投產(chǎn)的最大制造廠，僅印尼境內(nèi)的四個中國企業(yè)投資項目就可提供26.5萬噸鎳。

更關(guān)鍵的是中國企業(yè)掌握了解決HPAL成本高，產(chǎn)能不穩(wěn)定的鑰匙，中冶恩菲設計院設計的巴布亞新幾尼亞瑞木項目是當前全球少有的HPAL工藝達到設計產(chǎn)能并且平穩(wěn)運行的項目。瑞木項目的氫氧化鎳綜合成本在9500美元/噸，但這其中包含了大量項目土建、配套的折舊成本，單純現(xiàn)金成本僅為5000美元/噸左右，遠低于鎳市場1萬美元/噸以上的價格。位于印尼的四個中方投資項目均采用中冶恩菲設計院的工藝設計。價格加產(chǎn)能，鎳市場將進入中國企業(yè)最熟悉的市場節(jié)奏。

這才是美國鋰電池供應安全最大的風險。鋰電池所需的各類元素，鋰的供應安全風險極低，雖然重要性很高，但基本無需擔憂。鈷對于全球所有電池主要生產(chǎn)國來說，都是一顆定時炸彈，因為鈷的主要產(chǎn)出國是剛果(金)，安全風險造成的供應風險對所有國家都一樣。而且近幾年，鈷含量極低的電池，甚至無鈷電池技術(shù)都取得了突破，鋰電池對于鈷的敏感性在持續(xù)走低。鎳成為了鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈在資源端最為敏感，也最為重要的資源。而在鎳資源的布局上，美國明顯已經(jīng)失去了先機。

制造能力很難追趕

原料之后，就是制造，這份國家藍圖當中的目標二和目標三就是建設美國國內(nèi)鋰電池原材料加工能力;刺激美國國內(nèi)的正負極材料、電芯、電池組的生產(chǎn)能力。但在這方面，美國面臨的局面更加殘酷，資源布局領(lǐng)域，主要的玩家只有中美兩家，而在電池制造這一領(lǐng)域，則是中、歐、美、日、韓的多人游戲。而在游戲的所有玩家當中，目前美國的處境是最為不利的。

當前的鋰電池制造，不論是原材料加工，還是電池組生產(chǎn)，中國在產(chǎn)能、裝機量、生產(chǎn)工藝、成本控制等方面都是領(lǐng)跑者。歐洲在最近兩年開始大踏步提速電池制造能力，不論是現(xiàn)在頭部的中日韓企業(yè)，還是歐洲本土的電池廠商，都在大刀闊斧的投資擴建產(chǎn)能。而擴建產(chǎn)能帶來的設備需求、原材料需求大部分流向了產(chǎn)業(yè)鏈上游的中國企業(yè)，這一輪歐洲動力電池的擴產(chǎn)狂潮下，中歐的動力電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合更為緊密。

在電池戰(zhàn)略方面，歐洲的策略非常清晰，放棄正負極、電解液和隔膜等前驅(qū)體和原材料加工部分，率先在電池制造領(lǐng)域完成布局。這其中有規(guī)避風險的考慮，以大眾為代表的多家歐洲車企都在固態(tài)電池領(lǐng)域有高額投入，按照大眾在今年的大眾Power Day上發(fā)布的消息，固態(tài)電池的量產(chǎn)時間是2023年。如果真的可以如期量產(chǎn)，那么現(xiàn)有的前驅(qū)體和原材料產(chǎn)能就會被淘汰，但電池制造能力不會荒廢，因為固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝與現(xiàn)在的動力電池生產(chǎn)工藝有相通之處，現(xiàn)在的電池產(chǎn)能建設不會完全浪費。

而就在中歐日韓如火如荼的以合作為主，競爭為輔的時候，美國能夠跟上整個全球鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展步伐的只有特斯拉，除了特斯拉，就沒有任何一家電池制造企業(yè)可以參與到這場游戲當中。

動力電池制造是一項資金、技術(shù)、人力三密集的行業(yè)，再加上產(chǎn)業(yè)鏈上游的原料、前驅(qū)體制造同樣也是三密集的行業(yè)。所以整個動力電池產(chǎn)業(yè)鏈的馬太效應明顯，一旦形成領(lǐng)跑局面，就很難打破，除非開辟新的賽道。因此在藍圖文件所涵蓋的2021年-2030年間，想在美國建立鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上多個環(huán)節(jié)的制造能力，恐怕只有和歐洲一樣，中日韓企業(yè)在美國開廠這一條路了。比如傳聞中，蘋果汽車就要求動力電池供應商一定要把制造廠設在美國境內(nèi)。

正因為制造能力的追趕非常艱難，所以藍圖文件設定的具體目標并沒有太高的標準，最為關(guān)鍵的內(nèi)容應該就是2030年前與國內(nèi)多源供應商一起滿足關(guān)鍵的國防電池需求。的確，如果國內(nèi)制造能力無法滿足國防電池需要的話，那的確是任何國家都無法容忍的情況。

美國的優(yōu)勢：電池回收與技術(shù)研發(fā)

在藍圖文件的最后兩個目標應該是這份文件中最后可能起到實效的。

目標四：在美國率先建立廢舊電池回收和材料循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)能力;目標五：保持美國在電池技術(shù)研發(fā)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。這兩個目標走到了美國最為擅長的道路上，依靠技術(shù)取得競爭優(yōu)勢。

回收是當前鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈當中剛剛開始升溫的領(lǐng)域。在這個領(lǐng)域中歐洲布局較早，大眾、寶馬為代表的德國汽車企業(yè)都已經(jīng)設立了完整的動力電池回收流程。雖然按照現(xiàn)有的技術(shù)，回收效率和成本都還不令人滿意，但是融入整個產(chǎn)業(yè)鏈當中，并且計算歐洲較高的碳排放價格之后，經(jīng)濟上已經(jīng)可以接受。

美國的這份藍圖目標更大，2025年之前，提出便于回收利用的電池組設計;建立收集、分類、運輸和加工回收鋰電池材料的方法，重點是降低成本。到2030年，要實現(xiàn)消費電子產(chǎn)品和電動汽車電池90%以上回收;聯(lián)邦立法要求電池制造中使用回收材料。

建立成規(guī)模的鋰電池回收產(chǎn)業(yè)鏈是美國鋰電池國家藍圖當中最有價值的一條，在建立回收規(guī)范的時候，向前會影響電池組的制造規(guī)范，這樣在電池制造領(lǐng)域，美國就可以擁有更大的影響力。同時回收再利用也能讓美國最大可能的降低對敏感材料的依賴程度。在這份文件中，多次出現(xiàn)擺脫對鎳、鈷元素的依賴這樣的文字，不難看出美國對于鎳、鈷兩種元素短缺的恐慌情緒非常濃厚。

最后的目標五，維持技術(shù)優(yōu)勢對美國來說是任何競爭領(lǐng)域中的不二法寶，在鋰電池競爭中也不例外。文件設立的具體目標中，2025年的近期最優(yōu)先目標是開發(fā)無鈷材料;鋰電池技術(shù)和配置的標準化;同時建立技術(shù)轉(zhuǎn)讓標準，確保美國發(fā)明的技術(shù)留在美國。2030年的遠期目標是開發(fā)無鈷、無鎳的電極成分，同時提高能量密度、安全、成本等重要指標;以固態(tài)電池和鋰金屬電池為主要研發(fā)方向，實現(xiàn)能量密度500wh/kg以上的能量密度和60美元/kwh以下的成本，并且不含鈷和鎳。

其中關(guān)于能量密度、成本的數(shù)據(jù)可以不用太關(guān)注，沒有實現(xiàn)的技術(shù)目標都只是空頭支票。值得關(guān)注的是無鈷、無鎳頻繁的出現(xiàn)，可見這份鋰電池國家藍圖當中對于鈷與鎳兩種敏感金屬的擔憂有多么強烈。

不過固態(tài)電池和鋰金屬電池的前景是否就如文件中所說那么明朗，其實是一個問號。行業(yè)內(nèi)對于固態(tài)電池的應用前景是有爭議的，沒人否認固態(tài)電池的技術(shù)先進性，但是很多人都懷疑固態(tài)電池十年內(nèi)都無法與三元鋰電池在價格上形成競爭。而十年后，即便固態(tài)電池成本下降了，但鋰電池形成的龐大產(chǎn)業(yè)慣性恐怕將很難扭轉(zhuǎn)。當然，這一切都取決于科技研發(fā)是否能發(fā)現(xiàn)某種完美的固態(tài)電解質(zhì)材料，達成成本、性能的雙贏。如果真能取得這樣的技術(shù)突破，那現(xiàn)在這些鋰電池產(chǎn)業(yè)巨頭就算真死，也死得不冤了。