美國發(fā)布鋰電池國家藍圖，欲逆轉全面落后局面

上周，由美國能源部、國防部、商務(wù)部、國務(wù)院四部門(mén)聯(lián)合組建的聯(lián)邦先進(jìn)電池聯(lián)盟(The Federal Consortium for Advanced Batteries，下稱(chēng)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(kāi)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(dòng)汽車(chē)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(chǎng)預計在未來(lái)十年將增長(cháng)5到10倍。美國需要緊急投資，在美國國內建立鋰電池制造價(jià)值鏈，以跟上歐洲和東亞的步伐。

藍圖給出了未來(lái)十年的五個(gè)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(lài)。

2、建設美國國內鋰電池原材料加工能力。

3、刺激美國國內的正負極材料等前驅體、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(méi)有具體的實(shí)施措施，藍圖中多次提到擺脫對鎳、鈷元素的依賴(lài)，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)當前現狀的估計還偏樂(lè )觀(guān)，在現有的全球鋰電池產(chǎn)業(yè)結構下，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(dòng)力電池占據相當篇幅。2020年10月，中國汽車(chē)工程學(xué)會(huì )發(fā)布《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖 (2.0)》，明確了動(dòng)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“電池戰略行動(dòng)計劃”，從經(jīng)濟、技術(shù)、關(guān)鍵環(huán)節投入、掌握定價(jià)權方面規劃了歐洲未來(lái)的電池戰略。

美國只有特斯拉一張牌

這份國家藍圖當中，FCAB對美國鋰電池產(chǎn)業(yè)的現狀進(jìn)行了SWOT分析(見(jiàn)圖1)，為什么財經(jīng)十一人認為這份藍圖的估計偏樂(lè )觀(guān)，主要就是這份SWOT分析當中，優(yōu)勢(STRENGTHS)當中的很多要素其實(shí)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)勢主要體現在擁有占據市場(chǎng)領(lǐng)導地位的整車(chē)廠(chǎng)和電池企業(yè)，有熟練的勞動(dòng)力，有研發(fā)創(chuàng )新，自然資源，貿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(gè)點(diǎn)，財經(jīng)十一人表示質(zhì)疑。

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

電池企業(yè)更是如此，2020年全球動(dòng)力電池企業(yè)裝機量TOP10(見(jiàn)表1)當中，一家美國企業(yè)都沒(méi)有，中國6家，韓國3家，日本1家，東亞三強瓜分了動(dòng)力電池92%以上的市場(chǎng)份額。如果說(shuō)美國在這方面還能有所指望的話(huà)，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(dòng)力電池產(chǎn)能將達到200GWh，產(chǎn)量100GWh，成為全球最大的動(dòng)力電池制造商。但還是同樣的問(wèn)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(lái)產(chǎn)能中的一大部分還會(huì )布局在中歐。

表1 ：2020年全球車(chē)用動(dòng)力電池裝機量TOP10

整車(chē)企業(yè)、電池企業(yè)方面，美國不占優(yōu)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也基本沒(méi)有在美國布局，那么熟練的勞動(dòng)力從何而來(lái)呢?而且電池制造對于勞動(dòng)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(lái)的供給方面，中國優(yōu)勢明顯，歐洲也顯著(zhù)優(yōu)于美國，在鋰電池制造當中，美國的勞動(dòng)力水平并無(wú)優(yōu)勢。

自然資源方面，美國也并無(wú)優(yōu)勢，雖然根據美國地質(zhì)勘探局USGS的數據(圖2)，全球探明鋰資源約6200萬(wàn)噸，美國儲量約680萬(wàn)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(kāi)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(dòng)力和自然資源，在優(yōu)勢分析方面的研發(fā)、貿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對新能源的投入減緩，美國已經(jīng)實(shí)質(zhì)上錯過(guò)了鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵窗口期，在現有的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，依靠這些優(yōu)勢很難扭轉趨勢。

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(shuí)能占據成本更低、品質(zhì)更高的資源，誰(shuí)就能取得顯著(zhù)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(lài)。而現在鋰電池產(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(guò)剩的，所以在這一領(lǐng)域，并不存在供應安全問(wèn)題。同時(shí)鈉離子電池技術(shù)的發(fā)展也在進(jìn)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(chǎng)份額(按生產(chǎn)商)

美國鋰電池產(chǎn)業(yè)現在面臨的最大資源風(fēng)險來(lái)自鎳。鎳本身并非稀有金屬，全球每年的鎳產(chǎn)量約為250萬(wàn)噸，其中85%供應不銹鋼生產(chǎn)，當前動(dòng)力電池生產(chǎn)使用的鎳僅占5%的份額。而這并不是動(dòng)力電池不需要鎳，在現有的三元鋰電池技術(shù)路線(xiàn)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(dòng)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(chēng)為一級鎳。鎳生鐵、鎳鐵等鎳含量在15%以下的則被稱(chēng)為二級鎳，專(zhuān)門(mén)用于不銹鋼的生產(chǎn)。

雖然全球鎳產(chǎn)量達到250萬(wàn)噸左右，但高純的一級鎳產(chǎn)能則非常有限，如果按照現有的產(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(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)面臨的共同風(fēng)險，而現在最有可能解決風(fēng)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(kāi)采便宜的紅土鎳當中制取鎳，而目前在業(yè)內公認可行的方案就是濕法冶金高壓酸浸工藝(下稱(chēng)HPAL)。但遺憾的是，從2005年第一家采用HPAL工藝的工廠(chǎng)開(kāi)發(fā)建設以來(lái)，一直到2021年，工藝開(kāi)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(guò)高、產(chǎn)能極不穩定，投產(chǎn)的數個(gè)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(méi)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(wàn)噸。同時(shí)在印尼，同時(shí)還有另外三個(gè)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(yáng)鉬業(yè)、格林美。按照建設規劃，2021-2022年將投產(chǎn)的產(chǎn)能規模達到了14.5萬(wàn)噸，而2021年全年全球預估一級鎳的總需求量?jì)H有不足13萬(wàn)噸。如果算上預計2024年投產(chǎn)的最大制造廠(chǎng)，僅印尼境內的四個(gè)中國企業(yè)投資項目就可提供26.5萬(wàn)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，單純現金成本僅為5000美元/噸左右，遠低于鎳市場(chǎng)1萬(wàn)美元/噸以上的價(jià)格。位于印尼的四個(gè)中方投資項目均采用中冶恩菲設計院的工藝設計。價(jià)格加產(chǎn)能，鎳市場(chǎng)將進(jìn)入中國企業(yè)最熟悉的市場(chǎng)節奏。

這才是美國鋰電池供應安全最大的風(fēng)險。鋰電池所需的各類(lèi)元素，鋰的供應安全風(fēng)險極低，雖然重要性很高，但基本無(wú)需擔憂(yōu)。鈷對于全球所有電池主要生產(chǎn)國來(lái)說(shuō)，都是一顆定時(shí)炸彈，因為鈷的主要產(chǎn)出國是剛果(金)，安全風(fēng)險造成的供應風(fēng)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(wú)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鋰電池原材料加工能力;刺激美國國內的正負極材料、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(kāi)始大踏步提速電池制造能力，不論是現在頭部的中日韓企業(yè)，還是歐洲本土的電池廠(chǎng)商，都在大刀闊斧的投資擴建產(chǎn)能。而擴建產(chǎn)能帶來(lái)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(dòng)力電池的擴產(chǎn)狂潮下，中歐的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈結合更為緊密。

在電池戰略方面，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。這其中有規避風(fēng)險的考慮，以大眾為代表的多家歐洲車(chē)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(shí)間是2023年。如果真的可以如期量產(chǎn)，那么現有的前驅體和原材料產(chǎn)能就會(huì )被淘汰，但電池制造能力不會(huì )荒廢，因為固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝與現在的動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝有相通之處，現在的電池產(chǎn)能建設不會(huì )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(shí)候，美國能夠跟上整個(gè)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(méi)有任何一家電池制造企業(yè)可以參與到這場(chǎng)游戲當中。

動(dòng)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、前驅體制造同樣也是三密集的行業(yè)。所以整個(gè)動(dòng)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(kāi)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(gè)環(huán)節的制造能力，恐怕只有和歐洲一樣，中日韓企業(yè)在美國開(kāi)廠(chǎng)這一條路了。比如傳聞中，蘋(píng)果汽車(chē)就要求動(dòng)力電池供應商一定要把制造廠(chǎng)設在美國境內。

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(méi)有太高的標準，最為關(guān)鍵的內容應該就是2030年前與國內多源供應商一起滿(mǎn)足關(guān)鍵的國防電池需求。的確，如果國內制造能力無(wú)法滿(mǎn)足國防電池需要的話(huà)，那的確是任何國家都無(wú)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(gè)目標應該是這份文件中最后可能起到實(shí)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(gè)目標走到了美國最為擅長(cháng)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(kāi)始升溫的領(lǐng)域。在這個(gè)領(lǐng)域中歐洲布局較早，大眾、寶馬為代表的德國汽車(chē)企業(yè)都已經(jīng)設立了完整的動(dòng)力電池回收流程。雖然按照現有的技術(shù)，回收效率和成本都還不令人滿(mǎn)意，但是融入整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈當中，并且計算歐洲較高的碳排放價(jià)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(lèi)、運輸和加工回收鋰電池材料的方法，重點(diǎn)是降低成本。到2030年，要實(shí)現消費電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)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(jià)值的一條，在建立回收規范的時(shí)候，向前會(huì )影響電池組的制造規范，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(shí)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(lài)程度。在這份文件中，多次出現擺脫對鎳、鈷元素的依賴(lài)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(lái)說(shuō)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(kāi)發(fā)無(wú)鈷材料;鋰電池技術(shù)和配置的標準化;同時(shí)建立技術(shù)轉讓標準，確保美國發(fā)明的技術(shù)留在美國。2030年的遠期目標是開(kāi)發(fā)無(wú)鈷、無(wú)鎳的電極成分，同時(shí)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(shí)現能量密度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、成本的數據可以不用太關(guān)注，沒(méi)有實(shí)現的技術(shù)目標都只是空頭支票。值得關(guān)注的是無(wú)鈷、無(wú)鎳頻繁的出現，可見(jiàn)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(yōu)有多么強烈。

不過(guò)固態(tài)電池和鋰金屬電池的前景是否就如文件中所說(shuō)那么明朗，其實(shí)是一個(gè)問(wèn)號。行業(yè)內對于固態(tài)電池的應用前景是有爭議的，沒(méi)人否認固態(tài)電池的技術(shù)先進(jìn)性，但是很多人都懷疑固態(tài)電池十年內都無(wú)法與三元鋰電池在價(jià)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。當然，這一切都取決于科技研發(fā)是否能發(fā)現某種完美的固態(tài)電解質(zhì)材料，達成成本、性能的雙贏(yíng)。如果真能取得這樣的技術(shù)突破，那現在這些鋰電池產(chǎn)業(yè)巨頭就算真死，也死得不冤了。