在相对新生的电动汽车行业把握机遇，将会出现赢家和输家。但围绕电池上游市场的担忧有多真实，这真的会成为下一个汽车供应链危机吗?汽车制造商如何实现规模经济，同时可行地应对大宗商品价格波动，以提供价格有竞争力的电动汽车产品?这一挑战将从根本上决定未来十年汽车行业的竞争格局。
电池原材料:不断增长的电动汽车供应链中的一个关键瓶颈
电动汽车的年产量预计将从2021年的480万辆左右增加到2034年的5000万辆以上。因此，需要空前数量的电池级大宗商品来支持这种增长，并确保全球成功过渡到电池电动汽车。标准普尔全球移动公司认为，这一数据将要求支持电动汽车需求的需求从2021年的260 GWh(主要是锂离子电池)，转变为2034年的约4568 GWh，而支持混合动力汽车则需要额外的147 GWh。虽然电池价值链沿线存在许多潜在的制约因素，但镍、锂和钴等原材料的充足供应和财务上的可持续供应对全电动汽车(EV)电池的化学成分至关重要。
电池金属:影响很大，但数量较小
就电池组的原材料成分而言，材料的数量和材料的价值是无关的。纯电动汽车(BEV)的一个典型电池组重量超过500公斤，电池电池的部分，特别是阴极，重量分别约为50%和20%。在此范围内，基于镍钴锰(NCM)阴极化学的电池组中镍和钴的重量比例甚至更小，分别为10%和不到1%，这取决于化学成分的选择部分。更不用说锂了，它的重量比例也很小，因为它是多种成分的离子形式存在，所以很难单独测量。
电池金属价格波动
镍、钴和锂是三种关键的电池金属，它们可能成为电池供应链中的瓶颈。最近电池金属价格的波动证明了这些金属的潜在风险。例如，根据标普资本智商(S&P Capital IQ)的数据，在2022年3月(俄罗斯入侵乌克兰两周后)，LME镍三个月官方价格从2021年7月的1.9万美元/吨的价格水平上涨了150%，达到近4.8万美元/吨，然后在2022年7月15日再次稳定在1.9万美元/吨附近。钴价的上涨相对温和，在2022年3月达到峰值时上涨了近60%，到目前为止，同比涨幅降至15%。
与镍和钴相比，锂的交易价格仍然很高，部分原因是它在锂离子电池中的不可替代性。根据S&P Global Commodity Insights的数据，截至目前，CIF北亚地区的碳酸锂价格在每吨7万美元以上，比一年前的1万美元水平上涨了600%以上。
为什么不追求无镍和无钴电池呢?
由于电池金属价格的波动，从高镍NCM(镍钴锰)或NCA(镍钴铝)到不含镍和钴的磷酸铁锂(LFP)的阴极化学转变对oem来说更具经济吸引力。然而，即使作为一种更便宜、更有吸引力的替代方案，LFP也不太可能取代NCM/ a，因为它对轻型乘用车的能量密度有固有的限制。标普全球移动预计，NCM高镍阴极的市场份额将从2022年的25%增加到2030年的50%，成为全球最大的市场。
在NCM/A中，钴是目前为止最可行的元素，可以实现高能量密度和长电池循环寿命，因为它稳定了层状阴极原子结构。有许多可行的替代品，如LMNO(锂锰镍氧化物)，高锰NCM来取代或减少钴的使用，以避免钴矿相关的高价和不道德的问题。同时，镍比钴更难被替代，因为它的作用是实现高能量密度的关键，直接转化为电动汽车的续航里程。
电池原材料供需展望
随着纯电动汽车的普及，电池金属需求将大幅增加，而电池金属供应的增长可能会受到质疑，因为供应不够灵活，无法满足需求。标普全球移动预计，到2030年，所有电池应用(主要是轻型汽车，但也包括能源存储系统、便携式电子应用)的年度锂需求将达到197万吨，年复合增长率(复合年增长率)将从2021年的27万吨增长28%。同样，到2030年，所有电池应用的镍需求将达到180万吨，较2021年的16万吨复合年增长率增加34%。
然而，该行业在确保供应方面面临挑战，因为一般的电池金属矿山需要5年以上的时间才能开始运营，如果是新项目的话。此外，特别是镍，只有高纯度，一级镍可以用于电池应用，主要来自硫化物矿山，仅。
电池上游已经变得太重要了，不能外包
在电池金属价格中断之前，汽车原始设备制造商将大部分电池金属采购委托给了阴极和电池制造商。在最近几个月，举几个北美的原始设备制造商的例子，特斯拉，通用汽车，福特和Stellantis都直接与电池金属生产商签订了长期合同。近几个月来，标普全球移动一直在积极研究电池上游，以建立轻型乘用车电池金属供需的完整动态，并将在未来几个月发布预测数据集和分析结果。
潜在的地理风险也存在于电池化学品的提炼中
现在，很多跟踪电池上游市场的人都承认，镍钴在经历了近期一系列价格波动后，很容易受到宏观风险的影响。此外，众所周知的是，镍和钴分别在俄罗斯和刚果共和国这两个已知的不稳定国家的地理上高度集中。
另一方面，锂是地壳中储量最丰富的金属之一，因此世界各地都启动了大量的锂开采项目。但是，如果我们往下游走一个缺口，就会发现电池化学精炼的高度地理集中。例如，氢氧化锂和碳酸锂的转化器设施在中国高度集中，它们是从采矿(从锂辉石矿或盐水)中提炼的化学品，混合形成阴极。根据标准普尔全球商品洞察(S&P Global Commodity Insights)的数据，到2022年，89%的氢氧化锂转换器产能在中国，其次是智利，只有5%，美国只有3%。
将整个电池供应链搬回美国
目前，美国严重依赖外国来确保电池的安全，它不仅计划将电池设施，而且还计划将整个电池供应链从采矿到回收。根据FCAB(联邦先进电池联盟)在2021年6月发布的《锂电池国家蓝图》，美国拥有全球阴极/阳极/电解质/隔膜制造设施的0%/10%/2%/6%，而中国拥有42%/65%/65%/43%。
虽然美国在10年内实现电池电池和一些材料制造的独立性看起来是可行的，但电池金属有其自身的内在局限性。根据同一份报告，美国的锂、钴和镍储量估计分别仅占世界总储量的3.6%、0.7%和0.1%。因此，美国电池金属的国家战略重点是确保来自合作伙伴和盟友的准入，同时消除对镍/钴的依赖，并通过研发努力开发可持续的国内资源。
采用先进技术的可持续锂矿开采
在确保国内电池金属生产的诸多努力中，美国一直在积极研究先进的锂矿开采。2021年11月，CTR (Controlled Thermal Resources)开始在加州Hell’s Kitchen锂和电力项目钻井。Hell’s kitchen项目计划将地热能用于新型的提取技术DLE(直接提取锂)，该技术将能够实现更少的污染、更少的水/土地使用和更短的生产时间。根据NREL(国家可再生能源实验室)的说法，DLE可能是一种改变游戏规则的提取方法，仅从加州索尔顿海已知的地热地区就可能提供目前美国锂需求的10倍。
CTR的项目是与一家名为丁香解决方案(Lilac Solutions)的技术合作伙伴共同开发的，预计将在2023年交付首款碳酸锂产品。通用汽车和Statevolt是同意从该项目采购大量电动车的主要客户。
整车厂在电池原材料上的策略
随着汽车动力系统模式的明显转变，问题不再是内燃机是否会被淘汰，而是我们能以多快的速度转向更环保的交通方式。为了实现这一转变，整车厂已承诺投资数十亿美元，并制定了难以捉摸的长期计划。由于原材料供应有限，而电动汽车的需求不断增加，从长远来看，能够获得原材料供应的原始设备制造商将在竞争中处于领先地位。
投资锂矿公司
由于对供应链所有权的担忧，越来越多的原始设备制造商寻求更直接地参与上游原材料供应。Stellantis已经投资了Vulcan能源公司即将在德国上莱茵河流域开采氢氧化锂的项目。大众(Volkswagen)和雷诺(Renault)还与Vulcan Energy签署了供应协议，从2026年起获得原锂。福特向澳大利亚的狮镇资源公司提供了超过5亿美元的贷款，以扩大他们的开采，并签署了一项获得锂的协议。
oem已经投资了CAM(阴极活性材料)公司和锂矿公司，作为回报，他们签署了长期承购协议，以确保他们在未来不会渴求原材料。
合资企业和协议
随着许多矿山在非洲和南美洲开始运营，主要的原始设备制造商已经与公司签署了协议，以获得原材料。Umicore等CAM公司已与大众汽车和汽车电池公司(梅赛德斯-奔驰、Stellantis和Total energy的合资企业)签署了谅解备忘录，供应阴极材料。雷诺与Terrafame签订了镍供应协议，并与摩洛哥的Managem集团签订了钴供应协议，宝马和Managem已经签署了数百万欧元的钴供应协议。通用汽车已与嘉能可(Glencore)签署了长期供应钴的协议。
硅电池阳极
为了避免负极材料石墨的供应短缺，整车厂正在研究用于电动汽车电池的硅基负极。梅赛德斯-奔驰支持的电池公司Sila已准备好在北美生产硅阳极化学电池。特斯拉正在考虑对其电池进行调整，使其包含高比例的硅。保时捷(Porsche)、沃尔沃(Volvo)和戴姆勒(Daimler)都投资了从事高硅电池技术的公司。
固态电池
福特、通用、梅赛德斯-奔驰、大众、斯坦兰提斯和宝马都投资了处理固态电池的公司。据称，固态和半固态电池比传统的锂离子电池更便宜，能量密度更高，从而降低了汽车的整体成本。
结论
最适合在新兴的全球电动汽车市场成长的汽车制造商有许多共同特点。对众多供应商提供的各种电池化学物质的早期投资，将有助于实现他们所需的规模，同时给予一定程度的弹性，免受大宗商品价格波动和供应链安全。这种关键原材料的供应通常是通过直接上游合作关系锁定的，大众(Volkswagen)和特斯拉(Tesla)等公司在电池制造过程的关键环节拥有更多的所有权和股权。与此同时，这些整车厂，以及戴姆勒和宝马等公司已经有意识地尝试将产品推向高端市场，并优先考虑更大的细分市场，高规格的车辆，以吸收定价影响，并优先考虑正在进行的半导体危机。在某些情况下，这确保了在销售下降的情况下获得更高的盈利水平。
也就是说，锂和镍等关键电池阴极大宗商品的供应风险，使电动汽车市场处于真正的危险之中。似乎很明显，这些元素的数量足够丰富，人们有开采它们的欲望。然而，能否迅速实现规模增长，以满足生产商的需求，同时在大众市场领域推出价格实惠、利润丰厚的电动汽车，仍有待观察。中间加工的生产能力以及阴极干燥等复杂机械的可用性方面的潜在瓶颈可能会阻碍OEM的期望。几乎可以肯定的是，电动汽车行业将继续与供应链约束作斗争，这些约束可能会阻碍电动汽车革命的发展势头。在默认情况下，这可能为中国和韩国等国及其主要供应商提供了一个机会，让它们领先于全球其他拥有雄心勃勃的、但内在风险较高的计划的行业快速追随者，实现规模。替代化学不依赖于所述的原材料，如钠离子，提供了可能性。
然而，一系列不同的技术妥协(如能量密度)自然会影响整个汽车应用套件的技术适用性。

来源：ihsmarkit.com

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