世界正變得越來越電氣化。不僅僅發(fā)展中國家在增加其人民的電力供應(yīng)，而且現(xiàn)有運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的電氣化正在迅速進(jìn)行。到2040年，道路上超過一半的汽車預(yù)計(jì)將由電力驅(qū)動(dòng)。
電池在這一轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但一種相對較新的電池類型似乎肯定會(huì)在個(gè)人電子產(chǎn)品、交通和重工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。
事實(shí)上，這種主導(dǎo)正在順利進(jìn)行。
電池的簡史
長期以來，電池一直是我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?800年，意大利物理學(xué)家亞歷桑德羅·伏特發(fā)明了世界上第一塊真正的電池。這項(xiàng)發(fā)明代表了一個(gè)顯著的突破，但從那時(shí)起，只有少數(shù)重大的創(chuàng)新。
第一種是鉛酸電池，發(fā)明于1859年。這是第一個(gè)可充電電池，至今仍是最常用的用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的電池。
在過去的兩個(gè)世紀(jì)里，有一些創(chuàng)新的電池設(shè)計(jì)，但直到1980年，一個(gè)真正的游戲規(guī)則改變者才被發(fā)明出來。就在那時(shí)，牛津大學(xué)和斯坦福大學(xué)的突破導(dǎo)致了鋰離子電池的發(fā)展。1991年，索尼將第一塊鋰離子電池商業(yè)化。
鋰有什么特別之處?
在鋰離子電池中，鋰金屬以鋰離子的形式從一個(gè)電極遷移到另一個(gè)電極。鋰是最輕的元素之一，它具有元素中最強(qiáng)的電化學(xué)勢。這使得鋰電池能夠在一個(gè)小而輕的電池中儲存大量的能量。因此，鋰離子電池已成為筆記本電腦和手機(jī)等許多消費(fèi)電子產(chǎn)品的首選電池。
鋰離子電池發(fā)展加快
由于鋰離子電池的固有優(yōu)勢，自世紀(jì)之交以來，其銷量呈指數(shù)級增長。這有助于持續(xù)降低成本。成本下降也幫助鋰離子電池在新應(yīng)用領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。
據(jù)研究機(jī)構(gòu)BloombergNEF稱，鋰離子電池組(包括電池和電池組)的體積加權(quán)平均價(jià)格較2010-18年下降了85%，達(dá)到平均每千瓦時(shí)176美元。BloombergNEF進(jìn)一步預(yù)測，到2024年電池價(jià)格將降至94美元/千瓦時(shí)，到2030年將降至62美元/千瓦時(shí)。
這條下降的成本曲線對任何在其服務(wù)中使用電池的公司，或那些需要存儲能量的公司(例如，電力生產(chǎn)商)，都具有重要的意義。到目前為止，大部分鋰離子電池的銷售都在消費(fèi)電子領(lǐng)域，但未來的銷售將越來越多地由電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)。
今天在路上行駛的大多數(shù)汽車仍然使用鉛酸電池和內(nèi)燃機(jī)。但過去5年，由鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車銷量增長了逾10倍。此外，越來越多的國家正在制定未來基于內(nèi)燃機(jī)的汽車禁令，希望電動(dòng)汽車最終能主導(dǎo)個(gè)人交通。
當(dāng)然，這意味著未來對電池的需求要大得多。以至于電動(dòng)汽車制造商特斯拉正與松下合作，投資數(shù)十億美元興建新的鋰離子電池工廠。不過，美國鋰離子電池生產(chǎn)商的市場份額正在落后。
鋰離子電池的相關(guān)增長市場是在重工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，如起重卡車、清掃機(jī)和洗滌器、機(jī)場地面支持應(yīng)用和自動(dòng)導(dǎo)航車輛。歷史上，這些利基應(yīng)用都是由鉛酸電池和內(nèi)燃機(jī)提供的，但經(jīng)濟(jì)效益已迅速轉(zhuǎn)向鋰離子電池。
然而，有一個(gè)國家抓住了這一勢頭，在這一領(lǐng)域確立了超出競爭對手的絕對市場領(lǐng)先地位。但它不是美國，制造鋰離子電池的許多關(guān)鍵研究和開發(fā)工作都是在美國進(jìn)行的。
中國處于控制地位
根據(jù)BloombergNEF的一項(xiàng)分析，2019年初全球鋰電池產(chǎn)能為316千兆瓦時(shí)。其中73%的產(chǎn)能來自中國，其次是美國，以12%的全球產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于第一名。
到2025年，全球產(chǎn)能預(yù)計(jì)將強(qiáng)勁增長，BloombergNEF預(yù)計(jì)屆時(shí)全球產(chǎn)能將達(dá)到1,211千兆瓦時(shí)。美國的產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長，但增速將低于全球產(chǎn)能。因此，美國在全球鋰電池制造市場的份額預(yù)計(jì)將萎縮。
特斯拉正試圖通過建立自己的電池工廠來解決這一問題，但對于供應(yīng)各種類型電池的公司來說，比如總部位于加州的OneCharge，在當(dāng)?shù)貙ふ夜?yīng)商已被證明是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。我最近采訪了OneCharge的首席執(zhí)行官Alex Pisarev，他強(qiáng)調(diào)了公司面臨的挑戰(zhàn)：
Pisarev告訴我，“美國制造商將樂于使用美國制造的鋰離子電池，但這在今天是不現(xiàn)實(shí)的。所以我們必須繼續(xù)從中國進(jìn)口。”
中國正在走之前在太陽能電池板上走過的道路。雖然太陽能電池是由美國工程師Russell Ohl發(fā)明的，但如今中國主導(dǎo)著全球太陽能電池板市場。現(xiàn)在，中國正致力于控制世界鋰離子電池的生產(chǎn)。
擁有最廉價(jià)的綠色技術(shù)是否更可取，即使這意味著將制造業(yè)拱手讓給其他國家?較低的太陽能電池板價(jià)格幫助推動(dòng)了新太陽能光伏的爆炸式增長，這反過來又支撐了美國的許多就業(yè)崗位。但這些電池板大部分是在中國制造的。特朗普政府試圖通過對進(jìn)口太陽能電池板征收關(guān)稅來解決這一問題，但這些關(guān)稅遭到了美國太陽能行業(yè)大多數(shù)人的強(qiáng)烈反對。
中國擁有廉價(jià)勞動(dòng)力的主要優(yōu)勢，這使得它能夠主導(dǎo)許多制造業(yè)。但中國的鋰儲量和產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國。2018年，中國鋰產(chǎn)量為8,000公噸，在所有國家中排名第三，是美國的近10倍。2018年，中國鋰儲量為100萬公噸，幾乎是美國的30倍。
前進(jìn)的路
這一趨勢表明，鋰離子電池將越來越多地在運(yùn)輸和重型設(shè)備領(lǐng)域取代鉛酸電池。在一個(gè)二氧化碳排放量創(chuàng)紀(jì)錄的世界上，這是一個(gè)關(guān)鍵的進(jìn)展。
但是，美國在制造成本和原材料供應(yīng)方面都有這樣的優(yōu)勢，它能在世界市場上與中國競爭嗎?如果不能，隨著越來越多的鋰離子電池的使用壽命接近尾聲，美國能否為再生鋰開發(fā)一個(gè)有競爭力的市場?
這些都是需要解決的重要問題。
向鋰電池的轉(zhuǎn)變帶來了許多新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。但美國需要一個(gè)有效的戰(zhàn)略，以避免將另一個(gè)清潔能源制造機(jī)會(huì)拱手讓給中國。
Robert Rapier為福布斯撰稿人，表達(dá)觀點(diǎn)僅代表個(gè)人。 譯 Stephen 校 李永強(qiáng)
