钜大LARGE | 点击量：672次 | 2021年03月02日
特斯拉跑车拉开锂离子电池商用序幕
划重点
在经历了十年的成本快速下降之后，电池已经达到了一个临界点。它不再仅仅是消费产品，正准备改变世界使用电力的方式。
得益于电池成本的急速下降，大多数汽车制造商预计，目前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。
首款采用商用锂离子电池的电动汽车是2008年问世的特斯拉跑车Roadster，它使用现成的笔记本电脑电池为其汽车供电。
欧美正出台产业政策促进各自区域性电池技术发展，电池驱动的电动汽车的创新才刚刚开始，ICE时代即将结束。
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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，随后又被用在笔记本电脑上。十年后，电池通过为智能手机和可穿戴设备供电，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。在这个过程中，电池的基本技术几乎保持未变，即锂离子通过液体从阴极移动到阳极，然后再返回。
然而，这只是个开始。在经历了十年的成本快速下降之后，电池已经达到了一个临界点。它不再仅仅是消费产品，正准备改变世界使用电力的方式。在能源领域，负担得起的电池使公司有可能储存电力和收集可再生能源。在汽车行业，它们将挑战燃气发动机长达百年的统治地位。到目前为止，得益于电池成本的急速下降，大多数汽车制造商预计，目前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。
这种趋势可能会持续下去，电动汽车目前是电池需求的主要来源。随着需求的进一步增长和成本的进一步下降，电池在各个行业将变得更加具有颠覆性。电池最近在通用汽车公司受到重视，该公司表示，希望到2035年在全球范围内逐步淘汰燃油汽车。电池热潮可能会侵蚀对原油和汽油等副产品的需求，以及减少对主要用于发电厂的天然气的需求。尽管采矿材料和制造电池也会排放温室气体，但分析师认为，汽车和能源行业转向电池将减少整体排放，从而促进应对气候变化的努力。
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安全和产业政策，控制制造锂离子电池所需的矿物和制造工艺被视为"21世纪版的石油安全"。电池制造目前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超过全球的20%。
特斯拉跑车拉开锂离子电池商用序幕
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格。这种技术突破的价值可能达到数万亿美元。美国康涅狄格州电池初创公司CadenzaInnovation的首席执行官克里斯蒂娜·兰佩-奥纳鲁德（ChristinaLampe-Onnerud）说："未来仍会有大量的创新。"这家公司设想将来的建筑物可以拥有自己的电池，为它们提供在高峰时间使用的电力储备，以降低成本。
特斯拉跑车拉开锂离子电池商用序幕
第一款采用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，它可以使用现成的笔记本电脑电池为其汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的现成电池，原本用于笔记本电脑，当时使用的电池在6到12块之间，而这款双座跑车需要近7000块。
伦敦追踪电池价格和行业发展的公司BenchmarkMinonalIntelligence汇总数据显示，现在世界上超过三分之二的锂离子电池用于汽车，预计在2030年之前这个比例将达到四分之三。
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，其在化学成分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世界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活力。荷兰阿姆斯特丹的约翰·克鲁伊夫竞技场（JohanCruijffArena）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回收利用，储存屋顶太阳能电池板产生的电力，帮助平衡体育场的能源消耗。
根据Benchmark的数据，为了满足预期的需求，锂的全球产量在过去10年里增长了近两倍。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丰富。不过，美国内华达州和北卡罗来纳州矿山，增加锂产量的努力正受到投资者的关注。
近年来，由于汽车制造商的需求激增，锂离子电池价格下跌的速度快于预期。目前，电动汽车电池组和发动机的制造成本，比燃烧化石燃料的中型轿车发动机高出约4000美元。根据投资银行瑞银集团的数据，到2022年，这一差额将降到1900美元。到2025年中期，这一差距将消失。
通用汽车电动汽车项目主管肯·莫里斯（KenMorris）在去年9月份表示，他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格，它们正竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通的兴起也吸引了许多最大的科技公司，包括苹果和亚马逊。
德意志银行的数据显示，在全球范围内，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达到22%。
锂离子电池大规模取代天然气发电
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。每时每刻，电子的供应都需要与需求相匹配，以防止电灯熄灭，因为没有办法储存能量供下个时间段使用。为了解决这个问题，近几十年来最热和最冷的日子里的电力需求，都是由通过天然气发电来满足的，这些工厂在需要的时候会启动几个小时。
不过在美国部分地区，锂离子电池的大规模安装已经开始取代天然气发电。这些电池通常从太阳能发电场获取能量，尽管它们可以设置为从电网中获取廉价电力，但它们往往会在白天储存电力。日落后，当电力需求和价格上升时，他们会在晚上根据需要释放几个小时的电力。
开发商和电力公司正在考虑参与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收集和调度廉价而清洁的电力，而不仅仅是日落后的几个小时。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、致力于利用可再生能源发电的公司GlidesathPowerSolutions首席执行官克里斯·麦基萨克（ChrisMcKissack）表示，电池"正处于极具颠覆性的边缘"。他估计，在燃烧这些燃料的800GW发电厂中，有超过100GW的天然气和燃煤发电厂可能会立即变得不再具有经济性，没有必要。他说："这为电池储存提供了一个巨大的机会。"
在电力市场竞争激烈的得克萨斯州，经济力量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，电池的价值将接近2000MW，约为该州每年这个时候主要电网平均用电量的4%或5%。加州和纽约州已经出台了命令，要求电力公司安装更多电池、提高电网可靠性和平滑价格波动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交易，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表示，这些电池将使它们能够在不出现价格飙升的情况下提供可再生能源。
硅谷清洁能源公司首席执行官吉里什·巴拉钱德兰（GirishBalachandran）表示："我正在以一种完全不同的方式考虑电网。"他预计，随着更多的风能和太阳能储存在电池中，天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，随着价格持续下跌，他正在设想部署电池的新方法，以确保可靠的电网运行。
自2010年1月波士顿咨询集团估计电池成本在每千瓦时1000美元至1200美元之间以来，电池价格已经下降了很长一段时间。该公司表示，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标水平。如今，电池价格约为每千瓦时125美元，原因是制造能力的大幅增加降低了成本，化学和设计方面的调整进一步节省了成本。
卡内基梅隆大学机械工程副教授文卡特·维斯瓦纳坦（VenkatViswanathan）表示，人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预计，在触底之前，电池价格将在两三年内跌至每千瓦时80美元。
吉恩·贝迪切夫斯基（GeneBerdichevsky）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）致力于改进电池技术的公司SilaNanoTechnologies创始人兼首席执行官。他说，将存储成本降低到每千瓦时50美元可能创造5000亿美元的价值，"将会有大量的科技创新应用于此"。
欧美出台产业政策促进电池发展
去年，美国成立了一个由多家机构组成的财团，以促进国内电池行业的发展，理由是该行业在消费电子产品和特种方面扮演着重要角色。它还利用《特种生产法》（DefenseProductionAct）加快了稀土矿的开发。上个月，詹妮弗·格兰霍姆（JenniferGranholm）在参议院作证以出任能源部长的听证会上表示，她对国内生产感兴趣，并说："我们可以从亚洲购买电动汽车电池，也可以在美国生产。"
欧盟正在利用产业政策促进区域电池行业的发展。德国经济事务和能源部部长彼得·阿尔特迈尔（PeterAltmaier）最近表示，欧盟希望"在欧洲创造一个封闭的电池价值链"，囊括从处理原材料到回收旧电池等过程。
日益增长的电池需求可能会对重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加对电力的需求，导致供应紧张。另一个挑战是：尽管电池安全性有所改善，但锂离子电池有容易起火的问题，这已经导致包括通用汽车、现代汽车以及宝马等在内的公司回收。
此外，充电站的短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计，到2030年，该市可能需要超过5100个电动汽车充电桩，远高于2019年的834个。根据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告，给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。
尽管如此，汽车专家认为，电池驱动的车型最终将占上风。毕竟，这种车型在制造上比燃油车简单得多，运动部件也更少。汽车业顾问桑迪·门罗（SandyMunro）说，一个多世纪以来，内燃机（ICE）的设计近乎完美。他每年拆解大约24辆汽车，将它们拆分成部件，研究材料、技术和组装。相比之下，电池驱动的电动汽车的创新才刚刚开始。他说："目前，我们基本上只触及了皮毛，ICE时代即将结束。"
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