在政策和技術因素共同驅動下，交通運輸和電力行業均面臨重大變化，S&PGlobalPlattsAnalytics預計鋰電池在這一轉型中將起到重要作用。

談到電池，已有并將繼續存在電力存儲與交通運輸行業電池技術的協同效應。在電力行業，隨著風力和太陽能光伏發電大規模部署，為管理其間歇性，電力存儲需求將增加。近期，在美國已出現若干項目建議書（RFP），其中開發商意圖發展將光伏資產和鋰電池技術結合起來的項目，這是S&PGlobalPlattsAnalytics近期在《美國電力存儲展望（U.S.PowerStorageOutlook）》中探討的一個趨勢。

由于能源領域往往具有孤立性，對這些領域的相對規模和重要性需要有所了解。事實上，電池在能源領域的應用在目前及將來均以交通運輸領域中的應用為主導。

電動汽車電池需求遠超電力存儲市場

直覺上，這應當不足為奇，因為電池為電動汽車提供全部能源動力需求，但它們在電力領域僅作為其他發電來源的輔助。根據國際能源署（IEA）數據，目前全球范圍內電力行業鋰電池存儲安裝容量僅為2-4千兆瓦時（GWh），而電動汽車電池容量達到140千兆瓦時。

上圖右側展示了一些強電池存儲滲透情景下電池需求的相對規模。在交通領域方面，假設美國25%的輕型汽車為電動汽車（電池容量為60千瓦時），則電池需求為3,100千兆瓦時。在電力方面，假設美國25%的家庭安裝家用電池（容量為13.5千瓦時），則總需求將小于500千兆瓦時。如果25%的美國天然氣峰值發電廠被太陽能光伏和存儲組合所取代，電池需求大致相同。如圖所示，電力方面的潛力在規模上明顯要小得多——而且電力行業也有多種非鋰電池替代方案可供選擇。

交通運輸行業的角色

交通運輸行業電動化被認為是減少本地空氣污染——可能還有溫室氣體排放的一個潛在解決方案（取決于電力行業的碳強度等因素）。對此，電池技術的發展是關鍵所在。鋰離子電池技術研究始于20世紀70年代。

1991年索尼公司發布第一塊商用鋰離子電池，以增加其視頻錄制設備的電池容量。然而，盡管鋰電池的單位重量或體積蓄電能力遠超其他更老的技術，交通運輸行業采用鋰電池卻經過了更漫長的時間。20世紀60年代的早期電動汽車設計主要依賴于鎳鎘電池。在一段時期內，鋰離子電池過于昂貴而無法應用于交通運輸領域，而鎳鎘（NiCd）或鎳氫（NiMH）電池因太重而無法為電動汽車提供足夠的續航里程。相比之下，混合動力電動汽車需要較小的電池容量，并能利用價格相對便宜的鎳氫電池。最早的豐田普銳斯混合動力汽車的電池容量不到1千瓦時，而特斯拉Model3的電池容量為75千瓦時。

雖然電動汽車銷量正在增長，但它們在新車銷量和車輛總數中所占比重依然很小。根據最新的S&PGlobalPlattsAnalytics電動汽車銷售與政策記分卡，2018年乘用車總銷量中電動汽車將占2.5%。

成本將是應用進一步增長的重要決定因素。電動汽車的購買價格預計將繼續高于汽油或柴油汽車，主要是因為電池成本高。S&PGlobalPlattsAnalytics模型顯示，在一段時間內，燃油和保養方面的節約將不足以使電動汽車在總擁有成本上具備競爭優勢。但是，隨著時間推移，我們預計電動汽車成本將進一步下降，技術將得到進一步改良。我們估計電動乘用車銷量將繼續加速，年銷量到2030年將達到2,400萬輛。

電動汽車銷量快速增長將導致原材料需求大幅增長，如鋰、鈷、錳和鎳。新礦、中間轉換和加工廠開發需要時間，令人擔憂供應將無法滿足需求，且供應短缺將推高電池價格，降低電動汽車的價格競爭力和應用。

關于材料

材料目前在電池總成本中占近50%，其中鈷、鋰、鎳和石墨最為昂貴，占總成本的30%。在其他方面不變的情況下，工藝和化學成分改良及電池包工程技術進步將降低電池價格。反過來，電池成本的金屬價格風險將增加，因為這些關鍵原材料在電池價格中占較大比重。

金屬需求如何增長一定程度上將取決于電池化學成分的發展。該行業已開發多種類型的鋰離子電池，容量、化學成分和性能上各有不同。目前不存在適合所有用途的理想商用鋰離子化學成分。化學成分的選擇通常是在能量密度、功率密度、安全性、壽命和成本要求各方面協調，其金屬需求各有不同。

原材料是否會驅動電池成本拋物線

能量密度對于交通運輸電動化至關重要。在該行業，“續航里程焦慮”已經被普遍認為是限制客戶對電動汽車興趣的因素之一。增加電池容量是增加汽車續航里程的主要選擇。然而，受汽車空間和重量限制，可安裝的電池容量也是有限的，高能量密度成為實現長續航電動汽車的關鍵所在。

此外，重型汽車電動化的可行性將部分取決于未來能量密度的增加。如使用目前的鋰離子電池對長途重型貨車電動化，貨車可長途運載的貨物量將減少。

然而，能量密集型化學成分也需要使用昂貴的原材料，如鈷。雖然早期中國境外出售的一些電動汽車依賴于低能量密度電池——如首輛日產聆風（Leaf）使用無鈷錳酸鋰（LMO），但汽車制造商在其最新電動汽車型號上使用高能量密度電池來實現更高的續航里程。特斯拉是鎳鈷鋁酸鋰（NCA）正極材料的主要支持者。其他制造商使用鎳鈷錳酸鋰（NMC）。

自2016年以來，在倫敦金屬交易所（LME）交易的鈷價已翻了兩番多，在2018年3月達到9.55萬美元/噸的峰值。同樣地，碳酸鋰價格自2016年以來已翻了一番多，但近期一直在下滑。自5月4日S&PGlobalPlatts推出電池級碳酸鋰估價以來，海運市場價格已大幅下滑，遠低于最初估報的1.8萬美元/噸水平。

較高續航里程的電動汽車使用NMC和NCA化學成分，兩者均偏向于使用氫氧化鋰，而非碳酸鋰。盡管需求在增長，但氫氧化鋰價格近期仍不斷下滑，凸顯了鋰供應充足的情況。事實上，對鋰供應的擔憂已轉移到對鋰轉化能力的擔憂，即將原材料升級為電池所需的碳酸鋰和氫氧化鋰形式。

越來越多以鋰輝石和鹽湖鹵水為原料生產的鋰從澳大利亞、智利、阿根廷、玻利維亞和中國源源不斷地進入市場。雖然中國和南美鹽湖鹵水總體上被指質量較低，但它們的質量可提升到電池級。S&PGlobalPlatts針對海運市場和中國國內市場電池級碳酸鋰的估價走軟，表明對近期供應的擔憂在緩和，全部四項估價均低于首次估價水平。

鋰離子電池相對其他電池在交通運輸電動化上具備明顯優勢

確保穩定供應

汽車制造商已嘗試鎖定鈷和鋰的原材料供應，并取得不同程度的成功。今年早些時候，贛鋒鋰業與LG化學簽訂2019年至2025年期間的鋰產品供應合同，并與特斯拉簽訂為期兩年的供應合同，可選擇延長3年。不過，去年大眾公司為鎖定長期鈷供應而要求簽訂為期10年的合同，最終未能如愿。鈷也面臨集中風險，因為大部分產量和儲量位于剛果民主共和國。與此相反，鋰儲量分布較為廣泛，但智利和澳大利亞占2017年產量近8成。

值得注意的是，對于交通運輸行業所用電池中的鋰，目前沒有真正的替代品。雖然電池行業使用各種形式的鋰——碳酸鋰或氫氧化鋰，但各種鋰離子電池化學成分中鋰的需求相差并不大。找到良好的替代品對電池行業來說并非易事。S&PGlobalPlattsAnalytics預計，到2025年電動乘用車的鋰需求將增加到目前的10倍。

技術發展將有助于減少鈷的需求風險。電池制造商在新電池中以鎳替代部分鈷，以便減少對鈷的需求并增加能量密度。首輛寶馬i3的電池使用NMC3:3:3化學成分（即鎳、鈷、錳配比為3:3:3）。如果鈷價格翻一番，采用這一化學成分的電池成本將增加13%。不過，電池行業正向NMC6:2:2（鎳、鈷、錳配比為6:2:2）的化學成分轉移。這樣做將能減少鈷的需求，在鈷價格翻一番的情況下，電池價格將僅上升8%。

旨在進一步減少、甚至可能完全消除電池中鈷含量的研究正在進行中。該行業預計NMC8:1:1電池將在未來幾年內商業化，但較低鈷含量引發的安全性擔憂可能會推遲這個進度。

電池化學成分各有差異

雖然有幾家公司在研究無鈷化學成分，但電池領域的技術進步往往曠日持久，動輒數十年。鈷為鋰離子電池提供穩定性，在保持高能量密度的同時難以完全移除。固態電池這類新技術可減少對鈷的需求，但距離大規模商業化還有很多年。鑒于電動汽車的預期增長將超越此類技術進步，中期內仍將需要新的鈷供應。

最后，隨著電動汽車進入新的領域且在新車銷售中占比不斷增加，電池回收利用將成為一個重要話題。在廢物和可持續性相關擔憂及原材料稀缺風險推動的回收利用方面，各國政府有可能發揮重要作用。汽車制造商通常為電池提供10萬英里或8年質保，但電池容量隨使用而下降，最終需要更換。有關電池二次利用的討論越來越多，一些OEM廠商正研究將電動汽車電池再用于電力存儲。