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电动汽车电池供应链中隐藏的问题

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2019年11月15日
本文由兰迪MacEwen

流动性正在经历一场深刻的变革。

现在,人们普遍认识到,要将全球变暖控制在2摄氏度以内(正如COP21巴黎气候协议所达成的那样),必须实现能源转型,其中必须包括交通运输的完全脱碳。

要实现这一目标,需要大规模地从使用汽油和柴油内燃机的汽车转向零排放的电动汽车。maxbet注册

移动交通电气化是复杂的,需要多种解决方案

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汽车电动化主要有两种形式:电池电动和燃料电池电动。这两种形式都需要实现所需的能源转换为机动。它们是互补的:它们使用相同的电力传动系统,最好地服务于不同的用例,并且可以在混合架构中配对。

尽管电池电动和燃料电池电动动力系统具有互补的技术优势和市场用例,但关于这两种动力系统技术的相对优点的争论仍在继续。

尽管在流动性脱碳问题上的政治和社会压力不断增加,但辩论却出人意料地肤浅,尤其是考虑到问题的复杂性和重要性。

电池与燃料电池:一个比较评估模型

ev-supply-chain-randy在我看来,对电池和燃料电池在移动电气化方面的全面比较评估必须考虑以下问题:

  • 汽车的性能
  • 拥有的总成本(生命周期成本)
  • 电动充电与氢燃料基础设施的规模
  • 从井到轮(从摇篮到坟墓)碳强度
  • 供应链风险
  • 劳动中断/过渡

“淹没的辩论”:太多的问题没有被讨论

在最近的行业讨论中,我将围绕这些问题的辩论称为“水下辩论”。想象一座冰山。一些问题——比如车辆性能和成本——正在“表面上”公开讨论(尽管数据有限)。

与此同时,许多其他的重要问题仍然被淹没在“表面之下”,没有进行有意义和公开的公众讨论。假装不这样做是很危险的。

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为了避免灾难性的泰坦尼克式的结果,公司、组织和政府必须做出明智的、风险调整的决策,对地形有充分的了解,包括这些“淹没”问题的潜在力量。

这超出了本博客的范围来解决所有隐藏的问题。因此,我想讨论电池行业所面临的一个潜在的供应链风险。

电池贵金属有严重的供应链风险

目前领先的电动汽车电池的生产使用了某些稀土金属,我经常称其为“电池贵金属”。这些元素包括锂、镍、锰和钴。人们对这些金属的未来原材料供应感到担忧。

鉴于供应链风险,我们必须考虑未来电池生产的潜在限制。我们还必须考虑电池珍贵材料的有限可用性与由此产生的价格上涨和电池生产成本波动之间的紧密联系。

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还有其他与全球宏观政治和经济实力、行业利润池转移、伦理采购和碳排放强度相关的问题。

整个行业价值链的所有参与者——包括汽车oem、动力系统供应商、电池制造商、采矿公司、金融投资者和政府——都必须充分理解这个快速变化的市场的复杂性。

这是一项具有挑战性的任务,即使是对经验丰富、研究充分和资金充足的组织也是如此。事实上,一个可靠的风险评估必须建立在对以下问题的充分理解的基础上:

  • 电池贵金属未来供需动态
  • 供应链所有权的考虑
  • 采购策略
  • 价格波动
  • 未来电池技术(化学)的发展
  • 伦理采购考虑
  • 碳排放强度
  • 风险管理

行业参与者必须确保他们的长期战略在面对许多动态不确定性时具有弹性。

虽然这里有很多需要解释的内容,但我想特别深入讨论与钴相关的严重供应链风险这个话题。

什么是钴?

AdobeStock_182805165钴是一种蓝灰色的金属,是大多数锂离子电池和NMC电池的关键成分。钴增强了电池的安全性和稳定性。这对于需要处理深度充放电循环的电池来说尤为重要。

钴的需求呈指数级增长

现在开采和生产的钴有一半以上用于锂离子电池。便携式电子产品和笔记本电脑的需求基数不断上升。现在对能源储存、电动自行车和工具电气化的需求也在增长。

随着向电动汽车的转变,在这个不断上升的楼层上的需求将急剧增加。预计钴需求将从2017年的136万吨(kt)增加到2025年的272万吨。预计到2030年,用于电池的钴将比目前的水平增加4倍。

钴的供应问题需要解决

只有不到10%的钴是作为初级产品供应的。大约90%的钴供应是铜或镍生产的低浓度副产物。目前只有两家钴矿的主要产品是钴。

不断增长的全球需求和缺乏弹性的供应意味着国际价格很可能飙升,并经历高波动期。我们已经看到,在过去几年里,由于汽车制造商的需求上升和供应缺乏弹性,汽车价格翻了两番。

重要的是,今天不止占全球钴矿供应量的65%只来自一个国家——刚果民主共和国。这一比例预计将进一步增加到75%。刚果的大部分钴产自金沙萨。

刚果民主共和国存在重大国家风险。它是世界上最不发达的国家之一。它有着政治不稳定、武装冲突、普遍腐败和童工的糟糕记录。尽管钴是刚果民主共和国经济的核心支柱,但钴供应链的透明度非常低。

随着纯电动汽车的增长导致钴需求激增,金沙萨的工业矿也在增长。刚果也出现了大规模的“手工”钴生产热潮。据估计,刚果民主共和国15-30%的钴供应是在这些手工的、在许多情况下是非法的小规模矿山中使用基本工具手工提取的。

刚果民主共和国的手工采矿业存在严重的社会风险。它们包括:

  • 危险的工作条件
  • 地下采矿作业安全措施不佳造成的死亡
  • 各种形式的强迫劳动
  • 童工
  • 暴露在细颗粒物和有毒微粒中

中国因素

除了刚果民主共和国的国家风险之外,人们还担心中国对钴供应链的控制和影响力日益增强。虽然刚果民主共和国是开采钴的主要供应国,但中华人民共和国是世界上精炼钴的主要生产国。

2016年,中国精炼钴产量是2000年水平的34倍。2018年,全球约60%的精炼钴供应来自中国。

中国大部分钴的生产是基于从刚果(金沙萨)进口的原钴或部分精炼钴。中国一直是钴原料安全竞争的重要参与者。中国政府正式发起走出去战略大约在2000年。

这一政策鼓励中国企业扩大海外直接投资,特别是对非洲和亚洲发展中国家的矿产资源和基础设施的投资。中国和刚果民主共和国之间的“矿产换基础设施协议”就是这一政策的代表。

在这笔交易中,中国国有银行向刚果民主共和国政府提供优惠贷款,用于基础设施建设,据称以换取铜和钴矿开发权。中国企业在刚果钴矿开采中获得了重要的所有权权益和影响力。

2018年5月,美国内政部公布了一份清单35关键材料包括钴。制定这份清单是为了作为美国联邦战略的初步重点,以确保关键材料的安全和可靠供应。

钴节约:这是解决方案吗?

阴极组成是锂离子电池的主要区别因素。正极成本约占电池组成本的25%,因此正极原材料的选择非常重要。

随着所谓的“钴悬崖”的逼近,电池行业一直在考虑节约钴。这基本上是在寻找降低电池中钴含量的方法,特别是锂离子电池。

大多数生产商的目标是通过使用8-1-1化学(8份镍、1份钴和1份锰),将目前约20%的钴含量提高至10%。然而,与要求较高浓度镍和较低浓度钴的化学物质有关的安全性和稳定性问题是合理的。

零排放燃料电池:不含钴的替代品

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燃料电池电动动力系统提供了一个令人信服的替代使用的独立纯电池电力推进系统。

氢燃料电池技术的使用,包括将燃料电池与混合结构中较小的电池配对,将能够显著减少钴的需求。这将减少和减轻与钴供应链相关的挑战和风险。

工业界和政府越来越多地认为,燃料电池电动汽车在能源密集型的移动应用和用例中具有卓越的性能和价值:

  • 需要远距离
  • 快加油
  • 沉重的负荷
  • 路由的灵活性

燃料电池电动汽车(如城市公共汽车、送货卡车和火车)的早期采用用例将包括返回仓库进行集中氢燃料加油的车队,就像他们通常进行柴油加油一样。

(详情请浏览燃料电池将为商用车提供动力的四个明显迹象)。

那么这一切意味着什么呢?许多问题依然存在

在用于移动电气化的锂离子电池中,钴的使用越来越多,这引发了一些令人不安的问题。一些国家,例如法国、德国、英国和美国,以及包括戴姆勒、丰田和大众等汽车原始设备制造商在内的行业参与者,是否愿意对刚果实际上唯一的原钴供应国感恩戴德?

他们对刚果民主共和国的政治不稳定和腐败感到满意吗?他们将如何确保供应链的透明度和合乎道德的采购,包括消除侵犯人权、童工和不安全的采矿条件,特别是在手工采矿中?

他们将如何确保来自受冲突影响地区和高风险地区的负责任供应链?这些国家和企业是否担心中国在刚果矿山的所有权权益,以及全球钴炼制业务集中在中国?

他们对供需动态(包括潜在的电池产能限制和价格波动)有什么看法?未来价格上涨将如何影响经济和财务业绩?

那么生产电池的碳强度呢,包括电池贵金属的开采和提炼?这些风险是否被恰当地考虑到长期战略、降低成本路线图和可持续性中?

最终的想法

如果我们要履行《巴黎协定》的承诺,交通运输的脱碳是必要的。虽然纯电动汽车在整体脱碳战略中占有一席之地,但为其提供动力的锂离子电池存在供应链问题。

这将取决于政府和汽车整车厂来回答与这项技术相关的棘手问题,并了解氢燃料电池等其他技术的好处。


现在轮到你了。你怎么看?请在下面的评论中告诉我们你对与锂离子电池相关的供应链问题的看法。