--PAGE1-2021-2030美國國家鋰電池發展藍圖一、《藍圖》發布的背景（一）美國經濟領域12028年美國電動車銷量將達到320100千瓦時來估算，國320千兆瓦時才能滿足乘用電動汽車的需Mineral預2028148千兆瓦時，還不足預50%2040年，全球先進電池電網儲20189GW1095GW美國 中國 日本 歐洲印度 韓國 澳大利亞 世界其他地區來源：彭博新能源財經《電動車長期市場展望2019》圖1：乘用電動車年銷量（純電電動車和插電混動電動車）（二）國家安全方面在美國及其盟國和合作伙伴國家境內維持和擴大鋰電池和電池制造業產能，不僅事關美國國家安全，而且是發展穩健國防供應鏈、免于遭受對手威脅的關鍵所在。礦產、原材料和電池供應鏈的安全問題迫在眉睫，而軍隊對鋰電池技術的需求和多樣化應用越來越多，使未來戰略不容樂觀。雖然電池技術領域的商業投資規模巨大，能力水平相當先進，但國防部卻無法有效利用，所部署的武器和平臺在電池方面也無法擺脫競爭對手在供應鏈方面的控制。為解決上述問題，國防領域就需要爭取聯邦其他機構和國際合作伙伴的支持，為其所需要的先進鋰電池打造安全可靠的供應鏈。（三）全球競爭態勢許多其他國家已經構建了垂直電池制造業供應鏈，并有強有力的國家戰略支持。中國擁有全球最大的電動汽車市場，主導著包括礦產和原材料的加工的鋰電池制造業供應鏈。同時中國出臺了強有力的激勵政策，通過零售補貼為國產產品增加需求，大力支持國內電動汽車制造業的發展，并且出臺了電池認證計劃，限制外國產品進入市場。歐洲和印度也在制定政策措施（主要是強制性規定和激勵性政策）和計劃，試圖撼動中國在鋰電池生產領域的主導地位，謀求供應鏈的本地化。歐盟將電池列為歐盟產業政策的優先發展項目，并在2017年成立了歐盟電池聯盟，制定了保障電池生產和整個供應鏈關鍵原材料供應的戰略計劃。日本和韓國制造商參與了中國以外大部分市場的電池生產投資，在中國和美國市場也都有著巨額投資；但因本國電動汽車市場增長有限，使其主要在大中華、歐洲和北美市場投資擴產。美國要建立競爭力強、可持續發展的鋰電池制造產業，所面臨的挑戰異常巨大，國家必須迅速行動起來。二、美國未來鋰電市場增長預測目前，美國鋰電池或替代性可充電電池化學品市場可分為商用市場和國防市場。盡管兩個市場終端應用和要求有所不同，但創新和研發都不可或缺。為上述兩個市場建立成熟的國內生產和可靠供應鏈，是保障美國經濟競爭力和國家安全的必要條件。（一）商用市場鋰電池的美國商用市場包括商用和乘用電動汽車、固定式儲2所示，鋰電池需求在未來幾年預計將大幅增長。來源：阿貢國家實驗室，年3月圖2：全球鋰電電動汽車電池需求預測1、商用和乘用電動汽車市場對電動汽車而言，最領先的技術就是鋰電池汽車。相比于其他可用電池技術，鋰電池有著高能量、高功率、長壽命的優勢。電動汽車是推動鋰電池需求增長的關鍵領域，也是美國國內鋰電池制造業需求最重要的市場。美國鋰電池電池制造業必須大幅增產擴建，才能滿足不斷增長的國內市場需求。20207478%59千兆瓦時（見圖3）。預計到2025年，全球電動汽車電池制2492千兆瓦時，其中美國產能將增長至224千兆瓦時，仍不足以滿足美國乘用電動汽車市場對鋰電池電池產能的需求。來源：“鋰電池超級工廠評估”，英國基準礦業情報，年3月圖3：電池制造業產能2、固定式儲能市場固定式儲能技術2度和重量的要求相對較低，因此長期來看非鋰儲能技術是最具成2統可以存儲能量，并在需要時將能量轉化為電能，釋放出來。年上半年已授權的公共事業類的98%1.520257.8千兆瓦，2030年將達到8.5千兆瓦。3、航空市場正如電動汽車一樣，電動飛機有望成為空運零排放的解決方4名乘客的空中出行的電動垂直起降（eVTOL）飛機已發展成為一個新興市場。預計到2025年，1.6210億美元之間。依托目前鋰電池的技術發展，可以實現電動垂直起降飛行器的初步商用，但將商用電動飛機拓展至大型飛機市場，例如應用737飛機，就需要鋰電池技術實現重大突破。下一代高比能量電池技術在其壽命和耐久性要求還無法滿足汽車市場時，很可能率先應用于航空領域。而電動航空市場率先采用先進電池技術，將有望加快下一代電池技術的商業化應用。（二）國防市場除了電動汽車和先進電池領域的迫切需求外，美國國防部也需要可靠安全的先進能源儲能技術來支持聯合部隊、應急基地和軍事設施開展關鍵任務。國防應用所需電池的某些特性，使其無法使用商用電池。最重要的是，軍事平臺、傳感器、武器和作戰人員裝備的使用環境與商用電池截然不同。軍用系統中電池需要面臨高寒或高溫環境，抵抗劇烈的沖擊和震動，即使在長期存放后也能立即投入使用。雖然沒有正式的估算數據，但國防部認為三、美國鋰電池產業評估拜登政府承諾將大力控制碳排放，并通過《美墨加三國協議》3(USMCA)形成了新型貿易結構，增強了美國的競爭力。但中國仍然在迅速擴大產能，美國要發展鋰電產業，必須要直面來自中國的挑戰。下圖用SWOT分析法評估了美國在全球電池制造業中的地位（圖4）。20207月正式生效，旨在保護勞動者權益，改善糾紛解決機制，加強環境的保護。--PAGE10-圖4：全球電池制造業中，美國的優勢、劣勢、機會和威脅（SWOT）分析四、美國鋰電池產業的五大目標《藍圖》對整個鋰電池生態系統進行了整體分析，且重點是5列出了當前鋰電池從原材料生產4關鍵發展措施，以加強國內產業，并為可持續能源制造業提供公平的就業機會。4法，加快建設穩健安全的國內鋰電產業。圖5：鋰電池原材料供應鏈目標一：保障原材料和提純材料的供應，并發掘商業和國防應用關鍵礦物的替代品建設穩健、安全的國內鋰電池工業基地需要可靠的原材料、5和非常規礦產6這與在鋰電池供應鏈中發現最終取代這些稀缺礦物的新材料一樣重要。新投產和擴產必須符合現代環保標準，制定切實可行的勞動條件，遵守嚴格的社區意見征詢流程，包括通過政府間的合作及與部落民族進行協商，同時還要對廢料處理的經濟成本有清晰的了解。近期目標（2025）與合作伙伴和盟國合作建立關鍵礦產等關鍵電池原材料的可靠來源和供應，包括國內和國際供應。提高美國關鍵電池礦產()的安全和可持續產能，支持研發活動和采礦活動。5變而不同于原生礦物。6源來源與供應。長期目標（2030）支持加工技術研發，實現鋰電池的無鈷和無鎳。表1：美國礦產儲量及制造能力與全球對比元素美國儲量（1000公噸）世界儲量（1000公噸）美國儲量對應的總產能(GWh)世界其他國家儲量對應的總產能(GWh)鋰750210007470209163鈷53710070394164鎳10094000167156510錳2300001300000327169318492176來源：阿貢國家實驗室依據美國地質調查局（USGS）《年礦產品摘要》，并使用LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2陰極鋰電池的BatPaC4.0進行模擬目標二：支持美國原材料加工基地的發展，滿足國內電池制造業的需求近期目標（2025）出臺推動國產電池原材料加工產業增長的激勵措施。支持原材料加工工藝的創新，生產低鈷/無鈷電解材料，并實現規模化生產。60美元/千瓦時。規模化生產。國家陰極制造（300萬噸）陽極制造國家陰極制造（300萬噸）陽極制造（120萬噸）電解液制造（33.9萬噸）隔膜設備制造（19.87億平方米）美國--10%2%6%中國42%65%65%43%日本33%19%12%21%韓國15%6%4%28%世界其他10%--17%2%來源：彭博新能源財經，電池部件制造業資產圖2019年，年3月15日獲取目標三：刺激美國電極、電池和電池組制造業的增長7大2020143美元/千瓦時，且電池組成本降低85%近期目標（2025）7能量密度指的是單位體積的能量長期目標（2030）依托多來源國產供應商實現關鍵的國防電池自給自足。來源：“鋰電池超級工廠評估”，英國基準礦業情報，年3月圖6：各國或地區電池制造產能目標四：實現鋰電池報廢再利用和關鍵原材料的規模化回收，在美國建立一個完整的具有競爭力的鋰電池回收價值鏈鋰電池電池回收不僅能夠緩解原材料稀缺帶來的限制，加強環境可持續性，而且還能夠支持更加安全、更具韌性的國內原材料供應鏈，實現循環經濟（圖7）。但對鋰電池而言，實現回收再利用也面臨了多重挑戰。目前，回收廠商在回收電動汽車電池時要承擔報廢成本，而報廢電池目前被分類為有害垃圾，其運輸成本更高，占報廢回收成本的一半以上。因此，未來需要開發全新的回收方法，在成功收集、分類、運輸和處理回收電池的基礎上，大大降低回收成本。除了回收之外，還應建立靈活的電動汽車報廢電池二次再利用市場，尤其是在電網儲能行業的二次利用。電池的二次再利用需要對電池組進行分類、測試和平衡。以下措施能夠增加鋰電池在商用市場的回收覆蓋率，有助于打造國內循環電池經濟：近期目標（2025）鼓勵易于二次利用和回收的電池組設計。提高鈷、鋰、鎳和石墨等關鍵原材料的回收利用率。發展加工技術，將這些原材料重新納入供應鏈。發展適用于二次應用的妥善處理、測試和平衡方法。長期目標（2030）回收率達到90%。制定聯邦政策，要求電池制造流程中使用可回收原材料。來源：阿貢國家實驗室電池回收中心數據，2019年5月圖7：鋰電池回收的好處目標五：大力支持科學研發、工科教育和勞動力培訓，鞏固和提升美國在電池技術方面的領導地位加快建立競爭力強、公平的鋰電池供應鏈，滿足快速發展的電動汽車市場和電網儲能市場，是邁向更高性能和更低成本的新零碳能源經濟的一部分。從下一代鋰電池所需要的電極和電解液原材料，到固態電池、創新材料、電極和電池制造方法等方面的技術研發，也是美國保持領導地位所不可或缺的途徑。美國具備強有力的知識產權保護制度，能夠通過在半導體行業已廣泛應用的公私合作型研發機制，快速實現實驗室創新成果的市場轉化。實施研發活動需要高素質的勞動力，而培養高素質勞動力首先是為各個階層提供公平的科學、技術、工程和數學（STEM）機會。近期目標（2025）支持研發無鈷陰極材料和電極復合材料，聚焦能量密度、長期目標（2030）面超越當前商用進口的同類材料。60美元/千瓦時以下，500瓦時/千克，實現無鈷化和無鎳化。來源：圖片來自于阿貢國家實驗室，年4月圖8：美國有著強大的研發渠道，涵蓋發現新材料、原材料和設備制造、性能表征以及回收上述目標將匯總成為全面的藍圖，鞏