電池原料供應與回收的挑戰

蓄電池的種類多元,包括:鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、鋰離子電池…等。其中,鋰離子電池除了可重複充/放電,還有能量密度高、重量輕、壽命長等優勢,相當適合於消費設備、電動汽車、電網儲能等應用。

電池需求持續增長,原料擴產與回收雙管齊下

隨著人們對手機和穿戴式移動設備的依賴增加、電動汽車採用步伐的加速,以及電網儲能解決方案的應用擴大,使鋰離子電池的需求不斷增長,預估全球鋰離子電池市場將從2018年的374億美元,增長到2024年的 922 億美元,複合年增長率為16.2%;以美國來說,其2022年第1季的鋰原料進口量就同比增長了69%。美國政府也宣布將開始一項經費達31億美元,用來促進國內電池製造、推廣電動汽車的計畫。據美國能源部表示,這筆資金將用於建造、改造或擴大電池和電池組件製造,以及建立電池回收等相關設施。包括汽車製造商通用、福特、特斯拉和豐田,以及電池製造商SK Innovation和LG Energy Solutions等公司,計畫10年內擴大在美國的電池產能,以及其在本土電動汽車產品線中的用量。

而伴隨可充電電池及相關產品的迅速增長,其相關原料(包括鋰、鈷、鎳、石墨、錳、銅、鋁等)的需求也持續緊俏。以鋰離子電池來說,其正極材料主要是鈷酸鋰(LCO)、三元材料(NCM)、錳酸鋰(LMO)和磷酸鐵鋰(LFP)等;負極則有鋰金屬、鈦酸鋰和石墨等。這些稀有元素除了直接採礦,也可以從電池回收方式來取得;未來的電池供應鏈最終是一個閉環,其中回收是關鍵,但仍需要混合原始材料才能滿足需求。

目前電池相關原料的產能擴張,主要在智利、澳大利亞、阿根廷和加拿大的新礦投產,預計2018年至2022年鋰產量將成長超過1倍。而鈷是大多數可充電鋰離子電池陰極的關鍵成分,到2022年全球需求預計將有10%的複合年增長率。大部分鈷是作為銅(67%)或鎳(31%)的副產品開採的,非洲的剛果是主要的鈷生產國,其目前產量佔全球近70%;其餘則分佈在古巴、俄羅斯、菲律賓、澳大利亞和其他國家。

通膨+燃油價格高漲,電動車將更具市場吸引力

擴大電池供應鏈需要付出很多努力,特別是從北美的角度來看,就像今天的電動汽車陰極供應鏈一樣,幾乎所有的精煉和材料製造都集中在亞洲。而金屬價格的波動(尤其是鎳和鋰)給製造商帶來了挑戰,雖然他們希望為消費者降低電動汽車的成本,但是鋰、鈷、鎳的價格在過去一年飆升,在這個電動汽車發展的關鍵時刻蠶食了製造商的利潤。隨著電動汽車需求的攀升,他們現在面臨兩難境地:要吞下增量成本?還是嘗試將其轉嫁給消費者?

雖然新一代的電池設計和技術可望將電池組價格降低,但是若原料價格保持高位或進一步攀升,降價的可能性將會推遲數年。然而高盛集團預估,隨著生產商競相增加新供應,鋰、鈷、鎳三種關鍵金屬的價格將在未來2年內回落;與此同時,傳統汽車的標價也在上漲,加上高昂的燃油價格,將使電動汽車更具市場吸引力。

為實現可持續發展的未來,關鍵是現在努力製造壽命更長的電池,因為它們不必經常回收,最終每年只需要更少的電池生產。建立這個新的電池供應鏈需要從大局出發,考慮到對資源的需求,從一開始就設計可持續性、開發具有成本效益的加工技術,以從電池的化學原料中提取儘可能多的價值。

回收電池的挑戰

預計未來10年內,電池及其所含原料的回收利用將顯著增加,尤其是受到電動汽車強勁增長的推動。因此需要在整個回收鏈中開展大量工作,以應對經濟和技術挑戰,並提高所有具有價值元素的回收和再循環效率。新的運營模式,例如為消費者提供再生(通常稱為“第二次生命”)電池,也將讓廢舊電池相關業務有新的發展,但不會消除回收關鍵原料的最終需求。

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