按照全球储能项目投运分布来看，中国、美国和欧洲是储能电池的主要市场，2020年，三个地区的电化学新增投运总规模占全球新增投运总规模的86%，其中，中国的储能电池市场占比最大，占比为33%。下面根据全球数据公司确定的影响电池发展趋势做分析。

  电池是许多其他技术的关键推动者，是现代移动生活方式和电动汽车 (EV) 大规模生产不可或缺的一部分，电池和储能技术将是向可再次生产的能源过渡的基础。

  锂时代。由于锂(Li)无与伦比的轻巧性和高单位体积内的包含的能量的结合，锂基电池将在可预见的未来主导该领域。磷酸铁锂 (LFP) 电池能量密度的最新进展意味着磷酸铁锂技术将在电动汽车 (EV) 和固定存储应用中与锂离子电池展开越来越激烈的竞争。特斯拉和比亚迪等公司正在将一些电动汽车车型基于磷酸铁锂电池的实际应用。同时，锂基电池正在慢慢地替代铅酸电池的近期趋势。由于铅酸电池更大更重，会释放有害化学气体，并且在固定存储和不间断电源 (UPS)应用中单位体积内的包含的能量较低。此外，未来十年，铅酸在内燃机 (ICE) 车辆和混合动力汽车的启动、照明和点火 (SLI) 系统中的主要市场将慢慢的受到侵蚀。

  电池材料。电池正极、电解质和负极主要由钴 (Co)、镍 (Ni)、易燃液体、石墨、锰 (Mn) 和锂制成。在成本、可及性和性能一直上升的压力下，尤其是安全压力，电池制造商及其组件供应商正在加紧寻找更有效的材料和化学混合物。未来2-3年将看到镍慢慢的变多地取代钴作为阴极稳定剂，以打破对刚果民主共和国 (DRC) 昂贵供应的依赖，尽管镍不易提取和纯化。此外，将越来越迫切地努力用陶瓷、玻璃、聚合物或理想情况下的硅电解质与硅或锂金属改性阳极一起工作来代替易燃液体电解质。

  硅和石墨烯革命。硅和石墨烯将是未来最受喜爱的固态材料。理论上，硅原子可以储存比碳原子多20倍的锂，由此产生更高的单位体积内的包含的能量。但是，在当前的电池原型中，硅会膨胀并破裂，因此导致短路。因此，硅还不是石墨阳极或电解质的合适替代品。然而，初创公司尸罗纳米技术（Sila Nanotechnology）与宝马、戴姆勒和中国的宁德时代合作，相信它将在 2025 年之前为商业市场准备好解决方案。它使用球形硅颗粒，可以让硅在不破裂的情况下膨胀。

  量子玻璃技术。2017年，锂离子电池的共同发明者约翰·古迪纳夫（John Goodenough）公布了一些人认为可能是最有趣的电解质方法：掺有锂或钠等碱性材料的玻璃，即所谓的量子玻璃。该技术能在几分钟内充电，并且不会产生麻烦的“尖刺”树突。松下和丰田正在一起努力。量子景观公司（QuantumScape）于2021年通过一家特殊目的收购公司(SPAC)上市，预计到2025年将使用基于该技术的电池大规模进入市场。

  钠技术。2021年7月，宁德时代宣布，预计到2023年将钠离子电池作为锂离子电池的一种更便宜但功率密度更低的替代品推向市场。钠 (Na)的含量是锂的100倍，提取和纯化更容易、更便宜。钠离子比锂离子大，因此对结构稳定性和电池材料的动力学特性要求更高。宁德时代开发了一种硬碳阳极材料，能够在具有钠金属氧化物阴极的熔盐电解质中进行大量储存和钠离子快速来回移动。这在某种程度上预示着总系统由丰富的材料制造成，例如铁(Fe)和锰(Mn)，而不是钴和镍。这些电池将以低廉的价格提供高能量密度、快充以及在低温度的环境中更好的整体性能。

  液态金属电池技术。即将从左侧市场进入市场的不单单是钠离子电池。例如，到2023 年，液态金属电池将与锂离子和铅酸电池竞争一系列存储应用，尤其是将更多的风能和太阳能并入电网。液态金属电池使用液态钙(Ca)阳极、锑(Sb)颗粒阴极和熔盐电解质，与基于锂和铅酸的技术相比，具有成本、操作和安全优势。

  特斯拉因素。特斯拉希望其4860刀片的大电池（预计到2024年投入商业生产）将具有革命性。假定的突破是基于消除标签，那么这些金属组件被添加到电池中，使它们能够连接到外部供电的任何东西。当前的问题是必须暂停生产线以添加标签，并且该过程可能会损坏电池。特斯拉表示，已经找到了一种将极耳的功能嵌入到内部阳极和阴极集电箔中的方法，从而消除了对附加组件的需求，简化了生产的全部过程，并降低了生产缺陷产品的可能性。

  固态电池技术。固态电池正逐渐接近商业化。他们通常在电极中使用陶瓷和固体聚合物，而不是目前锂离子电池中使用的液体和聚合物凝胶。因此，它们将降低电池的可燃性和短路的可能性，并显着增加电池在其生命周期内能处理的充电周期数。目前正在研究几种固体电解质，包括塑料聚合物、陶瓷、玻璃、硅、硅-石墨烯化合物、石榴石和钙钛矿，然而，电池技术的进步是渐进的和缓慢的。目前从事固态电池开发的公司和机构超过100家。

  开发固态电池技术。戴森在2019年突然关闭其电动汽车项目就说明了开发最终用户就绪型固态电池的困难，这部分取决于开发固态电池技术的成功。丰田承认开发该技术存在持续困难，博世已停止在该领域的活动。一位主要投资者还取消了麻省理工学院分拆Pellion技术的固态镁离子项目。

  储能和电池替代品。锂基电池的主要带电替代品是氢燃料电池、超级电容器和储热系统。日本和韩国长期以来一直支持将氢用于清洁交通和电力供应应用。然而，该技术在很大程度上仍局限于这两个国家为汽车加油。加氢站网络的建设有限，部分原因是公众对其安全性的担忧。还存在成本和产生绿色而不是蓝色或灰色氢气的问题。然而，联合国赞助的绿色氢弹射器倡议旨在改进技术并促进销量以降低绿色氢成本。

  超级电容器。在骷髅科技、哈瓦、日本村田和松下，以及之前特斯拉拥有的麦克斯韦的领导下，推动缩小与电池的单位体积内的包含的能量差距并将这两种技术合并为需要两者最佳应用的梦之队。几个项目正在进行中，以使用碳纳米管来提高电荷保持能力。

  在过去的十年中，电池行业取得了长足的进步，使便携式消费电子科技类产品、移动互联网、第一辆电动汽车以及间歇性可再次生产的能源存储和发电的初步采用成为可能。鉴于储能将在应对全球变暖方面发挥的加速和扩大作用，它将成为未来十年世界上最重要的产业之一。

  即将出现的电池短缺问题。我们的研究表明，电池产能将足以满足2030年的全球需求，尽管整个制作的完整过程要升级，因为全球正在建设大量新产能。但真正的威胁已经很明显，即缺乏低成本、易于纯化的原材料来供应所有这些电池工厂。由于过去五年对新的锂、钴、镍和锰矿缺乏投资，到 10 年中期，全球电池短缺将成为严重风险。任何新的投资都需要七到十年的时间才能产生新的矿山。

  电动汽车(EV)。对电池的最大需求将来自电动汽车，主要是乘用车领域。全球数据公司预计，从现在到2035年，该行业将占总电池需求的80%以上。每个电动汽车（EV）电池组大约包含4,000块苹果手机大小的电池。全球数据预计电动汽车的全球销量将从2020年的300万辆增加到2025年的1400万辆，尽管其中三分之二仍是混合动力汽车，其电池的电量仅为纯电动汽车(BEV)的十分之一。每个汽车巨头都制定了积极的计划，到2035年在主要市场逐步淘汰汽油和柴油车型，这反映了政府的监管和命令。当纯电动汽车的购买或租赁成本不超过汽油和柴油汽车时，预计消费者的兴趣将会激增。它们目前的价格为120美元。然而，和其他电池金属价格的飙升可能会延迟这一拐点。

  电池回收。全球千兆工厂的计划建设并不表明存在基本的实际和潜在产能问题。英国基准矿物情报跟踪的有200家巨型锂工厂，其中122家已经在运营，其中148个在中国。问题就在于为这些工厂提供原材料的预期能力。目前占主导地位的关键金属是锂、钴 (Co)和镍(Ni)，越来越难以获得和提纯，而且在矿山扩建和新矿山投产方面缺乏投资。

  地缘政治电池军备竞赛。中国控制着锂离子电池供应链：这中间还包括超过20%的电池金属矿山；80%的中游化学品加工；60%以上的关键零部件生产；以及70%的下游电池生产。未来五年，美国和欧洲（后者以挪威为首）将努力建立自己的电池供应链，特别是锂电池供应链，并如前所述发展扩大电池和电池材料回收能力。这些国家项目将需要至少五年的时间和十年的时间才能取得成功。同时，通用汽车和LG能源解决方案以及大众和Northvolt的合资企业和汽车巨头和矿山之间的长期供应直接合同将部分对冲中国的主导地位。最坏的情况是中国可能会切断钕、铽和镱等关键加工金属和稀土的供应。

  环境、社会和治理(ESG)。最终，在满足电池金属需求的需求与可持续和合乎道德的电池金属供应链的即时可用性之间有矛盾。因此，能够与ESG友好型矿业公司达成早期交易的电池公司和汽车制造商将避免声誉受损。那些不这样做的人会发现了自己受到慢慢的变多的消费者和媒体审查。根据全球数据公司的统计，占全球钴产量约73%的刚果民主共和国(DRC)正在成为汽车制造商和电池制造商等ESG难题。该国大约20%的钴是由手工采矿者开采的，其中许多是儿童。手工采矿为大约200,000名刚果人提供了收入，但许多人感到被经常操纵纯度和重量测量的商人剥削。钴金属问题在欧盟并不重要，最大的供应国芬兰占66%，俄罗斯占31%，刚果民主共和国仅占3%。欧盟强大的国内钴来源使其能够在围绕电池的 ESG 监管方面处于领头羊，正如其欧盟电池护照计划所表明的那样。

  锂和镍的提取也非常耗水。在澳大利亚、印度尼西亚和锂三角地区，这是一个核心问题。进一步研究和投资直接提锂将使98%的水能循环利用，在锂三角区将减轻锂矿开采对环境的影响，并安抚土著和当地社区。由于国际合同对当地环境的影响，他们经常反对国际合同。

  镍瓶颈。曾经由加拿大、挪威、俄罗斯和澳大利亚主导的镍的生产在过去十年中发生了变化，印度尼西亚现在是最大的镍生产国，这种转变带来了ESG和监管方面的担忧。镍的提取是碳密集型的，就印度尼西亚而言，它位于具有大量生物多样性的地区。砍伐森林和洪水是印度尼西亚的核心问题，国家法规最近出现了劳工和环境标准的倒退。由全球电池联盟和电动汽车公司等独立组织制定的镍全球标准将有利于解决这些问题。

  垂直整合。汽车和电池行业的一个增长趋势是垂直整合。随着汽车制造商意识到他们的电池是他们汽车中最昂贵和最关键的部分，一些汽车制造商正在上游投资或建立合作伙伴关系。这些合作伙伴关系中最引人注目的是特斯拉和松下之间，两家公司合作在内华达州建立和运营一个价值50亿美元的电池超级工厂。特斯拉是第一家进入电池金属供应链精炼和加工部分的汽车公司，当时它宣布计划在德克萨斯州建造氢氧化锂精炼厂。它想在同一个州建立一个阴极工厂。这将确保供应稳定，并显着减少相关成本和负面的环境外部性。尽管资本密集，但垂直整合使汽车制造商能够控制供应、监督质量并减少相关成本。通用汽车和大众汽车最近也纷纷效仿。

  优质电池的生产主要掌握在少数大公司手中，分别是宁德时代、LG能源解决方案、松下、三星SDI、比亚迪、SK创新，市场占有率高度集中在前四家公司。汽车制造商等最终用户对与小型电池制造商达成协议持谨慎态度，这些制造商对高档原材料的购买力有限。

  电动汽车 (EV) 将成为电池行业的主要驱动因素，主要汽车公司希望到 2035 年在主要市场逐步淘汰汽油和柴油车型，这反映了政府的监管和秩序。

  挪威的做法。挪威（其次是芬兰和瑞典）是世界上最环保的国家，这得益于水力发电占其电力的95%以上。2020年，它成为第一个销售超过50%的新车为电动汽车的国家。这得益于取消电动汽车(EV)的销售税和增值税 (VAT)、降低道路税、提供收费公路免费通行证以及在市中心提供免费优惠停车。该国制定了积极的计划：2025 年后，新的私家车、城市公交车和轻型货车必须实现零排放，到 2030 年，重型车辆和长途客车也必须实现零排放。挪威正在大力投资创建循环电池产业，并旨在成为欧盟 (EU) 的电池中心。

  锂三角的竞争。根据美国地质调查局的数据，由智利、玻利维亚和阿根廷组成的锂三角区占全球已知锂储量的 58%。由于对外国融资有利的条件、更好的地质条件、进入港口的条件以及破坏性较小的政治环境，阿根廷和智利在生产方面遥遥领先。锂 (Li) 提取是锂三角地区的一个政治问题。随着每个国家争相寻求政治上可行的解决方案来确保外国投资，确保当地团体受益，同时发展更有利可图的下游国内产业，如加工或电池生产，挑战摆在面前。该地区的锂离子电池生产需要公私合作。美国可能会考虑为此类公司可以提供资金，以使电池生产离本土更近，从而削弱中国的主导地位。阿根廷可以在未来五年内为锂提取提供最大的可行增长市场。玻利维亚的乌尤尼盐沼盐滩拥有世界上最大的锂储量之一。然而，玻利维亚面临技术、政治和基础设施障碍。玻利维亚的锂被保存在盐湖卤水中，因此难以提取。外国对技术和物流的投资将大大加快开采速度。然而，公众和政治上一直反对外商投资和涉及其锂的交易。

  联合国气候变化大会减排要求。在2021年联合国气候变化大会（通常称为 COP26）上，约 24 个国家（加上城市和州政府）签署了一项宣言，通过到 2035 年在主要市场逐步淘汰汽油和柴油，加速向汽车和货车零排放过渡 到 2040 年在世界别的地方。电池驱动的电动汽车将成为内燃机(ICE)车辆的主要替代品，对减少交通排放至关重要。会议上商定的第 6 条规则手册现在允许在已产生减排量的跨国项目中的各方之间进行碳抵消，这应该有助于促进进展。包括美国、中国、韩国、阿拉伯联合酋长国 (UAE) 和英国以及欧盟在内的约42个国家在联合国气候变化大会上就突破议程达成一致，承诺使清洁技术成为最实惠、最容易获得。到2030年，在全球每个排放部门都具有吸引力的选择，目标行业是电力、道路、运输、钢铁、氢能和农业。与COP26的其他协议和议程一样，这一协议和议程的希望是羞辱、国际报告和协调的国际努力，加上一代日渐增长的力量，将使世界朝着某种透明的全球气候政策方法迈进和实施。

  石墨关税。中国主导着石墨的供应，石墨是锂离子电池负极的关键材料，占全球供应的 75% 至 80%。中国石墨过剩已经有一段时间了，这使得材料价格没有暴涨。随着中国扩大电动汽车生产规模，这种过剩正在下降，预计原材料价格将上涨。加工后的天然石墨负极材料几乎100%来自中国，特斯拉等汽车制造商慢慢的开始注意到这将怎么样影响他们的利润。特斯拉致函美国政府，要求对石墨豁免关税，称其无法从美国来源获得足够的资源。其最近与澳大利亚公司西拉资源签署了一份合同，表明它正在采取一定的措施使供应多样化。美国政府将面临更加大的压力来放弃这项关税，否则电动汽车价格将持续上涨。拜登政府必须在促进电动汽车的采用以此来实现气候雄心或遏制中国原材料供应链的主导地位之间做出选择。

  注：本文是根据全球数据专题研究制作的电池主题研究报告的编辑摘录，其观点不代表蓝海长青智库立场。