世界正變得越來越電氣化。發(fā)展中國家不僅提高了其人口的電力供應(yīng)，而且現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的電氣化正在快速進(jìn)行。到2040年，道路上一半以上的汽車預(yù)計(jì)將由電力驅(qū)動。

      電池在這一轉(zhuǎn)變中起著至關(guān)重要的作用，但一種相對新型的電池似乎肯定會在個人電子產(chǎn)品以及交通運(yùn)輸和重工業(yè)應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。

      事實(shí)上，這種統(tǒng)治正在進(jìn)行中。

      電池簡史

      電池長期以來一直是我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。世界上第一個真正的電池是1800年由意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·沃爾特發(fā)明的。這項(xiàng)發(fā)明是一個顯著的突破，但從那時起，只有少數(shù)幾項(xiàng)重大的創(chuàng)新。

      第一個是鉛酸電池，它是1859年發(fā)明的。這是第一個可充電電池，也是今天最常見的用于啟動內(nèi)燃機(jī)的電池。

      在過去的兩個世紀(jì)里，有一些創(chuàng)新的電池設(shè)計(jì)，但直到1980年才發(fā)明了真正的突破，當(dāng)時牛津大學(xué)和斯坦福大學(xué)的突破導(dǎo)致了鋰離子電池的發(fā)展。1991年，索尼將第一款鋰離子電池商業(yè)化。

      鋰有什么特別的？

      在鋰離子電池中，鋰金屬以鋰離子的形式從一個電極遷移到另一個電極。鋰是最輕的元素之一，它具有任何元素中最強(qiáng)的電化學(xué)電位。這使得鋰基電池能夠在一個小型的輕電池中儲存大量的能量。因此，鋰離子電池已成為許多消費(fèi)電子產(chǎn)品（如筆記本電腦和手機(jī)）的首選電池。

      鋰離子電池獲得動力

      由于鋰離子電池固有的優(yōu)勢，自本世紀(jì)初以來，銷量呈指數(shù)增長。這有助于持續(xù)降低成本。降低的成本也幫助鋰離子電池在新的應(yīng)用領(lǐng)域獲得了堅(jiān)實(shí)的立足點(diǎn)。

      根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Bloombergnef的數(shù)據(jù)，容量加權(quán)平均鋰離子電池組價(jià)格（包括電池和電池組）較2010-18年下降了85%，平均為176美元/千瓦時。Bloombergnef進(jìn)一步預(yù)測，到2024年價(jià)格將降至94美元/kWh，到2030年將降至62美元/kWh。

      這一下降的成本曲線對任何在其服務(wù)中使用電池的公司，或那些需要儲存能源的公司（例如電力生產(chǎn)商）具有重要影響。到目前為止，大多數(shù)鋰離子電池的銷售都在消費(fèi)電子行業(yè)，但未來的銷售將越來越受到電動汽車的推動。

      如今，大多數(shù)上路的汽車仍然使用鉛酸蓄電池和內(nèi)燃機(jī)。但在過去五年里，由鋰離子電池驅(qū)動的電動汽車的銷量增長了十倍多。此外，越來越多的國家正在制定基于內(nèi)燃的汽車未來禁令，預(yù)計(jì)電動汽車最終將主導(dǎo)個人交通。

      當(dāng)然，這意味著未來對電池的需求要大得多。如此之多以至于電動汽車制造商特斯拉，與松下合作，投資數(shù)十億美元建立新的鋰離子電池工廠。然而，美國鋰離子電池生產(chǎn)商的市場份額卻在下降。

      鋰離子電池的相關(guān)增長市場在重工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，如升降機(jī)、清掃器和洗滌器、機(jī)場地面支持應(yīng)用和自動導(dǎo)向車輛（AGV）。這些利基應(yīng)用在歷史上一直由鉛酸電池和內(nèi)燃機(jī)提供服務(wù)，但經(jīng)濟(jì)狀況迅速轉(zhuǎn)向了鋰離子電池。

      然而，在這一領(lǐng)域，一個國家已經(jīng)抓住了這一勢頭，并在市場上領(lǐng)先于其競爭對手。但并不是在美國，在美國，制造鋰離子電池的許多關(guān)鍵研究和開發(fā)都發(fā)生了。

      中國正在主導(dǎo)這一產(chǎn)業(yè)

      根據(jù)Bloombergnef的分析，在2019年初，全球鋰電池制造能力達(dá)到了316千兆瓦時（GWh）。中國擁有73%的產(chǎn)能，其次是美國，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國位居第二位，占全球產(chǎn)能的12%。

      預(yù)計(jì)到2025年，全球產(chǎn)能將強(qiáng)勁增長，屆時BloombergNEF預(yù)測全球產(chǎn)能將達(dá)到1211 GWh。美國的產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長，但增速低于全球產(chǎn)能。因此，美國在全球鋰電池制造業(yè)的份額預(yù)計(jì)將減少。

      特斯拉正試圖通過建立自己的電池工廠來解決這一問題，但對于提供廣泛此類電池的公司，如加州的OneCharge，尋找當(dāng)?shù)毓?yīng)商已被證明具有挑戰(zhàn)性。我最近與OneChare首席執(zhí)行官Alex Pisarev進(jìn)行了交談，他強(qiáng)調(diào)了公司面臨的挑戰(zhàn)：

      “美國制造商會很樂意使用美國制造的鋰離子電池，”皮薩雷夫告訴我，“但這在今天并不現(xiàn)實(shí)。所以我們必須繼續(xù)從中國進(jìn)口。”

      中國正在采取與以前同樣的方式，使用太陽能電池板。雖然太陽能電池是由美國工程師羅素·歐爾發(fā)明的，但今天中國在全球太陽能電池板市場占據(jù)主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在，中國的重點(diǎn)是控制世界鋰離子電池的生產(chǎn)。

      擁有最便宜的綠色技術(shù)是不是更可取，即使這意味著將制造業(yè)拱手讓給其他國家？低太陽能電池板價(jià)格有助于推動新一輪太陽能光伏增長的爆炸式增長，這反過來又支撐了許多美國就業(yè)崗位。但這些面板大部分是中國制造的。特朗普政府試圖通過對進(jìn)口太陽能電池板征收關(guān)稅來解決這一問題，但這些關(guān)稅遭到了美國大多數(shù)太陽能行業(yè)的強(qiáng)烈反對。

      中國擁有廉價(jià)勞動力的主要優(yōu)勢，這使得它能夠主宰許多制造業(yè)。但中國的鋰儲量和鋰產(chǎn)量也比美國大得多。2018年，中國的鋰產(chǎn)量為8000公噸，在所有國家中排名第三，是美國鋰產(chǎn)量的近十倍。2018年，中國鋰儲量為100萬公噸，接近美國水平的30倍。

      前進(jìn)的道路

      這一趨勢表明，鋰離子電池將越來越多地取代運(yùn)輸和重型設(shè)備領(lǐng)域的鉛酸電池。這是一個與創(chuàng)紀(jì)錄的二氧化碳排放作斗爭的世界的一個重要發(fā)展。

      但由于在制造成本和原材料供應(yīng)方面都具有這樣的優(yōu)勢，美國能否在世界市場上與中國競爭？如果不是，隨著越來越多的鋰離子電池達(dá)到其使用壽命的極限，美國能否開發(fā)出一個具有競爭力的回收鋰市場？

      這些是需要解決的重要問題。

      向鋰電池的過渡帶來了許多新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。但美國需要一個有效的戰(zhàn)略，以避免將另一個清潔能源制造機(jī)會拱手讓給中國。