原文：Battery 2030: Resilient, sustainable and circular 来源：麦肯锡电池洞察
编译：智成企业研究院崔帅 编辑：Chris
近年来，全球对电池的需求急剧增加，分析师的预测通常会低估市场规模，并经常向上修正。在麦肯锡、全球电池联盟(GBA)和Systemiq早前发布的2019年联合报告《2030年可持续电池价值链愿景》中，指出到2030年市场规模为2.6TWh，年增长率为25%。但麦肯锡团队最新的一项分析预计，从2022年到2030年，从采矿到回收的整个锂离子电池链每年将增长30%以上，届时其价值将超过4000亿美元，市场规模将达到4.7TWh，其中用于电动汽车(EV)等移动应用的电池将在2030年占绝大部分需求，约4300 GWh。
图：预计锂离子电池的需求量每年将增长约33%，到2030年将达到4700GWh
这主要是由 三个主要因素驱动 :
（1）监管转向可持续性 ，包括新的净零目标和指导方针，包括欧洲的“Fit for 55”计划、美国的通胀削减法案、欧盟2035年禁售燃油车，以及印度的“更快采用和制造混合动力和电动汽车”计划。
（2）客户采用率提高 ，消费者对绿色技术的需求增加(到2030年，在相关国家，电动汽车将占乘用车总销量的90%)。
（3）15家顶级OEM中有13家宣布禁用燃油车，并实现新的减排目标 。
随着各行业对锂电池的需求激增，据预计，整个价值链的收入将增长5倍，从2022年的850亿美元左右增长到2030年的4000多亿美元，其中活性材料和电池制造可能占据最大的收入比例。
图：2030年锂电池价值链收入基本情况；左至右依次为采矿、提纯、活性材料、电池制造、包装、再利用和循环利用。
当然，采矿并不是获取电池材料的唯一渠道，回收也是一种选择。尽管到2030年，回收领域规模相对较小，但预计在接下来的十年中，随着更多电池达到寿命尽头，回收领域将增长三倍以上。
（全文4800字，阅读时间约10-12分钟)
01 电池价值链直面的挑战
与工业制造业中的其他行业一样，全球电池价值链也面临着重大的环境、社会和治理(ESG)挑战。
环境 ：原材料的提取、精炼，以及电池的生产，可能会对环境产生严重污染。
社会 ：除非严格管理，否则整个电池价值链的操作可能会出现压榨劳工，对区域社区产生不利影响。
治理 ：电池价值链中的企业可能会遇到利益冲突或其他管理实践欠佳的公司，企业需要避免涉及腐败、贿赂、*税逃**等。
图：电池价值链将继续面临诸多关乎环境、社会以及治理层面的挑战
除了ESG挑战外，电池价值链面临着巨大的经济障碍 。历史价格峰值和极端波动，以及快速变化的政策法规，都可能极大地影响项目的经济可行性。更高的电池价格也使一些绿色应用远不如以前那么有吸引力，这可能会推迟急需的加速脱碳的尝试。
图：尽管电池行业面临的经济挑战是显而易见的，但真正的困难在于工业化进程中的阻碍，例如：中断的供应链、对合作和知识产权保护的需求、技术中断和不确定性、材料和机械短缺、对人才和熟练劳动力的需求，以及社会接受度。
尽管纯电动汽车(BEV)在其生命周期中经常因其温室气体足迹而受到批评，但计算表明，目前纯电动汽车的总排放量还是要比内燃机汽车低得多，因为纯电动汽车在使用阶段(车辆在路上的时间)排放更低。
在最坏的情况下，没有低碳电力，与燃油车汽车相比，纯电动汽车在欧洲的总排放量低50%，在美国低72%。一旦使用低碳电力充电，纯电动汽车的生命周期碳足迹甚至比内燃机汽车更好，在欧洲和美国的排放量分别降低了77%和88%。纯电动汽车在材料和制造排放方面是内燃机汽车的两倍，这些阶段排放的温室气体占纯电动汽车生命周期总排放量的40%至95%，具体取决于充电所用的电网电力。 因此，脱碳生产(主要用于电池、铝和钢铁)对纯电动汽车来说比对燃油车来说更重要 。
图：按车辆动力系统类型计算的寿命CO₂e排放（电池电动汽车的生命周期排放量低于内燃机汽车）
在未来五到七年内，低碳生产企业可能会将电池制造的碳足迹减少90%，但这需要整个价值链的改变。 最有效的脱碳手段包括使用循环材料和低碳电力。然而，它们的经济吸引力可能会有所不同，主要是因为当地的问题，如电力上网电价、补贴和可用的材料。
02 电池技术进步的不确定性
电池技术的一些最新进展包括电池能量密度的增加、新的活性材料化学（如固态电池），以及电池和封装生产技术（包括电极干涂层和电池到封装的设计）。
图：电池行业的创新会影响到所有的电池组件
在做出投资决定时，电池制造商可能会发现这些快速发展具有挑战性 。在选择最适合的电池技术后，他们应该迅速在上游获得所需的原材料，在中游获得适合电池化学和应用的有能力的机械，并招募这些项目所需的不可或缺的人才。
不同生产商提供的电池技术和形状因素的不确定性也给电池的售后、维修和维护带来了巨大的复杂性成本和风险。汽车原始设备制造商需要确保在保修期过后很长一段时间内，电动汽车电池模块和电池组都能以低成本进行更换。
为了管理不确定性，电池制造商需要仔细规划其目标投资，并寻找外部融资机会，如相关地区的绿色债券或补贴。 同时，还应该完成其他几项重要任务：规划制造工厂，优化短期和长期成本，以确保生产线的灵活性和适应性，并引导投资于新技术。
03 电池2030：有弹性、可持续发展
2030年电池价值链的前景取决于三个相互依赖的要素:
图：弹性供应链、可持续发展、促进创新技术的循环价值链
—— 供应链弹性 。弹性电池价值链是一个区域化和多元化的价值链。我们预计，每个地区将满足90%以上的当地电池需求，80%以上的当地活性材料需求，以及60%以上的精炼材料需求。此外，通过回收原材料(如钴)，各国可以减少对其他国家的依赖。欧盟最近规定的80%的回收目标可能成为全球所有地区到2030年的愿望。在整个价值链上，通过确保现有岗位并创造新岗位，该行业到2030年可贡献多达1800万个就业岗位。
—— 注重可持续发展 。电池是应对交通行业和其他行业脱碳挑战的主要工具，这一任务对于避免引发不可逆转的气候临界点至关重要。仅在2021年至2050年期间，电池革命就可使道路运输部门的累计温室气体排放量减少多达70亿吨二氧化碳当量。然而，电池行业将需要优先考虑自身行业的脱碳，以保持其信誉。分析表明，到2030年，每千瓦时电池的材料和制造排放可能会下降90%。进一步的降低排放水平将主要取决于铝、钢和塑料生产脱碳的成就。
—— 构建循环价值链 。电池行业必须从线性价值链转向循环价值链，即使用过的材料被修复、重复使用或回收。这种变革性的方法也可能创造巨大的经济潜力，目前已经有一些机会(例如，废料回收)。为了充分发挥循环价值链的潜力，利益相关者需要进行大量的跨行业努力和协调。公司可以通过研究可持续的、经济上可行的应用来增加循环，或者利用技术进步来实现这一目标。
基于麦肯锡在全球电池价值链的丰富经验，筛选除了 10个转型成功因素 ，为2030年的愿景铺平道路，在2030年的愿景中，电池为弹性、可持续和循环的未来提供动力。
图：到2030年，建立一个弹性、可持续和循环的电池价值链至关重要，图上十个转型的成功因素必不可少
1、建立价值链循环。 在整个价值链上实现循环，可以增强对供应短缺和价格波动的抵御能力。它还将降低与电池废物处理相关的风险。公司可以通过采用循环商业模式获得额外价值，例如电池即服务或移动即服务、维修、翻新和二次寿命应用。循环将需要跨行业合作和伙伴关系，以及数据透明度和统一的标准。
2、提高能源效率和电气化份额。 大多数将在2030年甚至更长时间投入运营的大型电池工厂目前正在建设中。因此，掌握能源效率——例如，通过建筑隔热或热回收——是将气候以外的环境影响最小化的关键。
3、最大限度减少气候以外的环境影响。 利益相关者必须考虑到其他地球边界，以确保全球电池行业在整个价值链上对环境产生真正积极的影响。
4、创造积极、公正、包容的社会影响。 通过确保健康、安全、公平贸易标准、*权人**和包容性对话，电池行业可以随着规模的扩大对全球许多地方社区产生积极影响。
5、全天候采购低碳电力和热能。 长期能源储存委员会(Long Duration Energy Storage Council)和麦肯锡(McKinsey)在2022年发布的一份报告显示，传统的清洁能源购买协议只能使买家的电力消费脱碳40%至70%，同时使他们面临可再生能源变化带来的市场价格风险。企业可以通过时间匹配的绿色能源解决方案获得更好的结果，这种解决方案由长时间存储技术实现，可以帮助匹配一年中的每个小时的电力和热量供应和需求。尽管电池行业的能源需求增加，但如果企业能够及时采购清洁能源来满足所有需求，电池行业可能会成为加速电网深度脱碳的领跑者。
6、建立完整的供应链透明和合规。 数据的可用性和透明度是确保行业实现其增长和ESG目标的基本要求。
7、拥抱技术创新和灵活性。 对于电池制造商和原始设备制造商来说，要成为技术、流程优化和模块化方面的领导者，应当着眼于了解市场动态，保持灵活性，并采用有前景的创新。
8、确保原材料和机械供应。 企业可以探索与原材料和设备机械公司达成长期协议、共同出资、收购和串流安排，以确保充足的供应。这可能有助于避免建筑材料、熟练劳动力和机械的供应短缺，从而减轻目前新产能项目中经常发生的重大延误。
9、擅长成本和区域执行。 在过去的十年里，电池成本、制造效率和所需的资本支出都有了巨大的改善。企业需要继续在这些方面表现出色，以保持竞争力。
10、协调国际标准和法规。 不同的制造标准和地方法规增加了成本，并对快速扩大规模构成障碍。公私伙伴关系以及行业联盟可以通过在多方利益相关者环境中促进对话，极大地帮助协调调整过程。
在许多方面，当前的电池行业仍然是一个线性的价值链，产品在使用后被处置。循环性，侧重于再利用或回收材料，或两者兼有，可以降低温室气体强度，同时创造额外的经济价值。
图：电池的价值链可以由线性转变为圆形
随着市场的成熟， 电池制造商可能会在回收中找到新的机会 。公司可以建立一个包括收集、回收、再利用或修复废旧锂离子电池的闭环国内供应链。到2040年，仅回收行业就能创造60亿美元的利润池，届时收入将超过400亿美元——比2030年的价值增长三倍多。
图：回收利用可能会为电池制造商开辟新的可能性
04 电池价值链的区域差异
电池产业的价值链深度和集中度因国家而异 。虽然中国有许多成熟的细分市场，但电池供应商越来越多地宣布在欧洲、美国和其他主要市场进行产能扩张，以更接近汽车制造商。部分由于最近的监管变化，到2030年，这些新地点可以提供全球近40%的产能。
尽管目前全球宣布的锂离子电池工厂的产能超过了我们的市场需求预测，但有几个原因导致它可能仍然是一个供应瓶颈的供应商市场： 并非所有计划的项目都将执行、并非所有项目都将满负荷运行、许多项目将被推迟等。
此外，电池不是在自由浮动的现货市场上销售，而是 通过长期供应商合同销售。 尽管国内需求不断增长，但中国可能会继续存在严重的产能过剩，而欧洲和北美可能无法满足本国对电池生产的需求。
图：目前全球电池容量公告表明欧洲和北美将走向区域化
尽管许多地区的公司仍在宣布增加产能，但当地的增长也面临挑战 。鉴于区域原材料供应的性质，上游供应链的管理仍将至关重要。在电池价值链中，想要本地化供应链的参与者可以通过垂直整合、本地化上游价值链、战略合作伙伴关系和严格的生产升级计划来降低这些风险。
电池价值链正面临着前所未有的增长带来的巨大机遇和挑战 。这可能是这个高度复杂的全球产品价值链所经历的最大的规模和ESG转型之一。这需要严格的推进、跨行业合作、技术颠覆、公私伙伴关系和更多的研究活动才能取得成功。然而，如果掌握了这一技术，到2030年，行业规模扩大可能会创造超过4000亿美元的价值链收入，在整个价值链上贡献多达1800万个就业岗位，并在2021年至2050年期间累计避免约70亿吨二氧化碳当量的道路运输温室气体排放。
因此，一个有弹性、可持续和循环的全球电池价值链不仅是可能的，而且是令人钦佩的，以实现可持续的包容性增长。