锂离子产业的产业化前景

新的弗劳恩霍夫ISI锂离子电池路线图重点关注2030年之前电池行业的扩展活动，并考虑材料、电池、生产、系统和回收领域的技术选择、方法和解决方案。该研究特别考察了三个趋势：性能优化、低成本和可持续电池的生产。

锂离子电池市场锂离子电池市场在全球范围内持续扩张：2023年销量可能首次突破1TWh大关。到2030年，需求预计将增加两倍以上，达到3TWh以上，这对行业、以及技术发展和电池要求都有很多影响。例如，最近的监管要求强制要求电池可持续性。锂离子电池在电动汽车中的大量使用将电池价格问题推到了前台，而能量密度和续航里程等更多技术因素则退居幕后。

在此背景下，弗劳恩霍夫ISI的新路线图重点关注“2030年工业化前景”。其分析尤其基于行业路线图和有关特定技术的生产或使用的其他公告。该路线图是在BEMAII项目中实现的。

高能电池和快速充电

性能优化电池第一个趋势的研究结果表明，未来几年，将有雄心勃勃的发展目标来显着提高能量密度参数尤其是快速充电能力。

对于一些旗舰车型，充电速度将加快至4C，从而达到10至20分钟的范围。为了实现这些目标，该行业正在转向高镍阴极、硅阳极以及新的电池和电池组设计，以改变空间要求、热耦合和安全特性。例如，在系统层面，800V技术提供了一种提高电池性能的新方法。

第二个主要的、甚至可能更重要的趋势是电池成本的降低。该路线图显示，电池组级别的成本目标仍远低于100欧元/千瓦时，这可能意味着与当今的成本相比可降低30%至50%。

业界的目标是通过使用无钴和无镍材料、标准化电池并将其直接集成到电池组中来实现这一目标。新的制造工艺还可以通过利用能源和设备成本以及工厂本身的标准化来降低成本。通过将工厂本地化到更有利的生产地点也可以实现低电池成本。

迈向可持续电池

第三个趋势是可持续电池的生产，它通过欧盟电池指令以及越来越多的汽车制造商而获得动力。具体来说，可持续性会影响许多因素，从原材料提取到生产和使用场景。未来几年，工业发展可能会集中在电池技术和生产技术上，其中一些技术甚至结合了可持续性，例如低二氧化碳2足迹成本低。

其中包括铁基和锰基阴极、水基或干电极处理，以及在电池寿命结束时利用回收来回收材料。生产地点在可持续性方面也发挥着重要作用，受到可用能源结构以及与上下游生产地点的距离等因素的影响。

具有清晰配置文件和用例的电池

研究中提出的三个关键趋势可能是矛盾的：例如，高性能有时是昂贵的，而低环境足迹的高度优先可能会限制某些技术的使用。因此，该行业需要多样化并生产具有清晰轮廓和用例的电池。

电池制造商、汽车原始设备制造商、初创企业及其合资企业计划到2028年建立超过10TWh的电池年产能。如果考虑到实施的可能性和典型的延迟，最高5TWh似乎更现实。在正极和正极活性材料的生产方面，公布的2028年产量约为3TWh，这更接近应用市场预计的2至3.5TWh的电池需求。

电池回收能力将如何发展仍不清楚。因此，近年来发布的所有公告都显示出锂离子电池价值链的不对称情况，长期以来，重点一直放在电池生产上。该行业在材料和零部件领域尚未迎头赶上。

欧洲走上自给自足之路?

该研究的科学协调员ChristophNeef博士认为，欧洲有望成为全球电池生产的重要参与者：“由于电动汽车产量的增加，欧洲计划建设1.7TWh的电池产能。在对实施和延迟的可能性进行调整后，大约1TWh似乎是现实的。因此，欧洲的数据证实了高度关注电池生产项目和投资的全球趋势。将全球30%的细胞生产集中在欧洲的目标是可以实现的。”

然而，尼夫补充说，欧洲在阳极材料的生产方面可能仍然疲软，将不得不依赖进口。其他差距也继续存在，例如在无源电池组件或磷酸铁锂关键技术方面，这对于低成本电池极其重要。

到目前为止，产能的扩张以及哪些制造商可以在电池生产中采用该技术的问题仍不清楚。同样，还没有材料制造商致力于建设硅材料的大量产能，硅材料被认为是下一代锂离子电池技术。

为了克服这些挑战，投资和良好的投资条件、低能源成本和合格的工人都发挥着重要作用。简化官僚程序、减少耗时的程序，以及改善政府补贴和融资机制，有助于吸引更多的工业参与者，并确保与非欧洲国家的公平竞争环境。

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