电动车电池材料成本高涨 降低成本技术更显重要

电动车(EV)锂离子电池成本长期下降的趋势，带动电动车价格下降，并促进电动车普及。据Our World in Data数据指出，锂离子电池芯在2018年的价格，只有1991年的2.4%。

另据彭博新能源财经(BNEF)报告，2021年锂离子电池(含电池组与电芯)的价格，每kWh为132美元，只有2010年价格1,200美元的11%。不过BNEF也估计，2022年的电动车锂离子电池价格，有可能年增2.3%，升至135美元，因为2021年下半起钴与镍等原材料快速上涨。

这项估计当时俄乌战争尚未爆发，因此现在若要评估2022年电池价格的上涨，还要再加上战争导致的物价上涨因素。例如镍的价格因电动车电池需求扩大缓慢上升，据伦敦金属交易所(LME)数据，镍的3个月期货价格2021年约每吨1.5万~2万美元，进入2022年2月中旬，涨到每顿2万~2.5万美元。

但2022年2月下旬之后，欧美日等对俄进行经济制裁，由于电动车电池材料使用的纯度99.8%的高纯度镍，俄罗斯市占约2成，因此在俄罗斯对外交易突然受到限制的情况下，镍期货价格2022年3月曾暴涨最高达每吨4.8万美元以上，到6月下旬仍有2.5万美元左右，是2022年初的1.25倍。

电池材料飙涨已危及电动车普及

彭博(Bloomberg)报导，丰田(Toyota)首席科学家Gill A. Pratt在2022年6月表示，电池原材料的不足与价格上涨，无法很快解决，有可能危及电动车的普及。美国Tesla与国内比亚迪等电动车厂，纷纷调高了电动车价格。有分析师预估，2022年6月电动车价格还会再上调一次。

国际能源署(IEA)则预测，电池组价格已下跌了10年以上，但2022年会上升15%。Pratt警告，认为燃油车会很快转型为电动车，是想得太单纯了。各家车厂与能源业者的电动车计划，正面临严重的材料不足所造成的限制，短中期内这种情况将会持续。

Pratt认为在建构稳定的电池供应链的期间，油电混合车(HEV)是一个合理的过渡角色，因为油电车比燃油车更有效率，又比电动车便宜，电池也比较小，使用的电池料也较少。这项说法符合丰田一贯的电动车、油电车平衡发展的方针。

为降低电池成本Tesla尝试LFP电池、换工厂地点

即使短期内受到原材料价格上涨的冲击，但电池业者与电动车业者持续研究降低电池成本的方式，不但有可能缓和材料上升的威胁，中长期而言也能降低电动车普及的价格门槛。至于如何降低电动车电池的成本，有各种方式。例如Tesla等车厂引进的磷酸铁锂(LFP)电池，曾引起一阵电动车降价的风潮。

虽然与正极材料为镍钴锰(NCM)或镍钴铝(NCA)的三元电池相比，LFP电池的能量密度较低，所以续航里程较短，但以成本更低廉的铁取代了镍作为材料，所以LFP电池的整体成本也低。在国内车用电池生产中，LFP电池的比例，于2021年快速上升到57%左右。

日本汽车网站webCG报导，Tesla Model 3的降价有各种方式，包括针对国内、日本等亚洲车市的生产地点，从美国加州Fremont工厂，改到2019年底启用的国内上海工厂(Gigafactory 3)，透过Gigafactory的大规模量产效应，以及更近的运输距离，使国内与日本等地的Model 3价格降低。

除此之外，电池的供应商改变也是Model 3价格能够压低的原因之一。Panasonic不再是Tesla的电动车电池独家供应商之后，电池成本下降。据报导，Model 3入门款Standard Range Plus使用宁德时代的电池；Model 3 Long Range款式则使用乐金能源解决方案(LGES)的电池。

除了把电池改为LFP电池、改变生产地点、改变电池供应商等方式之外，电池技术的提升更是Tesla的重点。

46800电池降低成本的效果

Tesla在2020年电池日发表的46800锂离子电池技术，就具备降低电池成本的优点。46800电池是直径46mm、高80mm的电动车电池芯，电容量是现行21700电池的5倍，但直径只有2倍以上，所以可以在更小的电池组内，具备更好的电池效能，以及更好的电动车的续航里程。

这也表示46800电池可以降低生产成本，降低幅度达69%，而每kWh的电池价格，则可下降56%。

46800电池的电极材料也获得改进。原本电池正极为承受充放电通常会采用钴作为材料，但46800电池却透过涂料与添加物的设计，以较便宜的镍来取代价格较高、且生产集中于刚果等少数国家的钴。在负极方面，46800电池则采用矽作为材料，可以比现行常用的负极材料石墨，储存更多的锂。

46800电池也使用乾电极(Dry Battery Electrode)技术，可大幅降低电池生产的设备投资与工厂面积。

Tesla在2020年宣布要自产车用电池，到2022年4月，Tesla美国德州工厂(Tesla Gigafactory 5)启动，搭配Model Y电动车的组装生产，46800电池也开始生产。但由于46800电池需求量大，Tesla必须与Panasonic等电池厂合作，发展更有效率的量产技术。

Panasonic电池事业子公司Panasonic Energy，在2022年5月完成46800电池的开发，并把样本送交Tesla。Panasonic Energy已投资800亿日圆(7亿美元)，在日本和歌山县工厂生产46800电池。和歌山工厂将于2023年度(2023/4~2024/3)内试产46800电池，以进行量产验证，预计在2024年3月量产。

Panasonic Energy社长只信一生透露，目前正在评估于美国设厂生产46800电池，评估的参考将来自于和歌山工厂的获利情况。

除了Panasonic Energy，乐金能源解决方案、三星SDI(Samsung SDI)等电池制造商，也设法发展46800电池的量产技术。宁德时代则表示，正在发展比46800电池的容量更高的麒麟电池。

Tesla、大众汽车布局乾式电极技术大幅降低设备投资

新投入锂离子电池生产的制造商，正在发展的乾电极技术，能大幅降低受被投资的成本，有可能打破既有的锂离子电池业界生态。日经新闻(Nikkei)报导，目前车用锂离子电池制造商，如宁德时代、乐金能源解决方案、Panasonic等前六大厂，全球市占合计约8成。

这些电池制造商都必须长期且大规模投资，才能确保竞争优势，投资回本要等5年以上。在这种情况下，对于新投入电池制造的Tesla来说，大幅降低成本的乾电极技术，让Tesla具备迎头赶上的可能性。

Tesla的乾电极制造技术基于2019年购并的美国储能业者Maxwell Technologies。引进乾电极技术，锂离子电池的生产，就能够免除占地庞大的液态接着剂乾燥炉设备。Tesla指出，电池产线的设备所占面积与耗能，在扣掉长50~100米的乾燥炉之后，都能降低为原来的10%。电池的设备投资估计可减少66%，制造成本降低76%。

不过，乾电极技术还无法进入大规模量产的实用化阶段，目前只有小规模生产。如果成功应用于量产，除了削减成本之外，由于二氧化碳排放量大的乾燥炉不需要设置，因此也能符合欧盟逐渐提高中的电池生产过程减排标准。这也能带来相对于其他电池制造商的新优势。

除Tesla之外，大众汽车(Volkswagen)也以出资的方式来发展乾电极技术。2022年1月，大众汽车出资数亿美元收购美国电池新创24M的25%股份，成为24M最大股东。24M也是采乾电极技术，不再需要液态离子电池生产时使用的乾燥炉，可让设备面积减少40%。

24M的乾电极技术可不使用粘合剂，而用电解液与正极、负极材料混合而成的浆液(Slurry)来代替，涂在金属箔上。由于不需要把黏合剂的液体成分蒸乾，因此不需要乾燥炉。据报导，这与Tesla的乾电池技术有不同，但都不需要使用乾燥炉设备。

24MCEO太田直树表示，乾电极技术可以让电池制程缩减至3分之1，设备投资减少60%以上。24M不自行生产电池，而是出售电池技术的专利权。大众汽车预计2020年下半将这项技术投入车用电池的大规模量产，其节约耗能与降低排碳的特性，可因应欧盟2035年零排碳的规范。

责任编辑：朱原弘