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全球電動汽車電池供應鏈 Global Supply Chains of EV Batteries
2022/07
International Energy Agency (IEA)
https://iea.blob.core.windows.net/assets/961cfc6c-6a8c-42bb-a3ef-57f3657b7aca/GlobalSupplyChainsofEVBatteries.pdf
隨著電動汽車銷量持續創新高,供應鏈成為關鍵考量,而電池占電動汽車 (EV)成本高達30% 至40%,連帶全球淨零競賽的注意力也側重於電池製程所需的關鍵礦物和金屬原料的供應安全。若在2050年要達成淨零排放情境(Net Zero Scenario),對製造電池的金屬原料需求將遠高於當前。到2030年,鋰的需求預計將以每年30% 的速度成長,鎳的需求將成長11%,鈷的需求將成長9%。相較之下,在過去五年,鋰的供應量每年成長幅度為6%,鎳增加5%,鈷增加8%。因此,對於電池礦物供應的投資力道也勢必增加。

就現況,電動汽車銷售前景在2021年之前已呈現強勁成長,至2022年迄今有望保持榮景。企業與消費偏好像是「運動型多功能車」(Sport Utility Vehicle, SUV)的大型車款,占全球電動車款的五成。這意味要行駛相同距離需要更大的電池,也成為額外壓力源。於此,要延續優勢因應未來需求,並降低瓶頸和牽制價格上漲風險,加速電池製程與關鍵礦產供應多元化,已是刻不容緩的課題。綜觀來說,在短期內電動汽車銷售最大的障礙為供應鏈中斷,歸因於電池製造所必需的關鍵礦物價格飆升、烏俄戰爭衝擊與中國就新冠疫情在部分地區採取封鎖政策。從長遠來看,各國應積極架設足夠的充電基礎設施,以滿足未來電動汽車的市場空間。

該報告彙整出全球電動汽車電池供應鏈的四大重點趨勢,如下所述:

一、2021年電動車屢破銷售紀錄,同時考驗電池供應鏈彈性
電動汽車市場暢旺在清潔能源領域中一支獨秀,2021年電動汽車銷量創下歷史新高成績斐然,占全球汽車銷量的近10%,是2019年市場占比的四倍。越來越多的國家承諾逐步淘汰內燃機引擎,並研擬制定深具企圖心的電氣化目標。相較於2015年,電動汽車在2021年的車款數量增加了五倍,且汽車製造大廠也大動作跟進,宣示加速車隊電氣化計劃。綜觀電動汽車主要市場概況,在2021年,中國占電動汽車市場成長的五成,銷售量來到330萬輛,已超越2020年的全球銷量。歐洲成功延續2020年電動汽車銷售榮景(成長65% 達到230 萬輛),而美國在經歷了兩年的衰退後,銷量也逐漸回溫(達到63萬)。值得注意的是,在2022年第一季也呈現出類的銷售趨勢。全球電動汽車銷售雖成長強勁,但疫情與政經局勢(例如:烏俄戰爭)詭譎,電池供應鏈彈性面臨弱化危機。2022年初電池金屬價格大幅上漲,對電動汽車產業構成重大挑戰。因此,電池產業的未來展望,勢必取決於供應鏈上下游協調與合作的韌性。

二、現今電池和礦產供應鏈皆以中國為主體
中國不僅擁有超過一半的鋰、鈷和石墨加工與精煉產能,也掌握了3/4鋰電池的生產,並坐擁電池關鍵零組件70% 陰極與85% 陽極的產能。雖然全球超過1/4的電動汽車雖然都在歐洲組裝,但除了20% 的鈷於該地區加工外,在供應鏈的占比並不大。而美國在全球電動汽車電池供應鏈中的占比更低,電動汽車產量約占10%,電池產能僅占7%。韓國和日本則在下游原料加工供應鏈中的比重相當高,特別是在高技術門檻的正負極材料製程。韓國占全球陰極材料產量的 15%;而日本占陰極材料產量的14%,陽極材料產量的11%。其他礦產豐饒的國家有:澳洲、智利和剛果等,經營權由少數大型礦業公司執掌。即便,歐美政府大刀闊斧地以公共措施來發展其國內電池供應鏈。但就實務面而言,現今動力電池市場,中國主導整個電動汽車電池供應鏈下游。到2030年,電動汽車電池供應鏈主力仍由中國獨佔鰲頭。

三、電池和礦物供應鏈規模需擴大十倍以符合各國政府在電動汽車上的雄心
疫情期間電動汽車銷售快速攀升,再再考驗當前電池供應鏈的韌性,而俄烏戰事連綿則是雪上加霜,導致鈷、鋰和鎳等原料價格飆升。也反映在2022年5月之鋰價格,較2021年初高出7倍以上,以及鎳金屬也在美國和歐盟制裁俄羅斯(供應全球20% 的高純度鎳)下價格暴增,顯見各國對電池前所未有的需求與對新供應產能的投資不足。在2021年平均電池價格已下降6%,來到每千瓦時132美元,較2020 的13%呈現降幅放緩。若2022年金屬價格都維持在第一季的高點,那麼在其他條件皆相同的情況下,電池組的價格將比2021年高出15%。然而,就目前的油價環境,電動汽車的相對競爭力仍不受影響。

再者,隨著淨零願景與道路運輸電氣化,關鍵材料的供應壓力勢必持續增溫。在「承諾目標情境」(Announced Pledges Scenario, APS)中,電動汽車電池的需求將從目前的340 GWh左右,巨幅成長到2030年的3500 GWh以上。因此,電池零組件的供應量能擴張,亦須順應上述成長趨勢。此外,在短期內還需要額外投資挹注,特別是採礦業的前置時間(lead times)比供應鏈的其他區塊要冗長許多,例如:從最初的可行性研究到生產需要十幾年的時間。該報告指出,到2030年,鋰等礦物的供應量需增加多達1/3才足以符合APS中對電動汽車電池的承諾和宣示。

影響礦產需求的其他變數,還包含了居高不下的商品價格,將導致陰極化學材料可能選擇轉向密集度(mineral-intensive)較低的礦物。例如,使用不需要鎳或鈷的磷酸鋰鐵電池 (LFP),能量密度雖較低但更適合短程車輛,因此, 2020年起電池的供應比例已成長一倍多。另外,新化學品創新(像是:富錳負極(manganese- rich cathodes)甚至鈉離子)能有效緩解採礦壓力;而回收利用則可減少對礦物的需求,在2030年後將更顯其重要性。

四、確保安全、具韌性與永續的電動汽車供應鏈將是加速全球普及的關鍵
道路運輸電氣化需要拓展原料選擇的多樣性,雖然供應鏈的各階段都將面臨規模擴大的挑戰,但由於前置時間漫長,礦採和加工成為關鍵環節。政府應善用私人投資挹注永續礦採並確保明快的核可流程,避免潛在的供應瓶頸。此外,創新與替代化學品、電池回收與再利用的普及,仍將是具體改善對稀缺礦物依賴與為需求壓力解套的關鍵。其他對策還包含:應就實際應用調整電池容量與鼓勵消費者購入小型電動車;各國政府應強化生產國和消費國間的合作,以促進投資、環境與社會的永續實踐,並鼓勵知識共享;亦應掌握電動汽車關鍵零組件之可追溯性,確實監督電池和電動汽車供應鏈的各項環節,以確保與已揭示的環境與社會發展願景一致。
陳霈
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