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成功研发超低温电池!零下100度

近日,天目湖先进储能技术研究院有限公司联合中国科学院物理研究所团队自主研发出一种可在零下100摄氏度条件下使用的锂电池,突破了目前锂电池使用的低温局限。


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正极、负极、电解液和隔膜是锂电池的基本组成要素。研究显示,电解液是锂电池得以在低温环境下正常工作的关键一环。传统锂电池使用的是碳酸酯类电解液,电池在零下20摄氏度时性能只有其最 优水平的60%左右。因此,目前市面上电动汽车、电动自行车及其他电动工具都很难在低温环境下正常运行。在此背景下,让锂电池在低温环境下正常工作是研究人员长期以来关注的重点。

2021年5月,天目湖先进储能技术研究院为满足客户需求,开始着手超低温锂电池的研发工作。为了解决低温环境会降低锂离子活性这一难点问题,研究人员进行了系列探索,最终通过引入一款新的电解液溶剂,使其与原先的碳酸酯类溶剂形成共熔体,成功研发出可在零下100摄氏度条件下使用的锂电池。

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该研究院电解质实验室高级经理盖建丽表示,此前,文献里有记载或报道的锂电池可工作的最低温度是零下70摄氏度,但放电量是非常微弱的。此次研发出的低温锂电池在零下100摄氏度的放电量仍然可以达到常温放电量的60%,取得了重大突破,这对科考、深空、深海等特殊领域的发展将具有较深远的影响

对于如何进一步突破锂电池使用的低温局限,盖建丽目标清晰,她说:“除了攻克电解液的问题,接下来,我们还将对电池的正负极和隔膜等材料进行提档升级。

超低温电池的成功研发,也展现了天目湖先进储能技术研究院强大的研发实力。该研究院2017年成立以来,便聚焦国家长远目标和重大需求,开展战略性前瞻性、基础性的关键核心技术研究,推进科技成果转移转化。目前,研究院在固态电池、钠离子电池、纳米硅负极材料等技术研发领域已处于国际领 先水平,牵头和参与了多项储能领域国家和省级重点研发计划项目,形成从前瞻技术开发、高水平测试表征、失效分析、模拟仿真到产业孵化的全链条发展模式,服务国内外行业客户超过400家。

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图为公开报道的低温电池低温容量保持率比较。

据悉,该项技术由盖建丽、杨纪荣、杨伟、李泉、吴晓东、李泓共同撰写《Lithium lon Batteries Operated at -100℃》论文,并在中国物理学会创办的英文学术月刊《Chin.Phys.Lett.》上发表。

下一步,天目湖先进储能技术研究院将不断促进储能领域研发水平和研究质量的提升,共同攻克共性难题和瓶颈技术,加速新型储能技术从实验室走向产业化,朝着成为世界知名储能产品高水平测试中心与关键技术发源地的目标不断迈进。


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2024-06-04

英国电池战略 | 到2030年,将构建具有全球竞争力的电池供应链,以支持经济繁荣和净零排放
2023年10月2日,政府为英国电池战略的制定与推进工作成立第一专责小组:英国商业和贸易部(DBT)启动了由学术界和产业界领头人组成的英国电池战略工作组,由来自整个电池生态系统的行业专家和学术专家组成;英国电池战略工作组召开了首次会议,以支持英国首个电池战略的发展。成员列表:Dame Professor Clare Grey,剑桥大学 (co-chair)Professor Julia Sutcliffe, 商务贸易部首席科学顾问(co-chair)Jacqui Murray, 苏格兰国家制造学会Craig Wilson, WAE TechnologiesCarol Rose Burke, Unipart ManufacturingDavid Bailey, 伯明翰大学Merlin Hyman OBE, RegenNicholas Beatty, ZenobeSimon Moores, Benchmark MineralsRobin Brundle, Technology MineralsKunal Sinha, Glencore RecyclingGavin Graveson, 威立雅集团Mike Hawes, SMMTProfessor David Greenwood, WMG High Value Manufacturing CatapultJeff Pratt, Envision, AESCAnna Wise, NyoboltProfessor Patrick Grant, 牛津大学2023年11月26日,英国商务贸易部首次发布了UK Battery Strategy,英国电池战略制定了政府愿景,即到2030年实现具有全球竞争力的电池供应链。本文整理了英国电池战略内容,供电池行业研究学者参考了解。英 国 电 池 战 略 概 况部  长  前  言努斯拉特·加尼(Nusrat Ghani)议员,工业和经济安全国务部长,商业和贸易部部长,内阁办公室投资安全部国务部长:电池将在我们的能源转型和到2050年成功实现净零排放的能力中发挥至关重要的作用。高容量和可靠的可充电电池是许多设备、运输方式和不断发展的能源生产能力的关键组成部分。此次发布为英国第一个电池战略,以及先进制造计划,包括政府承诺为汽车行业提供超过20亿英镑的新资本和研发资金,支持零排放汽车、电池和供应链的制造和开发,支持时间为5年。英国政府的愿景是,到2030年,让英国拥有具有全球竞争力的电池供应链,以支持经济繁荣和净零转型。牛津大学在20世纪70年代的研究使锂离子电池成为可能。但是今天,大多数工业可充电电池都是在东亚制造的,鉴于该行业发展的重要性及其在确保我们经济安全方面的关键作用,英国和其他工业化国家正在应对这一挑战。该战略汇集了政府在支持电池行业发展方面的相关活动,阐明了行业愿景,实现愿景的承诺,并为我们未来与行业的合作确立了框架和优先事项。电池战略描述了英国将如何建立相对优势,扩大新兴供应链,并继续确保国际投资。英国经济面临的机遇是巨大的。全球对电池的需求,尤其是锂离子电池,将伴随着包括电动汽车在内的节能产品需求的增长。就在去年,劳斯莱斯(Rolls Royce)的电池动力飞机“航空精神”(Spirit of Aviation)被加冕为世界上最快的全电动汽车。为生产电池,需要锂、钴、镍和石墨等关键矿物,这些矿物都是在英国从康沃尔到林肯郡采购或加工的。在全球需求不断增长之际,为了加强我们的矿产供应链,英国政府已采取果断行动,加快国内能力,扩大我们的关键矿产伙伴关系,同时利用我们在国内和海外关键矿产方面的独特优势。电池产业的成功将成为就业和地区经济增长的重要来源,支持政府的升级议程到2040年,满足国内需求的电池行业可能会雇佣10万人,其中大部分可能位于伦敦和东南部以外。英国已经在支持企业利用绿色经济的增长。正在桑德兰建设的AESC集团超级工厂——AESC英国2号工厂——和塔塔宣布建设的新超级工厂将共同创造5000多个就业岗位,并将英国未来的年生产能力提高到估计的52GW。此外,日产刚刚宣布,在2011年宣布的10亿英镑投资的基础上,将在桑德兰再投资20亿英镑,开发两款新的电动汽车车型。这是对英国又一次重大的信任投票。英国设定了最雄心勃勃的目标来减少碳排放。为了成功实现这一目标,我们将在激烈的海外竞争中为持续的行业投资创造和保持有利条件。英国政府承诺继续投资英国电池制造业。这一战略建立在我们令人印象深刻的有针对性的政府支持的记录之上,通过电池生态系统带来了一系列投资。先进推进中心(APC)由政府和汽车委员会于2013年启动,旨在为低碳汽车的新供应链释放私人投资。政府和工业界已通过APC承诺约14亿英镑,以加速具有重要战略意义的新兴汽车技术的开发和商业化,包括电池。自2017年以来,法拉第电池挑战赛已经获得了5.41亿英镑的资金,其目标是通过推动从实验室到工厂的整个电池供应链的创新,使英国成为电池科学超级大国。新的AESC超级工厂目前正在桑德兰建造,即AESC英国2号工厂,初始产能为12GWh,将带来1000多个新工作岗位,并建立在英国在该地区近12年的电池生产基础上。作为捷豹路虎品牌电气化的一部分,塔塔集团还宣布建设一个新的超级工厂,每年将生产40GWh的电池,并将创造多达4000个新工作岗位。投资于伦敦和西米德兰兹郡正在建设的尖端电池回收设施。英国将继续投资电池行业,确保电池制造供应链的弹性,并消除投资壁垒。执  行  概  要电池是现代工业化经济中必不可少的产品,主要用途包括个人和商业运输以及电网规模的电池储能系统(BESS),支撑着英国发展创新防御能力的能力。随着电池变得更轻、更小、更高效,航空航天、铁路和海洋等部门有望增加对电池技术进步的使用。目前的电池生产具有复杂的价值链,跨越多个大洲,严重依赖东亚。像大多数国家一样,英国目前通过进口来满足其对电池及其组件的大部分国内需求鉴于电池是许多现代技术的重要组成部分,确保对电池价值链的投资对经济安全非常重要。未来几十年,全球对电池的需求预计将急剧上升,英国认为,其在创新、初创企业、汽车制造业方面具有独特的地位、优势:创新:英国在电池化学优化的研发(R&D)方面发挥着重要的全球作用,我们拥有世界一流的研究基地。在工业电池的研究质量方面,英国排名世界第三。初创企业:英国拥有领先的电动汽车(EV)电池初创生态系统,企业价值在欧洲排名第二,在全球排名第四。汽车制造业:英国汽车制造业排名第二,产值在欧洲最高,年营业额达700亿英镑,全国有16.6万人从事于汽车制造业。到2040年,英国预计支持国内电动汽车需求的电池产业将雇佣10万人,其中3.5万人从事电池制造,6.5万人从事电池供应链,涉及采矿、加工、制造以及回收。企业已经在英国电池供应链上进行了大量投资。包括塔塔集团投资40亿英镑建设欧洲最大的超级工厂之一,以及日产和AESC在桑德兰建立电池和电动汽车制造中心的新投资。此外,日产还将在桑德兰再投资20亿英镑,开发两款新的电动汽车车型。在此基础上,英国将使电池开发和电池技术处于最前沿,确保该行业的安全和可持续。愿景政府的2030年愿景是让英国拥有具有全球竞争力的电池供应链,以支持经济繁荣和净零转型。在蓬勃发展的电池创新生态系统的支持下,英国将成为可持续设计、制造和使用方面的世界领导者。目标英国电池的战略是基于设计(Design)-构建(Build)-可持续(Sustain)的方法:设计(Design):以英国世界领先的研究和创新为基础,设计和开发更小、更轻、容量和价值更高的未来电池。A. 持续支持电池价值链创新;B. 探索创新融资机制,支持规模扩大;C. 保持严格的电池安全和产品标准,以支持增长并保护工人和消费者。构建(Build):构建电池供应链,与英国国内行业和国际合作伙伴密切合作,确保英国电池制造供应链的弹性,以支持英国强劲的国内增长和繁荣的出口市场。D. 加强英国供应链的韧性,包括通过汽车转型基金和英国关键矿产战略;E. 在广泛的国际合作基础上,与合作伙伴共同开拓新市场;F. 继续支持高耗能产业,加快能源并网;G. 确保改革行动的规划和许可将有利于新兴的电池行业。可持续(Sustain):通过相应的法规支持,推动整个供应链(从原材料到生命周期结束和回收)的投资,使行业蓬勃发展和可持续发展。H. 确定并促进电池行业所需的技能;I. 与国际伙伴就绿色贸易开展合作,减少贸易壁垒;J. 探索促进增长的监管和行业标准,以激励对循环经济的投资。该战略还以英国的相对竞争力为基础,列出了新兴增长领域优势-蓬勃发展的汽车工业,世界一流的创新基地,以及近期商业投资。如何实现这一战略将使政府致力于探索一系列政策选择,以实现英国政策的优先事项,具体来说:1. 为零排放汽车、电池及其供应链提供有针对性的支持,包括在汽车转型基金和先进推进中心的基础上,在至2030年的五年内提供超过20亿英镑的新资本和研发资金;2. 为大规模、长期提供持续、一致和有针对性的支持研究和创新活动,从早期到后期,跨应用和电池供应链的关键领域;3. 额外投资3800万英镑,以加强英国电池工业化中心发展设施,增强了其在新领域的研发能力化学和未来技术,这建立在我们在锂离子解决方案方面的专业知识基础上,并使新兴创新能够扩大规模;4. 投资1200万英镑在先进材料电池产业化中心,一个新的西米德兰兹郡和东北部的世界级电池材料工厂规模扩大到弥合实验室研究和商业生产之间的差距;5. 向20个竞赛获胜者投资1100万英镑,开发电池价值链上的技术,如人工智能和数字工具,以提高电池性能,未来技术,如锂金属阳极和钠离子电池,以及改进的回收技术;6. 探索机会,推动领先的电池和电动汽车制造商在英国建立研发中心;7. 探索新的金融机制来支持电池行业的初创企业,包括通过公共/私募股权投资和政府种子基金;8. 在谈判新的自由贸易协定时,扩大关键矿产贸易的市场准入,促进供应链的高国际标准;9. 通过新的和现有的论坛探索电池国际合作的选择,并确保该部门制定实用的、广泛采用的国际标准,并确保现有标准与技术发展保持同步;10. 创造一个欢迎外国投资的环境,同时保护我们的国家安全,根据《国家安全与投资法》逐案评估对电池制造业和更广泛能源领域的投资;11. 与业界、能源监管机构(Ofgem)和网络公司合作,提供加快连接时间表所需的行动,包括战略投资、高效灵活的网络容量管理,以及适合未来的连接流程;12. 确保制造技能培训和教育得到高质量和雇主主导的技能体系的良好支持。与学术界和产业界紧密合作,确定需求最大的领域,推广最佳实践,以建立包容性的人才储备;13. 通过环境部发布咨询和证据征集,食品和农村事务,尽早在2024年与地方自治政府合作,重点是提高电池的收集率,并鼓励所有电池类型和化学物质的报废管理的最佳实践,Defra将与整个供应链合作,考虑对整个生态系统进行监管;14. 在符合我们的国家利益和实现我们期望的政策目标的情况下,与我们最密切的贸易伙伴一起影响和采用再利用、重新利用和回收的国际标准;15. 继续召集电池战略工作组,就战略的实施、供应安全的新风险以及英国政府的机遇提供建议。第一部分:背景1.为什么电池对于英国来说很重要?电池是现代工业化经济中必不可少的产品,近年来重要性日益增强,因为电池是许多将实现向净零排放过渡的技术基础。电池是个人和商业运输的重要组成部分,包括混合动力和全电动汽车、公共汽车、货车和卡车。电网规模的电池储能系统(BESS)使我们能够更灵活地使用电力,并以经济有效的方式使能源系统脱碳。随着电池设计、制造、运输和部署方面的技术和创新的发展,其他应用的发展也将随之发展。电池对英国的国家安全也很重要,支撑着英国发展创新国防能力的能力——包括通信系统、战斗机和核潜艇。如图1所示,英国已经在电池领域拥有了相当大的能力,包括一个完全运行的超级工厂,输出功率为2GWh。对英国电池制造业的投资正在增加,包括AESC集团在桑德兰新建的超级工厂——AESC英国2号工厂,以及塔塔集团宣布建设新的超级工厂,共同创造5000多个就业岗位,并将英国的产能大幅提高到估计的52GWh。在此之前,英国进行了大量的研发投资,包括2013年建立的先进推进中心(APC),汇集了14亿英镑的联合工业和政府研发先进推进项目,以及2017年的法拉第电池挑战,为英国电池工业化中心(UKBIC)提供了5.41亿英镑的资金。 图1. 英国电池生态系统能力地图英国也在电动汽车(EV)制造方面做出了重大的新承诺:• 捷豹路虎计划在未来5年内投资150亿英镑,以加速在英国的电气化之路;• 日产与AESC合作,正在桑德兰建立一所新的电动汽车制造中心;• 宾利宣布投资25亿英镑,到2026年在克鲁生产首 批电动汽车;• 宝马宣布投资6亿英镑,从2026年开始在考利生产下一代纯电动MINI;• Stellantis于2023年9月开始在其埃尔斯米尔港工厂生产沃克斯豪尔、欧宝、菲亚特、标致和Citroën电动货车,此前在政府支持下获得了1亿英镑的投资。这些公告突显了业界对投资英国电池生态系统的信心。但国际竞争意义重大,尤其是在美国《通胀削减法案》(Inflation Reduction Act)和欧盟《绿色交易产业计划》(Green Deal Industrial Plan)出台之后。这在“证据呼吁”中得到了反映,一些受访者认为,其他国家的较高补贴是英国投资的主要障碍。确保对电池价值链的投资对经济安全至关重要。英国目前通过进口来满足国内大部分电池及其组件的需求。与大多数国家一样,英国目前依赖中国作为所有应用锂离子电池的最大进口来源。电池产业发展将继续受到国际市场的推动,因此英国的电池战略将灵活应对不断变化的全球市场和机遇。英国在影响标准和获取不断增长的电池需求的市场份额方面处于有利地位。我们的重点和目标集中在建立我们的比较优势,扩大我们的新兴供应链,并确保国际流动投资。2.电池对于英国的机会的规模有多大?随着全球对绿色产品和为其提供动力的电池的需求不断增加,英国经济面临着重大机遇特别是,全球向电动汽车的过渡将在未来十年乃至更长时间内继续推动电池需求。全球向电动汽车的过渡意味着锂离子电池预计将在未来十年主导可充电电池市场,到2030年,全球约70%的锂离子电池需求将来自乘用电动汽车,其余来自电动公交车、消费电子产品、电网固定存储和商用电动汽车。从开采到回收,锂离子电池的价值每年可以看到全球需求增长30%以上,到2030年达到4000多亿美元的价值和4.7 TWh的市场规模。政府制定了到2035年所有新车零排放的规定,为制造商提供了明确的规定,同时保护了英国的就业机会。预计英国电池制造能力的年需求将超过100GWh,以私家车及轻型商用车(lcv)为主,英国将需要近200GWh的容量来满足需求,用于私家车、商用车、重型货车、公共汽车等的电池,图3显示了全球需求将如何快速增长,直至2030年达到超过3500吉瓦时,2035年超过5500吉瓦时,同样以私家车为主。电池将使我们能够以更灵活的方式使用能源,通过帮助平衡系统,最大限度地利用可再生能源,随着电池变得更轻、更小、更高效,航空航天、铁路、船舶和国防部门有望增加对这些技术进步的使用。英国电动汽车产量占汽车总产量的比例将从2019年的3.4%上升到2025年的9.5%。汽车制造商和贸易商协会(SMMT)预测,到2030年,英国汽车行业的电动汽车和货车年产量将增加10倍,从7.4万辆增加到75万多辆,价值1060亿英镑。法拉第研究所(Faraday Institution)预测表明,电动汽车生产到2030年将达到140万,最多将达到近180万。3.技术创新和市场进化如何发展?与其他净零排放推动者一样,电池是一项快速发展的技术,也是许多研究的来源。电池领域有可能变得高度多样化,不同类型的电池根据其关键特性用于不同的应用,包括尺寸(体积能量密度)、重量(重力能量密度)、寿命、以及功率性能。目前大多数电动汽车使用的锂离子电池采用磷酸铁锂正极,该类电池更便宜,能量密度更低,因此它们大多用于短途、低价的电动汽车,大多数磷酸铁锂电池都是在中国制造的,中国的研究重点是提高电池的性能。采用镍锰钴(NMC)配方的锂离子电池价格更高,但体积更小、重量更轻,并具有更长的续航里程。随着美国和欧洲制造能力的提高,这些电池主要用于性能更高的汽车,研究人员正在探索减少正极中钴含量的方法,主要是由于成本上升和供应链安全问题。锂离子电池及其替代品的进步为其他应用和领域的电气化创造了机会。然而,有一些相互竞争的力量会影响市场的发展:1.  巩固:锂离子电池可能会经历进一步的改进,在不久的将来扩大其普及范围。这可能导致电池市场整合,只有少数应用偏离趋势。2. 专业化:随着当前这一代锂离子电池接近其最大技术极限,一些评论员预计会有更激进的变化,并认为下一代技术可能会创造专业化的机会,更多的电池技术将服务于行业内外的细分市场。下一代电池技术包括:钠离子电池、锂硫电池、固态电池、金属-空气电池。4.关键矿物的作用是什么?一个强大的国内电池制造工业基础需要安全、有弹性和多样化的供应链。制造电池需要锂、钴、镍和石墨以及其他关键矿物。然而,快速增长的需求不仅使供应链紧张,而且需要时间和资本投入。此外,电池供应链复杂而不透明,往往集中在特定的国家,并且市场动荡,充满了环境、社会和治理问题。这就是为什么政府要采取果断行动,加快国内能力建设,与国际伙伴合作,扩大国际市场。关键矿产战略,提出了提高关键矿产供应链的弹性的方法,以保护英国工业现在和未来,实现我们的清洁能源转型,并保护国家安全和国防能力;关键矿物质更新,提出了全新的提供具有弹性的关键矿物供应链的方法,政府承诺确保英国工业关键矿物的长期供应能够持续。此外,即将出台的英国关键进口和供应链战略将制定政府计划加强关键部门的供应链弹性。政府寻求鼓励可持续的联合王国关键矿物生产和加工。英国在国内外关键矿产领域拥有独特优势,包括矿产和采矿专业知识、研发、金融和标准,是全球矿业巨头的所在地。利用其外交、贸易和发展关系,英国正在参与为关键矿产(包括用于制造电池的矿产)建立新的弹性全球供应链。从地下寻找和提取关键矿物越具有挑战性,就越需要充分利用已在流通中的矿物。随着电池达到其经济寿命的终点,有必要进行维修、重新利用、再利用和回收。化工行业将在回收和回收有价值材料、提高环境可持续性和减轻初级供应压力方面发挥重要作用。第二部分:英国的方法英国愿景和目标鉴于未来几年对电池的高需求预测,企业正在英国电池供应链上进行大量投资。2023年,已经为英国确保了52GWh的计划产能,超过了2030年需求的一半。最近的公私投资包括塔塔集团投资40亿英镑建设欧洲最大的超级工厂之一,以及日产和AESC在桑德兰建立电动汽车制造中心的新投资。英国在这些投资和我们的比较优势上处于有利地位,包括:1. 电池研究专长,其中英国的研究质量在世界上排名第三,在钠离子电池方面处于领先地位;2. 领先的电动汽车电池启动生态系统,企业价值在欧洲排名第二,全球第四;3. 汽车制造业,年营业额达700亿英镑,在欧洲排名第二,在全国拥有16.6万名员工。为了巩固这些优势,英国的战略是基于设计-构建-可持续的方法:设计:设计和开发未来的电池,更小,更轻,并提供以英国世界领先的研究和创新为基础,提高能力和价值;a. 持续支持电池价值链创新;b. 探索创新融资机制,支持规模扩大;c. 保持严格的电池安全和产品标准,以支持增长并保护工人和消费者。构建:与我们的国内行业和国际合作伙伴密切合作,确保英国电池制造供应链的弹性,以支持我们强劲的国内增长和繁荣的出口市场。d. 加强英国供应链的弹性,包括通过汽车转型基金和英国关键矿产战略;e. 在广泛的国际合作基础上,与同伴一块开拓新市场;f. 继续支持能源密集型产业,加快能源并网;g. 确保改革行动的规划和许可将有利于新兴的电池行业。可持续:通过相应的法规支持,推动整个供应链(从原材料到生命周期结束和回收)的投资,使行业蓬勃发展和可持续发展。h. 识别和促进电池行业所需的积能;i. 与国际伙伴合作开展绿色贸易,减少贸易壁垒;j. 探索促进增长的监管和行业标准,以激励对循环经济的投资。1.设计Design英国在引领世界和改变世界的创新方面有着悠久的历史。从蒸汽机和电话到万维网和牛津阿斯利康疫苗,英国丰富的创新遗产塑造了现代世界。这些创新背后的驱动力是英国强大的研究基础,在许多领域一直名列前茅。事实上,牛津大学在20世纪70年代的研究使锂离子电池成为可能。英国还拥有世界上最 具创新性和开放性的金融服务行业之一,伦敦在全球绿色金融指数中排第一。伦敦证券交易所是世界上最国际化的资本市场之一,也是国际公司和国际投资者的首要选用目的地。利用这些优势,英国将设计并开发未来的电池,通过以下方式:a. 持续支持电池价值链的创新;b. 探索创新融资机制,支持规模扩大;c. 保持严格的电池安全和产品标准,以支持增长并保护工人和消费者。在电池化学方面的研究,英国在研究和专利产出方面位居全球前五名,固态和正极研究是英国的特殊优势,同时还有越来越多的初创企业和在股权投资方面的相对强势地位,特别是在下一代负极方面。英国在固定存储应用的钠离子电池方面也具有显著的优势,有可能在其商业化和工业化中发挥主导作用。政府正通过一系列计划推动创新,以支持当前的应用和未来电池技术的发展。包括:1. 法拉第电池挑战赛(FBC)旨在使英国成为一门科学超级电池。自2017年以来,该公司已获得5.41亿英镑的资金,用于推动供应链实体中从实验室到工厂的全链条创新。法拉第Battery Challenge是UKRI(英国研究与创新)挑战基金。该计划由两个主要的交付合作伙伴创建,目前得到支持:a. 法拉第研究所在提供应用启发的研究项目方面处于领先地位。它汇集了27所英国大学,85个行业合作伙伴和500多名研究人员,涉及10个主要项目,涵盖当前和下一代电池技术。b. 英国电池产业化中心(UKBIC)是英国的国家制造业发展中心,在其20,000平方米的世界知名平台中提供开放的基础设施以及制造和扩大规模的技能。UKBIC在支持英国电池技术的技术开发和降低商业化风险方面发挥着关键作用,帮助消除企业扩大规模和投资的障碍。2. 先进推进中心(APC)成立于2013年,已获得超过14亿英镑的行业投资和政府拨款,以帮助汽车行业应对政府和汽车委员会确定的脱碳挑战。APC由商业和贸易部资助,与汽车行业和学术界合作进行后期合作研发项目,以加速技术的工业化。APC最近宣布了8690万英镑的政府和行业资金,用于开发尖端的电动汽车技术,包括豪华电动汽车平台、锂精炼和固态电池制造项目。3. 汽车转型基金(ATF)于2020年首次宣布,使英国能够确保许多重要的原始设备制造商(OEM)和供应链投资。这加速了英国的电气化之旅,行业在对内投资方面设定了雄心勃勃的目标。ATF的资金支持电动汽车供应链上的公司,包括电池、电力驱动单元、燃料电池系统等技术。4. 华威制造集团(WMG)的能源创新中心和工艺创新中心是高价值制造(HVM)弹射器的一部分,分别为研发过程和电池材料开发、扩大规模和回收支持提供国家设施。这两个中心最近获得了1200万英镑的资金,用于先进电池材料创新设施,这将允许新型活性材料和固态电解质的合成、放大、配方和验证。政府支持英国制造业的其他例子,包括2021- 2022年价值17亿英镑的研发税收抵免,为2万多家公司贡献了超过110亿英镑的研发支出96英国拥有世界领先的电动汽车电池启动生态系统之一,企业价值在欧洲排名第二。97政府为汽车行业提供了长期支持,并建立了全球公认的“从研究到制造”的能力,从早期研究到中期开发,再到后期研发,提供资金作为商业化的启动平台。政府致力于提供具有国际竞争力的研发税收减免。经过协商,目前的研发支出抵免(RDEC)和中小企业(SME)计划将从2024年4月起合并,简化系统,为英国公司推动创新提供更大的支持。此外,在合并后的计划中,亏损公司的税率将会降低。政府也在改变对研发密集型中小企业的额外支持。在2024年4月1日或之后开始的会计期间,强度门槛将从40%降至30%,使大约5000家额外的中小企业有资格获得更高的减免率,并将引入一年的宽限期,以确保低于30%强度门槛的公司将继续获得减免。总的来说,2023年秋季声明宣布的变化将在2028-29年之前每年提供2.8亿英镑的额外救济,以帮助推动英国的创新。大学衍生企业是我们最具创新性的企业之一,对英国经济发挥着极其重要的作用。为了利用这一优势,政府正在接受分拆独立审查的所有建议,并制定如何实施这些建议。几所大学和投资者已经认可了审查的建议,政府将提供2000万英镑用于一个新的跨学科概念验证研究资助计划,以帮助我们大学的潜在公司创始人展示他们的研究的商业潜力。英国在汽车研发和创新方面取得成功的关键是资金的确定性,为行业合作伙伴提供了信心,他们将在整个产品开发周期中获得支持,从图纸到市场。这种协调和有针对性的方法帮助英国在下一代零排放汽车技术和未来移动解决方案的发展中处于领先地位,为未来的净零排放汽车行业提供了一条途径。汽车制造商和主要供应商是领先的合作研发项目,由中小企业技术开发人员和来自全球领先大学和研究机构的学者提供专业知识支持。在2023年秋季报告中,政府宣布在汽车转型基金和先进推进中心研发项目的基础上,到2030年的五年内,将提供超过20亿英镑的新资本和研发资金。这将释放对零排放汽车制造的投资,包括超级工厂和更广泛的供应链。将支持具有重要战略意义的零排放汽车技术的研发和商业规模的扩大。英国汽车行业继续大力投资研发,以过渡到零排放的未来。2020年,汽车行业在研发方面投入了29亿英镑,占当年英国企业研发总支出的6.6%包括福特(Ford)、捷豹路虎(JLR)和日产(Nissan)在内的领先汽车制造商都在英国建立了大量的研发中心和业务。新的市场进入者,如Polestar,也已经建立并扩大了他们的研发业务,以利用英国世界知名的汽车工程专业知识。除了电动汽车之外,用于电网平衡的储能领域在全球和国内的需求预测都在不断增长如图6所示,到2030年,需求将增加到近10GWh,到2035年将翻一番,达到20GWh。政府通过创新竞赛支持BESS的发展,例如最近的长时间储能示范(LODES),为初创企业提供了6900万英镑的资本资金,并对新型电池技术持开放态度。图6. 英国固定储能年度需求预测 (GWh/年)英国在航空航天应用电池的开发方面也处于领先地位。航空航天技术研究所(ATI)领导了一项耗资35.8亿英镑的计划,该计划到2025年由政府和工业界共同资助,旨在支持世界级的可持续飞行创新研发ATI与企业和学术界密切合作,制定技术路线图和战略,以加速航空航天电气化,并保持英国在全球航空航天市场的竞争力。在2023年秋季声明中,政府宣布将为航空航天部门提供9.75亿英镑,作为我们45亿英镑制造业资金计划的一部分,以确保英国作为全球航空航天生产中心的地位。2023年3月,垂直航空航天公司从ATI获得了1400万英镑的资金,用于在其专门的电池研发设施垂直能源中心开发前沿电池技术。该项目将提高Vertical公司电池系统的核心能力,提高回收效率,并扩大其在其他市场的使用范围此外,在2021年,劳斯莱斯的“创新精神”飞机以345.4英里/ 109的全电动飞行速度创造了新的世界纪录该项目耗资690万英镑,由ATI共同出资340万英镑,110人设计、制造并飞行测试了一种高性能的电动动力系统,配备了6000块电池。跨行业的电池创新对于创造支持英国电池产业所需的研究和供应链开发的临界质量是必要的,在具有引人注目的经济或战略案例的新兴领域推动技术领先地位。英国将继续为大规模、长期的研究和创新活动提供持续、一致和有针对性的支持,从早期到后期,跨越电池供应链的应用和关键领域,以确保英国的电池生态系统继续蓬勃发展。其中包括20亿英镑的新资本和研发资金,用于零排放汽车、电池及其供应链,为期五年,直至2030年。将投资5000万英镑,从研发到产业化,发展英国的世界级电池能力。我们将加强UKBIC的开发设施,提高其在新化学和未来技术方面的研发能力,建立我们在锂离子解决方案方面的专业知识,并使新兴创新能够扩大规模。我们还将投资于一个先进材料电池产业化中心,这是一个位于西米德兰兹郡和东北部的新的世界级电池材料规模化设施,以弥合实验室研究和商业生产之间的差距。将向20个竞赛获胜者投资1100万英镑,用于开发整个电池价值链的技术,如人工智能和数字工具,以提高电池性能,未来技术,如锂金属阳极和钠离子电池,以及改进的回收技术。这使得法拉第电池挑战赛自2017年以来的总预算达到6.1亿英镑。将探索机会,推动领先的电池和电动汽车制造商在英国建立研发中心。这些中心在区域和全球产品开发以及为扩大业务规模提供合作和市场机会方面发挥着重要作用。政府致力于建立一条技术管道,使英国的制造业保持竞争力和面向未来的能力。获得扩大规模融资(Access to Scale-Up Finance)英国创业生态系统有一半以上的价值集中在2015年以后成立的公司,这是在英国扩大这些科技初创企业规模的重要机会。会议还强调了拥有一整套创新融资选择的重要性,包括为成熟和成长中的公司提供基础投资和担保。通过英国商业银行(BBB)、英国基础设施银行(UKIB)和英国出口金融(UKEF)提供政府支持的融资选择,帮助英国公司发展和扩大业务。英国商业银行与市场合作,并通过市场为小企业提供融资和信息渠道。他们收集市场洞察力,利用证据来确定市场差距,并以商业思维的方式解决这些差距。在这样做的过程中,他们寻求利用私营部门资本和政府资金来增加他们对小企业的影响。BBB提供广泛的金融课程,每个课程都旨在解决特定的市场失灵,同时帮助改善小型企业的融资渠道。几个BBB计划正在帮助英国建立电池供应链,支持电池设计和制造商亚历山大技术公司等公司。英国基础设施银行投资于能够产生财务回报的项目,随着时间的推移吸引大量私人资本,并实现其应对气候变化和促进区域和地方经济增长的一个或两个战略目标。它提供项目和企业融资,并可以投资于整个资本结构,包括债务、债务担保和股权产品。9月,英国联合投资银行发布了一份战略更新,列出了其短期BESS的报价,包括一项夹层贷款产品,旨在增加愿意向这些项目提供贷款的银行数量英国投资银行还致力于支持长期储能市场的发展,包括承担比私人投资者更大的风险,以帮助确保首个项目的交付。此外,UKIB还投资于电池制造和关键矿物供应链的项目。例如,2023年8月,英国联合投资银行宣布对康沃尔锂公司进行2400万英镑的股权投资。英国投资银行宣布提供6000万英镑贷款,支持太平洋绿色公司开发一个新的249MW/374MWh电力存储园区,该园区一旦建成,将成为该国最大的独立电池存储项目之一。英国出口金融公司是英国的出口信贷机构,提供贷款、担保和保险,帮助英国出口增长。迄今为止,包括JLR117和Ford118在内的英国汽车公司已利用UKEF的营运资金贷款担保,帮助他们向电动汽车制造转型。UKEF的担保可以帮助汽车供应链的其他部分获得融资,以刺激英国现有和未来的出口。UKEF还为中小企业提供营运资金支持,帮助他们发展业务并获得新的出口合同。在这个快速增长的行业中,资本是国际流动的,英国在竞争激烈的监管和补贴环境中运作。政府已经发布了哈林顿勋爵关于我们吸引外国直接投资方法的评论,以及2023年秋季声明,原则上回应并接受了他的主要建议。将成立一个新的部长级投资小组,负责推动政府在投资方面的雄心。这将得到额外资源和改进的投资办公室工具包的支持,使其能够向具有战略重要性的投资者提供世界级的礼宾服务。想要获得成功,则需要通过政府支持的可预测、可持续的支助方案,鼓励对大型资本项目的投资。商贸部将与公共财政机构合作,让企业和投资者参与进来,确保公共投资与重要的私人融资相结合。政府致力于抓住机遇,使英国成为世界绿色金融的领导者。图7. 英国电池补助资金支持生态系统电池安全随着电动滑板车和电动自行车的非工业电池事故和不幸死亡人数的增加,人们对锂离子电池的安全性越来越感兴趣。目前的证据并不表明电动汽车比汽油或柴油道路车辆更容易发生火灾,而且,虽然锂离子电池的使用正在增加,但故障的频率仍然很低然而,对电池的需求和使用的增加意味着对其安全性的更多关注。在“证据呼吁”中,安全成为受访者最关心的问题,他们指出,尽管行业已经做出了相应的反应,但据报道,地方当局仍在寻求更大的消防安全措施。在整个政府中,一项紧急工作计划正在由包括商贸部、产品安全和标准办公室、内政部及运输部在内的关键部门开展,以了解火灾事件发生的原因,并提供正确的政策和监管干预措施来解决安全风险。政府人员与包括电气安全第一、消防和救援服务、国家消防队长委员会和伦敦消防队在内的利益相关者——包括他们的科学顾问进行了接触。英国拥有涵盖各种电池的强大健康、安全和监管框架。在整个政府中,电池安全和监管执法问题的工作仍在继续,包括海事和海岸警卫队(MCA)、国家消防局局长委员会、国家警察局长委员会、健康与安全执行局(HSE)等。影响电池标准化的技术活动是正在进行的工作的一个关键领域,该工作由英国标准协会(BSI)领导。在2019-2021年期间,BSI牵头开展了法拉第电池挑战赛的标准计划,吸引了来自OEM、学术界、政府、消防专家和行业协会的一系列行业利益相关者。他们的努力产生了一份标准概览文件、关于健康、安全和环境考虑的三项公开规范(PASs)、关于锂离子电池安全储存的基础文件以及未来标准和标准采用活动的战略路线图该文件解决了在整个电池生命周期中对火灾风险管理进行详细和系统指导的需求。BSI继续与英国电池制造业合作,并参与各种国际技术委员会活动。大型电池制造和回收设施可能由于危险化学品的存在而构成风险,这可能意味着它们必须遵守COMAH(2015年重大事故危险控制条例)健康与安全执行局(HSE)主管当局合作伙伴可检查COMAH范围内的场所是否符合规定。在具有挑战性的地点(如海上或矿山)使用的电池可能会带来更高的风险,HSE需要额外的措施,包括详细的风险评估和考虑适当的缓解措施,以预防、检测和响应电池故障。政府还成立了一个由行业主导的电力储存健康和安全治理小组,以确保随着行业的发展和电力储存部署的增加,一个适当、强大和面向未来的健康和安全框架得以维持。至关重要的是,英国继续支持对新兴电池化学物质的安全影响以及管理不当的后果的研究。2021年,法拉第研究所启动了安全电池研究计划,旨在了解电池故障的原因,调查导致不利影响的化学过程,并开发提高电池安全性和可靠性的新工具。除了广泛使用电池的产品的安全性外,证据呼吁回应强调了英国继续投资于生产安全的必要性,包括第一次生命结束的处理,这就要求企业投资于专业技术技能,以处理电动汽车电池组以及安全储存、运输和处理废电池。英国拥有专业知识和庞大的劳动力储备(整个制造业有260万劳动力),可以在电池技术(包括安全技术)方面进行技能再培训和技能提升。《工作场所健康与安全法》规定雇主有法律责任管理雇员和其他任何可能受其工作活动影响的人的风险,并制定改进的工作方式。政府将继续优先开展跨部门工作,研究产业规模电池的持续安全性。2.构建Build电池行业是增长最快的清洁能源行业之一,由于英国在研究和汽车制造方面的相对优势,因此处于获得回报的有利地位。政府致力于使英国成为世界上最适合建设和投资的地方之一。在《2023年秋季财政报告》中,政府宣布将把工厂和机械投资的全部费用固定下来,通过允许企业在应税利润中冲销全部成本来支持企业的投资和增长。这一重大改革使英国的工厂和机械资本补贴制度成为世界上最慷慨的制度之一。根据通过“证据呼吁”收到的回应,我们将建立电池行业,确保英国电池制造供应链具有弹性,并通过以下方式消除投资障碍:a. 加强英国供应链的韧性,包括通过汽车转型基金和英国关键矿产战略;b. 在广泛的国际合作基础上,与合作伙伴共同开拓新市场;c. 继续支持高耗能产业,加快能源并网;d. 确保改革行动的规划和许可将有利于新兴的电池行业。2.1供应链全球电池需求的快速增长和其他净零支持技术正在给全球上游(关键矿产)和中游供应链带来压力。电池生产所需的许多资源和关键投入物高度集中,这增加了供应链的脆弱性,加剧了挑战。政府已经在采取行动,确保关键货物的安全,并在国际供应链中建立回弹性。还与国家保护安全局和特许采购与供应学会合作,制定并出版了一套指导材料,帮助企业更好地了解供应链,管理风险和未来的冲击。(1)上游矿产到2030年,英国对关键矿产的需求将大幅增加。根据英国关键矿产情报中心(CMIC)在2022年的估计,到2030年,英国的电池制造商每年可能需要约15,000吨锂、90,000吨镍、11,000吨钴、10,000吨锰和135,000吨石墨。图8所示为英国-NMC情景。图8. 预估到2030年英国对电池矿产的年需求量预计这些电池矿物将出现供应短缺。未来对关键矿物的需求取决于电池化学成分、能量密度、电动汽车市场、关键矿物成本和技术进步的发展,因此,可能会出现多种情况。图8还显示了另外两个场景,以突出这种不确定性。英国NMC/LFP情景模拟了NMC电池产量的50%和LFP电池产量的50%的转变,后者不需要镍、钴和锰。APC-NMC-811方案基于APC对汽车生产的预测,并假设生产的所有电池都是镍含量高(80%)的NMC电池。由于APC只考虑了对电动汽车电池的需求,因此,由于总假设产量的差异,这些结果低于英国NMC的设想。为了应对这些挑战,英国的《关键矿产战略》(Critical Mineral Strategy)列出了政府的计划,以加速国内能力的增长,与国际伙伴合作,加强国际市场,使其更加敏感、透明和负责任。政府为发展国内采矿能力的公司提供直接支持,其中汽车转型基金发挥了关键作用。英国基础设施银行还为一些重大项目提供了支持,这些项目加强了我们获取关键矿产的渠道。2023年8月,英国联合投资银行宣布对Cornish Lithium公司的Trelavour硬岩锂提取项目进行2400万英镑的股权投资这是一项高达1.68亿英镑的潜在第二阶段融资计划的一部分,该计划旨在改善英国国内用于制造电动汽车电池的锂供应。除了建设国内能力外,政府正在努力通过国际合作加强全球关键矿产供应链的复原力。英国政府已与澳大利亚、加拿大、日本、哈萨克斯坦、沙特阿拉伯、南非和赞比亚等7个国家签署了国际重要矿产协议,以帮助实现供应链多元化,提高英国的供应安全。每项协议都利用了英国在矿业服务、金融和研发方面的优势,并寻求建立高环境、社会和治理标准。然而,在有足够的科学证据来评估深海采矿活动对海洋生态系统的潜在影响,以及国际海底管理局(ISA)制定并采用了强有力的、可执行的环境法规、标准和指导方针之前,英国将不会赞助或支持颁发任何深海开采许可证。2023年10月30日,一项支持暂停颁发深海采矿开采许可证的公告发布。在谈判新的自由贸易协定时,我们将扩大关键矿产贸易的市场准入,推动供应链高标准。政府正在与英国矿业、矿业金融和金属贸易界合作,以促进和鼓励更多的私营部门资本投资于价值链上的关键矿产项目。这有助于将英国定位为负责任的矿业金融的全球中心。英国还利用与国际合作伙伴的接触,通过贸易代表团促进和确保英国公司在海外的机会。此外,我们正在评估在关键矿物方面进一步提供资金支持的必要性,并考虑如何解决已查明的任何差距的备选办法。这包括评估UKEF在需要融资和与出口有明确联系的地方可以发挥的作用。关于政府的国际方针的进一步资料载于国际合作部分。(2)中游在进入电池制造过程之前,关键矿物需要首先经过转化,转化为正极和负极的活性材料。目前,中国是世界上主要的关键矿物精炼国家,其中包括在中国没有国内来源的矿物。中国分别加工了全球57%和65%的锂和钴,生产了全球69%的正极活性材料。在后者中,只有5%的全球供应是在东亚以外生产的。尽管中国从美国和英国进口了85%用于合成石墨生产的针状焦炭原料,但中国生产了全球几乎100%用于负极的合成石墨。考虑到正极和负极构成了电池的大部分价值,需要有限考虑建立英国的产业链及前驱体供应链。为了进一步支持电动汽车电池供应链的化学品加工投资,政府通过ATF提供资金。最近的项目包括:1. 阿伯丁矿业公司-于2023年10月获得了29.4万英镑的资助,用于对加速正极材料生产的创新和环保方法进行可行性研究这是政府和工业界通过APC为零排放车辆技术提供更广泛的一揽子资金的一部分。2. 迄今为止,绿色锂公司获得了1410万英镑的资金,其中包括2022-23年获得的380万英镑英国政府拨款,用于支持其在蒂赛德建造和运营大型商业锂精炼厂的计划,该精炼厂将采用碳足迹比目前国际上使用的传统工艺低75%的可持续工艺。一旦全面投入运营,该炼油厂每年将生产5万吨电池级化学品,可生产约120万辆电动汽车。3. Echion技术公司——在2022年6月获得了45万英镑的资助,用于对新一代负极材料商业化的可行性研究,该材料可以在6分钟内完成电池充电Echion技术公司于2017年从剑桥大学分拆出来,其夏普项目将为公司的大批量阳极制造战略提供信息,包括准备快速部署的路线图。英国将继续为零排放汽车、电池及其供应链提供有针对性的支持,包括在到2030年的五年内提供超过20亿英镑的新资本和研发资金。这将使我们能够利用我们在中游不断增长的电池材料方面的潜力。化工行业对于回收废旧电池中有价值的材料也至关重要。这不仅减少了浪费,而且减轻了初级供应的压力。重要的是,化学行业可以提供一个关键环节,使国内关键矿物从电池回收中回收,因为前体和活性物质生产商可以直接从回收商那里获得所需的原料。循环经济部分更深入地探讨了电池的回收、再利用和再利用。(3)生产设备获得可靠的制造设备是电池行业不可或缺的一部分,电池制造设备的市场高度集中和本地化。中国、韩国和日本主导着市场,欧洲的产能有限,主要在德国和奥地利。大多数老牌供应商的产能已经超过95%,随着全球新的超级工厂项目的宣布,设备需求将会上升。直接结果是,设备交货时间从12至24个月,已经延长至24至36个月,特别是电极涂层设备和大批量电池组装设备。直接导致英国电池制造能力的大规模运营的严重延迟。电池制造设备的复杂性和有限的供应使其价格昂贵,在试验阶段,公司预计在设备上至少花费50万英镑,随着发展到超级工厂的规模,数字将迅速上升。根据APC的数据,超级工厂的建设成本基准约为每千兆瓦时8500万至1亿英镑,其中约40%至60%的成本与工艺设备有关。英国进入电池制造设备市场将有助英国电池行业的长期可持续性,并有助于避免设备交货期过长带来的风险。2.2国际合作政府的《2023年综合评估更新:应对更具竞争和动荡的世界》承认,培养英国在绿色产业方面的优势是“我们保护和促进我们利益的能力的基础”电池产业是绿色工业发展中增长最快的领域之一,因此英国必须继续发挥其开放、世界一流的教育和研发机构以及创新投资等优势。在呼吁证据中,企业和利益相关者强调了英国在支持有竞争力的电池行业方面的国际合作工作的重要性。尤其是:• 促进自由贸易和高环境标准的多边和诸边框架(见下文绿色贸易一节);• 与志同道合的伙伴建立战略伙伴关系,加强包括电池在内的清洁能源供应链;• 开放新市场和消除贸易壁垒以增强供应链弹性的贸易协定;• 在新电池技术和创新方面的国际研究合作,以改善英国的制造工艺和产品。战略伙伴关系战略伙伴关系为我们与伙伴和盟国的合作奠定了基础。这使互利的技术转让、供应链弹性合作和创新协作成为可能。最近的一个例子是《21世纪美英经济伙伴关系大西洋宣言》(Atlantic Declaration for A 21st Century US-UK Economic Partnership),该宣言承诺在多样化、弹性和安全的关键矿产和电池供应链上开展合作,包括就关键矿产协议进行谈判。英国还与其他G7国家在电池供应链和创新方面建立了牢固的双边伙伴关系。2023年3月,英国和加拿大签署了一项具有里程碑意义的协议,就关键矿产和促进绿色技术供应链进行合作日本是英国在电池领域的重要合作伙伴,在政策交流、研发和行业合作方面提供了机会。今年,英国和日本签署了《关键矿产合作备忘录》,加强了两国的能源安全和实现净零排放的进程此外,英国正在谈判一项重要的矿产协议,作为英韩协议的一部分。2023年10月13日,里希·苏纳克总理与挪威总理乔纳斯·加尔·斯托尔共同宣布了建立绿色工业伙伴关系的共同目标。这将是一项跨领域合作,旨在深化绿色转型方面的合作,使供应链受益,并为低碳行业的技能提供支持。重要的是,它将包括在低排放交通和电动汽车电池方面的合作。自由贸易协定英国的自由贸易协定减少了壁垒,加深了对电池供应链至关重要的地区的贸易关系。这些协议使英国电池制造和循环经济公司能够进入全球供应链,使其能够专注于英国具有比较优势的高经济附加值活动。相关案例包括:• 英国-澳大利亚自由贸易协定——于2021年签署,并于2023年底生效,英国-澳大利亚自由贸易协定减少了贸易壁垒——包括关键矿产,预计到2035年将为英国带来104亿英镑的经济效益。澳大利亚生产锂、镍、锰和钴,并且正在寻找并推动电池领域的战略投资,英国进一步深化了合作关系,签署了一份《关键矿产意向声明》,为新兴的英国电池供应链提供了重要机会。• 全面与进步跨太平洋伙伴关系协定(CPTPP)——英国于2023年3月31日结束加入CPTPP的谈判,并于2023年7月16日签署了《加入议定书》。一旦英国和CPTPP缔约方完成立法程序,该协议预计将于2024年下半年生效。2022年,英国出口到CPTPP的制成品价值246亿英镑,从长远来看,增加量会超过10亿英镑,其中汽车行业的出口增幅最大,达7.12亿英镑。研发合作英国在通过国际项目和双边伙伴关系进行全球研发合作方面有着悠久的历史。随着英国电池容量的扩大,研究人员和工程师正在与国际合作伙伴合作,改进制造、再利用和回收过程,并创造下一代电池技术。UKBIC于2022年5月与德国弗劳恩霍夫电池生产研究所签署了默契备忘录(MoU)。备忘录评估了双方在关键领域的合作潜力,包括共同参与欧洲研发联盟和具有战略意义的项目,制定欧洲电池技术路线图,分享电池生产的最佳实践和经验,以及支持电池生产的创新和技术。英国将继续通过新的和现有的论坛探索电池国际合作的选择。我们将努力确保业界制定实用和广泛采用的国际标准,并确保现有标准与技术发展保持同步。2.3国家安全英国是全球最具吸引力的外来投资目的地之一。政府将继续欢迎对这一关键领域的投资,同时确保对国家安全问题进行适当的审查。政府将适当考虑与投资英国电池供应链相关的国家安全风险,包括电池的制造、开发和资产的持续运营。这将使我们能够识别和管理我们国家安全面临的风险,并将始终以明智和相称的方式进行,使重要的投资能够继续流入这一领域。《2021年国家安全和投资法》(NSI)包括对引起国家安全关切的交易进行干预的权力根据NSI法案,能源是17个强制通报行业之一,这意味着任何满足要求门槛的电池交易都将属于该职权范围。英国将继续营造欢迎外资的环境,将根据《国家安全保障法》逐案评估进入电池制造业和供应链的外国投资,确保只有在认为对国家安全有必要的情况下才采取相应的缓解措施。英国将努力识别和评估电池制造和更广泛的能源领域是否存在恶意供应商,以确保其安全和稳定。2.4能源电池制造以及相关的上下游活动都是能源密集型的,需要大量的电源连接。据APC称,英国最大的超级工厂一旦完全投入运营,预计每年将消耗超过2TWh的电力。在“证据呼吁”中,181名回应者提到,能源价格和接入电网的漫长交货期构成了英国制造业的高感知成本,也表示了明显的投资障碍。化学品加工、超级工厂和价值链回收环节的行业利益相关者最近将这些因素作为选址决策的关键决定因素。确保有竞争力的价格和可持续的电力供应,以及快速接入电网,对于定位英国电池供应链的高价值环节至关重要。竞争性电价政府一贯采取果断措施,降低能源价格,进一步加强英国商业环境的竞争力:• 能源账单减免计划,鉴于俄罗斯入侵乌克兰引发的全球价格压力,该计划通过在2022年10月1日至2023年3月31日期间对批发天然气和电力价格进行折扣,为面临天然气和电力价格大幅上涨的非国内消费者提供能源账单减免。• 能源账单折扣计划,延长“能源帐单宽免计划”对非住宅用户的支持,为其提供天然气和电力批发价格折扣,直至2024年4月。• 净零增长计划,该计划于2023年3月发布,其目标是到2035年,英国的批发电价将跻身欧洲最 便宜的行列。该计划列出了政府将采取的步骤,以确保英国在能源方面更加独立、安全和有弹性。电池制造是一项能源密集型活动,如果没有政府的支持,将面临高昂的工业电价。英国的能源密集型产业(Energy Intensive Industries,简称EIIs)目前受益于两项财政救济计划,旨在减少一些能源和气候变化政策对工业电价的累积影响:• EII补偿计划,为间接碳成本提供支持——英国排放交易计划(ETS)和碳价格支持机制(CPS),政府于2013年开始向符合资格的公司直接付款。• EII免税计划,为供应商为增加可再生电力份额而设计的方案成本转嫁的间接成本提供了一部分减免——差价合约(CFD),可再生能源义务(RO)和上网电价(FIT)。展望未来,政府致力于确保英国能源转型的成本对所有消费者来说都是公平和负担得起的。《电力市场安排检讨》(REMA)正在审视我们目前的市场安排,以确保它们能够在2035年之前提供一个安全、具有成本效益的低碳电力系统。政府还将每年提供约3亿英镑的税收减免,以换取达到新的六年气候变化协议计划下的能源效率目标,相关减免将持续到2033年3月31日。符合资格要求但目前未参与气候变化协议计划的行业,包括电池制造行业,被邀请加入该计划的提案。电网连接电池供应链包括多种能源密集型活动,包括化学品加工、超级工厂的电池组装和湿法冶金回收。APC分析表明,根据已公布的超级工厂产能,到2030年,仅电池行业就可能占英国总消费量的3%。英国电池行业的扩张正值工业和可再生能源发电对电力连接的需求不断增长之际,导致交货时间比预期的要长。近年来,网络运营商满足了对电网连接的创纪录需求。事实上,根据国际可再生能源机构(International renewable Energy Agency)的统计数据,自2010年以来,英国的并网容量增加了六倍多,是欧洲可再生能源发电量第二高的国家。政府与Ofgem联合发布了一项连接行动计划,以行业为主导的工作为基础,为进一步行动提供方向,以减少项目连接到传输网络所面临的平均延迟。政府正在与Ofgem和网络公司合作,释放网络容量,加快连接速度。网络公司正在采取的行动预计将大大减少大多数现有项目的传输连接时间。这将有助于使大多数项目无需等待即可获得所需的连接日期,并且对于可行的项目,将总体连接延迟从5年减少到不超过6个月。电力系统运营商也在考虑通过五步计划进行连接改革的方案:1. 允许顾客离开队伍而不会因此受到处罚。特赦于2023年4月结束,获得了超过8GW的利息,减轻了项目管道内的压力;2. 更新项目连接日期的计算方式,并与GB的输电业主合作,审查和更新现有合同;3. 改变存储对系统影响的计算方式;4. 为连接契约开发新的契约条款,以便更有效地管理队列;5. 使储能项目能够更快地接入电网。 这将加快高达95GW储能项目的连接速度,以确保系统安全。在配电层面,能源网络协会于2023年4月发布了一项三步走计划,列出了当前的优先事项:0. 改革配电网连接队列,促进更接近交付的成熟项目,而不是那些可能“阻塞”队列的项目;1. 改变输配电网络协调连接的方式,提高它们的互动性;2. 通过新的合同选项为存储客户提供更大的灵活性。政府还公布了对电网专员Nick Winser关于如何将建设输电网络基础设施所需时间减半的报告的回应。该行动计划的关键要素包括明年就苏格兰能源许可规则改革进行咨询,并承诺委托电力系统运营商与政府合作制定新的战略空间能源计划。这些行动将支持政府努力实现经济电气化和脱碳,并增加英国的能源安全。政府还在就监管机构的增长税提供更强有力的指导意见——将增长税扩大到能源监管机构(Ofgem)、水务监管机构(Ofwat)和通信管理局(Ofcom)——并为竞争和市场管理局提供新的战略指导,确保英国的监管机构在其监管的行业中是支持创新的、敏捷的增长促进者。规划与许可“证据呼吁”强调了国家和地方层面的规划者在推动英国电池行业的建立和发展方面发挥的关键作用。规划和许可过程需要花费大量时间,这会阻碍投资并限制当地的发展。为大型工厂(如超级工厂)选址,找到一个超过300英亩的连续平坦的场地,并获得足够强大的电力链接具有较大的挑战。一旦确定了合适的地点,就需要获得当地政府的规划许可和环境许可,才能建造和运营新的电池生产设施。此外,储存大量危险物质的设施必须证明已采取适当措施,限制不利事件对社区和环境造成的后果。潜在的投资者通常认为规划和许可过程繁重且有风险,然而英国在这方面并不是唯一的,许多欧洲和北美国家最近已采取措施应对类似的挑战。政府认识到,地方当局和更广泛的规划部门面临严重的能力和能力挑战,导致了延误。为了解决这个问题,政府最近宣布了一项2400万英镑的规划技能交付基金,以帮助地方规划当局清理积压的规划,并确保他们拥有必要的技能来应对规划系统的变化规划能力和能力方案向地方政府提供资金,为现有的规划人员提供提高技能的机会,并进一步发展进入该专业的未来赛道。该方案还为公共实践(一个建筑环境领域的社会企业)、皇家城市规划研究所和地方政府协会提供资金,为规划提供新的途径。此外,政府已制订规例草案,拟把主要申请的规划费提高35%,其他申请的规划费提高25%,并设立机制,容许每年根据通货膨胀调整收费。环境局将继续与地方当局合作,为电池制造基地制定环境许可证,以确保能够获得专业知识,尽快发放许可证。在2023年秋季声明中,政府宣布在英格兰各地引入新的高级规划服务,保证加快重大申请的决定日期,并在未满足这些要求的情况下退还费用。政府还将投资500万英镑,鼓励更多地使用英格兰的地方发展令,帮助企业结束拖延,以便关键的商业项目能够更快地获得规划许可。最近的《升级和再生法案》重申了政府对改善规划过程的承诺,并提出了改革建议,以提供更一致、更精简、更数字化的方式来制定规划申请,促进更快、更好的决策。为了实现政府的升级目标,英国各地宣布了自由港和投资区,为经济增长和可持续再生创造了独特的机会。其中每一项都为企业提供了不同的激励措施,这些企业专注于净零、可再生能源、研发、先进制造以及创新和未来行业。英国政府致力于使英国成为世界上最适合投资的地方之一,并不断采取行动支持那些参与资本密集型项目的人。3.可持续Sustain英国是第一个承诺实现净零排放的主要经济体,也是七国集团中减排最快的。越来越多的企业、金融机构和消费者对整个产品供应链的环境标准以及社会和公司治理提出了更高的要求。英国处于有利地位,可以建立其可持续生产优势,以满足对可持续电池不断增长的需求。“证据呼吁”强调了如何将可持续性融入英国电池行业的各个角落。这将需要跨政府的努力,与行业合作,在促进增长的监管支持下,实现一个繁荣和可持续的行业发展。政府正在努力确保工业拥有未来蓬勃发展所需的一切,将重点关注:a. 确定并促进电池行业所需的技能;b. 与国际伙伴开展绿色贸易合作,减少贸易壁垒;c. 探索促进增长的监管和行业标准,以激励对循环经济的投资。3.1技能蓬勃发展的英国电池行业需要一支在整个电池价值链和各个层面都具备技能的高效劳动力队伍。对于寻求在电池开发和制造方面进行全球移动投资的公司来说,获得技能是一个越来越重要的标准。“证据呼吁”的受访者表示,发展和培育国内人才管道至关重要,重点是提高整个供应链的技能。法拉第研究所(Faraday Institution)估计,到2040年,满足国内对电动汽车电池的需求将为英国增加约27万个(相当于全职)就业岗位。其中,10万将来自电池制造厂和供应链,14.5万来自电动汽车生产,2.5万来自重型载重汽车/客车生产。以汽车行业为例,到2040年,预计将有70万人在更广泛的行业和间接供应链中就业,包括物流、工程、建筑、金融、行政、销售和营销电池生产对就业的积极影响不仅体现在先进制造业,也体现在创新和研发领域。目前,提高电池劳动力能力和产能的最明确和最紧迫的要求是支持电池制造的扩张。每个超级工厂都需要拥有先进技能的劳动力,以确保生产高性能,具有成本效益的电池,同时保持严格的安全标准。AESC和Tata-Agratas最近宣布,到2026年,将至少增加52GWh的产能。这需要在未来两年内有超过7000人的制造业劳动力进行技能提升、再培训或新技能培训。对电动汽车不断增长的需求将要求现有汽车行业的许多工人进行转型,制造和加工技术非常相似,无论车辆是由ICE还是电动汽车动力系统驱动,许多车辆部件都将保持不变。尽管如此,全面的再培训和技能提升计划对于确保在适当的时间和地点获得所需的劳动力至关重要。近年来,汽车委员会技能小组、法拉第研究所(Faraday Institution)、HVM Catapult等机构一直致力于深入了解工作角色和所需的相关技能水平。例如,电池生产的核心工艺要素的生产人员约占劳动力的50%,需要L2/L3的资格水平。另外30%是维护和工程技术人员,需要L3到L6。超级工厂的其他职位需要高技能,大多数需要学位或更高学历。2023年9月,法拉第电池挑战赛任命三所顶 尖大学分享320万英镑的资金,并通过确定、解决他们的技能差距来支持英国的电池相关行业。包括两项电池劳动力培训计划,重点提供2-3级培训。总部设在东北部和中部地区,他们将支持英国不断增长的区域电池产业,并提供创新的职业和技术培训,增强本地劳动力的技能、资格和多样性。这是英国第一个专门的电池制造中心,将提供技能提升、再技能培训、为电池生产人员提供新技能。法拉第电池挑战赛还为国家电气化技能框架和论坛(NESFF)提供资金,该框架和论坛旨在协调全国一致、响应迅速、有质量保证的课程,专门针对该行业的新兴技能需求。NESFF将支持所有技能水平的电气化劳动力发展方案的需求。总之,这些方法意味着可以满足当前的技能需求,并促进长期规划,使培训和发展的速度与技术进步的速度相匹配。在2023年秋季声明中,政府承诺投入5000万英镑,开展为期两年的学徒制试点,探索刺激增长行业培训的方法,并解决进入高价值标准的障碍。政府将继续努力建立人才管道,为向净零排放过渡做好充分准备,利用技能生态系统,促进电池制造业成为各种背景和能力的年轻人的高科技、高价值职业。显然,在引导外来投资者了解英国劳动力所提供的技能方面,还有更多工作需要完成。因此,政府正在开发雇主工具包,绘制出英国各地的技能集群,并协助指导与员工投资相关的对话。这将有助于确保雇主在投资或扩张方面做出明智决策。如果管理不善,电池的大规模应用可以替代对环境造成严重污染的内燃机和化石燃料动力,但也会带来环境破坏的潜在风险。企业和政府正在制定电池供应链的环境和社会标准,涵盖最低回收材料要求和嵌入式排放要求。3.2绿色贸易根据国际能源署(IEA)的数据,预计未来十年内,电池及其材料、组件、报废和生产废料的贸易将呈现指数级增长,仅电动汽车所需电池量将增长6倍。企业和特别工作组注意到,标准和报告要求的激增可能成为非关税贸易壁垒。英国电池行业的繁荣和竞争力将依赖于市场准入,因为我们专注于全球价值链中具有比较优势的领域。为促进绿色贸易,英国正与国际伙伴合作,统一环境标准以消除贸易壁垒。例如,英国主张在世贸组织的贸易和环境可持续性结构化讨论(TESSD)中达成集体协议,并通过双边和多边渠道努力降低壁垒。此外,英国还是七国集团气候俱乐部的成员之一,在推进国际气候伙伴关系和合作协议方面发挥着积极作用。企业还指出,电池供应链存在一个担忧,即进口成本问题。英国的自由贸易协定有助于降低这些成本,但关税削减受到原产地规则要求的限制,在与欧盟进行贸易时,企业特别担心原产地规则以及潜在的关税负担。技术在推动绿色贸易方面将发挥关键作用。例如,数字化贸易的重要性不可忽视,因为历史性能和周期数据的电池护照将消除再制造企业有效维修、再利用和重新利用的障碍,从而减少对环境造成的损害。在欧盟,到2026年,电池护照将成为一项强制性要求以支持可持续电池生命周期,在其他地区也可能会效仿。3.3循环经济在资源竞争日益激烈的现代社会中,生命周期考虑已成为电池价值链不可或缺的一环。随着技术进步,电池具备了重复使用和再利用的能力,并且其中所含关键矿物质也可以越来越多地进行回收利用。正如证据呼吁回应中所强调的那样,循环经济的发展将使电池的经济价值在英国经济中得到更大的保持,同时减少对其他关键矿物的依赖,并降低电池制造的环境足迹。随着大量电动汽车电池开始达到使用寿命,解决电池的整个生命周期问题只会变得越来越重要,给英国带来了新的挑战和机遇。例如,2022年底,英国有超过66万辆电动汽车在路上行驶,其中包括26.5万辆新注册的电动汽车,较2021年增长了40%。法拉第研究所估计,到2028年,需要加工的电池组将达到16500吨,此后数量迅速上升,到2035年将达到约15万吨。镍或钴电池的材料价值一般在每公斤7英镑左右。绿色联盟的分析发现,到2035年,通过回收可以提供至少10%的电动汽车电池关键矿物需求,考虑到对电动汽车不断增长的需求以及英国关键矿物战略的既定目标,发展全面的商业回收能力对英国来说是一个重大机遇。回收可分为两个主要阶段:机械处理和矿物回收。机械加工需要将电池放电并拆卸,然后粉碎其组件,产生一种称为黑团的粉末状物质。从黑色物质中回收矿物通常是通过湿法冶金精炼来完成的,这是一个能源密集、复杂和昂贵的过程。世界各国面临的主要挑战之一是,鉴于目前还没有足够多的电动汽车电池达到报废期限,需要实现足够的规模,使回收在商业上可行。最大的电池制造商CATL持有回收商深圳邦普 65%的股份。2023年1月,宣布投资约28亿英镑建设一个大型粉碎、材料回收和精炼设施,该设施将处理废弃的正极和负极,并将其转化为制造正负极的前体。德国也在追求一体化模式,在2023年6月宣部了建设欧洲最大的粉碎设施,并与炼油厂和正极极活性材料生产厂并建。西班牙正在建设一幢黑色大规模加工厂,在欧盟的支持下,该工厂将通过热解过程回收更高的锂收率,然后进行湿法冶金精炼。韩国和日本等其他国家已承诺为研发方案投入大量资金,以期提高回收过程中关键矿物的回收率。这一领域的国际活动程度凸显了电池供应链中回收的重要性日益增加。实现英国在电池回收方面的潜力比以往任何时候都更重要。“证据呼吁”的受访者认为这是英国可以变得有竞争力的一个领域,建议英国的回收行业应该扩大规模。在2023年7月,欧盟通过了监管改革,以激励电池回收,为在其境内销售的电池规定了强制性的最低回收含量。截至2031年8月,电池中必须有至少16%的钴、6%的锂和6%的镍来自回收,到2036年,这一比例将分别上升到26%、12%和15%。为了继续向欧盟出口电动汽车,英国电动汽车电池生产商将需要满足以上要求。政府最近支持电池重复使用、再利用和回收方面的研发工作,例如:• RECOVAS,由EMR牵头,通过发展收集和回收电动汽车及其电池的基础设施,在英国引入新的电动汽车电池循环供应链。由于APC提供了440万英镑的拨款,覆盖了项目近一半的成本,RECOVAS正在设计指导方针和开发一个流程来分析废旧电池,并将其引导到最合适的流程中,无论是维修、再利用还是回收。该项目是与领先的汽车制造商合作进行的,他们已经同意在电池的设计和制造方面进行合作,以便在车辆使用寿命结束时实现更大的潜在未来用途和材料回收。• RELIB,从法拉第研究所获得了1850万英镑,旨在大力改进回收技术,包括正极浸出和粘结剂回收,该项目由伯明翰大学领导。英国目前具有回收锂离子电池的新兴能力,大多数电动汽车电池拆解后运往欧洲。总部位于伍尔弗汉普顿的回收集团,是英国第一个也是唯一一个工业规模的回收平台。该公司获得许可,每年可以将22000吨废锂离子电池进行回收处理,转化为黑色材料,不需要用水,且碳足迹很低。据“创新英国”称,到2035年,每年将需要回收15万吨垃圾,APC估计,每年需要三个大型材料回收再利用装置来处理10000吨废电池材料。这意味着到2040年将需要多个回收站点及回收装置。政府正在进一步开展监管杠杆方面的工作,以激励所有电池化学类型(包括锂电池技术)的再利用、重新利用和国内回收基础装置。也在推进Dame Angela McLean(英国首席科学顾问)的技术促进创新法规审查的建议,以确保英国的监管环境支持新兴技术的安全开发和部署,以推动先进制造业的创新和增长。第三部分:战略的落实与成功的衡量标准这一战略旨在确定英国政府在电池方向的发展目标及其执行框架。这些行动跨越政府各部门的界限,因此各部门必须有效合作。随着这一战略的启动,政府的不同部门将商定一份行动日志,以管理其执行情况。政府将通过既定的治理和问责安排分配、监测、评估及调整行动。英国致力于通过特别工作组的代表与更广泛的参与,与企业进行持续接触,以确保战略的执行落地对企业有效。并会在适当时候考虑最适当的量度和报告机制,以衡量政府的服务及战略执行成效。此外,政府还号召电池生态系统中的企业支持该战略的实施。除了政府拟提供的有针对性的支持外,希望企业能够通过投资来实现这一目标,包括新资本直接投资,也包括对人员、技能、培训和研发的投资。正如战略所强调的,在整个电池生态系统中,电池行业的所有子行业都可以做出重要贡献。文章由TIES整理翻译自英国政府官网及商务贸易部发布的UK Battery Strategy原文下载网址:https://www.gov.uk/government/publications/uk-battery-strategy参考信息网址:https://www.gov.uk/government/news/government-holds-first-taskforce-for-the-uk-battery-strategy

2024-06-02

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