從消費電子到電動汽車，電池正成為科學界一顆冉冉升起的新星。下一個十年，電池還將改變哪些領域？
核心視角：
在過去的十年里，鋰離子電池產(chǎn)量的激增導致價格下降了85%，這使得電動汽車和儲能在商業(yè)上首次成為可能；
電池是擺脫對化石燃料依賴的關鍵，并將在未來十年扮演更重要的角色；
瑞銀集團估計，在未來10年，全球儲能市場可能會增長到高達4260億美元，當下有很多企業(yè)正在順應這一潮流，包括化學品公司、電池制造商、汽車公司、太陽能公司和公共事業(yè)公司。
人們往往會高估一年的變化，也往往會低估十年的變化。2010年，電池為我們的手機和電腦供電；誰也沒有預料到，到2020年，它也開始為我們的汽車和家庭提供動力。
在過去的十年里，鋰離子電池產(chǎn)量的激增使得電動汽車的價格迅速下降，無論在性能上還是成本上，電動汽車在歷史上第一次具有了商業(yè)可行性。鋰電池將定義未來十年的下一步，則是大規(guī)模應用級儲能。
隨著氣候危機的緊迫性越來越明顯，電池儲能成為全球向可再生能源轉型的關鍵。在發(fā)電領域，太陽能和風能正在變得越來越重要，但是如果沒有有效的儲能技術，在沒有陽光或沒有風的時候，能源的需求還只能依賴于天然氣和煤炭。因此，如果社會想要擺脫對化石燃料的依賴，沒有大規(guī)模儲能技術是不可能的。
根據(jù)UBS的預測，未來十年儲能成本將下降66%至80%，全球儲能市場規(guī)模將增長至4260億美元。在此過程中，整個生態(tài)系統(tǒng)將不斷成長演進，以支持電池供電的新時代，其影響將遍及社會每個角落。
電網(wǎng)的重塑
標普全球普氏能源資訊認為，電動汽車最快可能在未來兩到三年內(nèi)就能在高油價地區(qū)展現(xiàn)競爭力，如果電動汽車的增長速度快于預期，石油峰值可能會比預期提前到來。
美國知名上市綜合金融服務公司考恩集團（Cowen）在最近給客戶的一份報告中表示，全球電網(wǎng)“未來10年的變化，將比前100年還要多”。
在政府補貼和法規(guī)逐漸向清潔能源傾斜的情況下，不斷增長的儲能市場為投資者提供了投資機遇。正如上世紀90年的半導體行業(yè)一樣，競爭激烈的電池行業(yè)并不總是為投資者提供最佳回報。許多電池公司破產(chǎn)的事實表明，改變社會的產(chǎn)品可能不會給股東帶來好處和利益。
JMP證券公司分析師Joe Osha表示，在未來5至10年內(nèi)，電池企業(yè)在為電動汽車制造商服務過程中必須在降低價格方面做得更好。電池行業(yè)最終將有一些行業(yè)領軍企業(yè)從中獲利，但能否為股東創(chuàng)造巨大的回報，仍然充滿不確定性。
相比瞄準純電池企業(yè)，投資那些向低碳轉型的能源公司顯然機會更多。比如美國最大的家用太陽能公司Sunrun和美國最大的可再生能源公司之一NextEra Energy目前都在擴建其公用事業(yè)規(guī)模的儲能設施。
當前，科學家們和企業(yè)正在不斷嘗試改變電池的成分，致力于下一代電池技術的突破。但清潔技術風投公司clean Energy Ventures的創(chuàng)始人Dan Goldman認為，投資人對創(chuàng)新性電池管理系統(tǒng)BMS更青睞有加，因為它們適用任何電池技術路線。
洛基山研究所的研究人員在題為《突破性電池:為清潔電氣化時代提供動力》的研究報告當中寫道，“要抓住基于電池的能源轉型背后的巨大機遇”，不僅需要規(guī)劃者、政策制定者和監(jiān)管者，還需要投資者“采取一種生態(tài)系統(tǒng)方法來開發(fā)這些市場”。
電池：科學界冉冉升起的新星
最簡單的電池技術可以追溯到兩個多世紀以前?！半姵亍边@個詞本身是一個籠統(tǒng)的術語，因為電池有各種形狀和尺寸—鉛酸電池、鎳鐵電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等等。
即使是“鋰離子電池”—它本身就是一個包羅萬象的術語—在20世紀70年代被首次開發(fā)出來，并于1991年由索尼公司為其手持錄像機進行商業(yè)化。如今，從iphone到醫(yī)療設備，從飛機到國際空間站，它們的身影無處不在。
浙江湖州的一家工廠里，工人們正在為電動汽車生產(chǎn)鋰離子電池
今年的諾貝爾化學獎頒給了開發(fā)鋰離子電池的三位科學家，或許是這些電池在現(xiàn)代社會中所扮演角色的最大標志。
“在過去的幾十年里，鋰離子電池的發(fā)展非常迅速，我們可以期待在電池技術方面有更多更重要的發(fā)現(xiàn)?！比鸬浠始铱茖W院去年10月表示?！昂翢o疑問，這些未來的突破將進一步改善我們的生活，不僅是為了我們的便利，也是為了全球和當?shù)丨h(huán)境，最終是為了我們整個星球的可持續(xù)性?！?
電動汽車：遠景可期
2008年，特斯拉推出了敞篷跑車，是第一家將電池驅動的汽車進行商業(yè)化的公司。在此之前，汽車制造商曾嘗試過混合動力車型，但由于生產(chǎn)成本高昂，他們通常對全電動汽車望而卻步。
但在過去十年里，消費者的口味已經(jīng)發(fā)生了變化。隨著監(jiān)管的加強，尤其是歐洲多國宣布全面禁售燃油車時間表，傳統(tǒng)汽車制造商不得不調整自身的策略。
現(xiàn)在，幾乎所有的汽車制造商現(xiàn)在都提供或計劃提供全電動，至少是混合動力車型。去年11月，福特推出了全電動版野馬，該公司計劃在2022年之前投入110億美元用戶開發(fā)40款全電動和混合動力車型，今年3月，大眾汽車也調整自身的計劃，在2028年前將其電動汽車的車型開發(fā)由之前的50款提高到70款。
鋰離子電池
電動車的電池組價格通常以每KWh的成本來衡量。在過去的十年里，隨著生產(chǎn)的規(guī)?；?，價格迅速走低。據(jù)彭博新能源財經(jīng)的數(shù)據(jù)，目前成本約為156美元/KWh，較2010年1100美元/KWh的成本下降了85%。彭博新能源財經(jīng)預計，到2024年，動力電池組的價格將降至100美元/KWh以下。屆時，電動汽車可以在價格上與傳統(tǒng)燃油汽車進行PK。
考恩集團（Cowen）的分析師Jeffrey Osborne最近在給客戶的報告中稱，"盡管電動車的概念并不新鮮，但在這個汽車周期中，與以往的不同之處在于可靠且低成本的電池，讓電動汽車具有良好的電力儲存和動力能力。"
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018年全球新能源汽車保有量超過510萬輛，其中插電式電動汽車的銷售量已經(jīng)達到了198萬部，相比全球超過10億輛的汽車總保有量，盡管市場份額很小，但新能源汽車對傳統(tǒng)汽車的替代作用已經(jīng)開始顯現(xiàn)。根據(jù)彭博新能源財經(jīng)預測，2040年，57%的新乘用車將是電動汽車，電動汽車的市場份額整體將超過30%。
特斯拉目前是全球最大的電動汽車制造商，雖然尚未實現(xiàn)年度盈利，但是最近一個季度已經(jīng)開始扭虧為盈。從投資角度來看，這家公司的情況有些兩極化，因為它經(jīng)常達不到交貨目標，以及首席執(zhí)行官埃隆馬斯克的行為有時也很古怪。
但該公司成功地降低了電池組的成本。這在一定程度上是因為特斯拉在內(nèi)華達州斯帕克斯的超級工廠運營效率實現(xiàn)最大化，也因為該公司的住宅和公用事業(yè)儲能分攤了電池生產(chǎn)的固定成本，還因為受益于政府補貼和超級工廠的運營流程的改進。
電池是電動汽車的心臟，也是不同電動汽車的關鍵差異所在，因為汽車的行駛距離，多長時間需要充電，都是由電池的能量決定的。
瑞士信貸在最近的一份報告中表示，針對特斯拉的電池開發(fā)能力應該給予更多的信任，該公司的股票評級低于預期，他表示，由于電池的能量密度等因素，該汽車制造商“在電氣化方面比其他汽車制造商更有優(yōu)勢”。
不計政府補貼和汽油節(jié)省等因素，特斯拉的緊湊型Model 3起價39,990美元，這意味著它仍然比汽油動力的緊湊型汽車貴很多；另外汽車廠還必須解決續(xù)航里程和充電時間問題。這兩大問題阻礙了電動車的普及和廣泛應用。
但隨著電池成本下降，標普全球普氏能源技術公司認為，電動汽車最快可能在未來兩到三年內(nèi)就能在高油價地區(qū)展現(xiàn)競爭力。
“特斯拉以一己之力帶動了整個電動車行業(yè)?！盜HS Markit全球無機材料總監(jiān)Austin Devaney 認為，”電動汽車將開始吸引更多的人加入，因此未來幾年電動汽車普及率將大幅上升。”
電池供應鏈的投資機遇
電池驅動的電動汽車仍然相對昂貴的主要原因是其生產(chǎn)所需的原材料成本。鋰離子電池除了鋰之外還需要鈷和石墨等其他礦物質，以及鎳、鋁和錳等金屬。
在鋰的需求方面，電動汽車現(xiàn)在已經(jīng)超過了消費電子產(chǎn)品。標普全球普氏能源資訊表示，盡管對稀土的需求不斷增長，但在過去10年里，稀土價格大幅下跌，主要是由于電動汽車的銷量低于預期，稀土產(chǎn)量的增長超過了電動汽車銷售的增長。標普預計，未來五年交通和電力行業(yè)的需求將增長近兩倍，隨著“增長勢頭強勁，稀土的需求會超過供應?！?
化學品公司Albemarle在世界各地都有鋰礦，包括內(nèi)華達州的Silver Peak和智利的Salar de Atacama等，很可能都是需求增長的受益者之一，過去幾年里，該股一直表現(xiàn)不佳，去年對該股持有等同買入評級的華爾街分析師比例從80%降至了52%。
但并不是所有人都放棄了這支股票。Jefferies分析師Laurence Alexander去年12月表示，這是“3-5年來最引人入勝的故事之一”。他設定的目標價為83美元，比該股目前的交易價高出15%。
其他鋰礦開采商還包括總部位于費城的Livent和智利公司Sociedad Quimica y Minera De Chile S.A等。
智利北部阿塔卡馬鹽灘上的鋰礦鹵水池和加工廠
在構成電池組的電芯生產(chǎn)方面，這個市場主要是由松下、CATL、LG化學和比亞迪等亞洲公司主導，巴菲特的伯克希爾哈撒韋公司持有比亞迪近25%的股份。
松下與特斯拉是合作伙伴關系，LG化學為通用汽車和福特等公司生產(chǎn)電池。
去年12月，通用汽車和LG化學宣布，計劃在2023年之前共同投資23億美元，在俄亥俄州成立一家合資公司，專門生產(chǎn)電動電池。通用汽車首席執(zhí)行官兼董事長Mary Barra在媒體發(fā)布會上表示:“新工廠將幫助我們實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，將顯著提高電動汽車的盈利能力和購買力?！?
Devaney認為，電動汽車行業(yè)已經(jīng)到達了一個“臨界點”，現(xiàn)在，單體電芯和PACK之間的價差越來越小?！拔迥昵啊妱悠囘€比較新奇……消費者不一定了解它的好處，現(xiàn)在他們已經(jīng)改變了?！?
從手機充電到家庭儲能
與傳統(tǒng)的消費電子領域相比，汽車行業(yè)需要更大更好的電池，來滿足電動汽車的發(fā)展，而現(xiàn)在這種需求已經(jīng)引發(fā)了連鎖反應。由于太陽能價格下跌，加上政府補貼鼓勵消費者轉向可再生能源，戶用儲能系統(tǒng)正在快速增長。
特斯拉的家庭儲能系統(tǒng)Powerwall
JMP的Osha在11月給客戶的報告中稱，提供太陽能和儲能的SunRun公司將在2020年迎來一個出色的財年，很大程度上歸功于公司儲能業(yè)務的增長潛力。
“無論從Sunrun本身還是從整個行業(yè)來看，戶用儲能已經(jīng)從一個新奇的東西，越來越普遍地成為了家庭太陽能裝置的一部分?！?
特斯拉的戶用儲能系統(tǒng)Powerwall同樣不可小覷，Baird分析師Ben Kallo表示，目前該公司的Powerwall電池被“低估”了，他預計隨著利潤率的提升和規(guī)模的增加，特斯拉儲能業(yè)務將成為“前景廣闊的領域”
這兩家公司都提供包括光伏、儲能在內(nèi)的全面解決方案，但還有其他公司如Enphase Energy，只提供與現(xiàn)有太陽能系統(tǒng)集成的電池。Enphase是今年納斯達克綜合指數(shù)中表現(xiàn)最好的股票，上漲了465%。
下一步：大規(guī)模應用級儲能
不過，儲能的最大潛在市場不在個人消費者那里，而是大型公用事業(yè)公司。
未來的電網(wǎng)將有越來越多的電力是來自風能和光伏等可再生能源?？墒牵跊]有找到有效的儲能方案之前，這些間歇性的能源將繼續(xù)依賴化石燃料進行調峰調頻。
夏威夷考艾島的拉瓦伊光儲項目
簡而言之，目前電網(wǎng)的典型運行方式是，所使用的電力就在片刻之前產(chǎn)生。庫存并不多，所以供求必須始終保持平衡。
不過，隨著電池價格的下降，越來越多的公用事業(yè)公司將鋰離子電池整合到他們的系統(tǒng)中。目前，它們主要被用來取代所謂的“峰值發(fā)電廠”——通常由天然氣驅動的發(fā)電廠，只在需求高峰期使用。在那些需要持續(xù)供電的場所，儲能電池開始替代柴油發(fā)電機。
政府的刺激措施以及太陽能和風能成本的下降也在加速能源儲存的可行性。
“10年前，電池儲能被寄希望于提高可再生能源在電網(wǎng)中的滲透率，今天，你可以看到，在未來10年里，這一愿望將成為現(xiàn)實?！盪ltra Capital總經(jīng)理Kristian Hanelt告訴CNBC。他補充說，公用事業(yè)公司有一個天然的優(yōu)勢，因為他們了解輸電網(wǎng)，知道在哪里可以受益。
NextEra能源公司是美國最大的可再生能源供應商之一，其中包括儲能產(chǎn)品。瑞信最近在給客戶的一份報告中稱，這是他們投資的重要原因之一，基于NextEra“對快速增長的可再生能源行業(yè)的大量投資”和“全球領先的大規(guī)?？稍偕茉撮_發(fā)業(yè)務”。其他儲能公司還包括總部位于賓夕法尼亞州的EnerSys，以及在2月份宣布計劃在未來5年內(nèi)在亞利桑那州投資850兆瓦的電池儲能的Pinnacle West Capital Corporation。
目前，全球最大的鋰電池儲能系統(tǒng)位于澳大利亞南部，由特斯拉提供。有100兆瓦的發(fā)電能力，這使得它在用電高峰期可以為3萬戶家庭供電。去年11月，運營該電站的法國Neoen公司宣布將繼續(xù)擴容50%，將該儲能電站發(fā)電能力提高到150兆瓦。
在詹姆斯敦附近舉行的官方發(fā)布會上，特斯拉展示了世界上最大的鋰電儲能系統(tǒng)。
如果儲能使風能和太陽能更可靠，可再生能源設備制造商和運營商以及化學和材料公司將從中受益。 Osborne指出，隨著可再生能源和電動汽車脫離電網(wǎng)，公用事業(yè)公司將需要新的軟件來幫助他們了解電力需求。
“我們認為，電網(wǎng)走向智能化，是下一波IT支出的主要浪潮之一，也是一個在未來10至20年內(nèi)逐漸顯現(xiàn)的投資主題。從根本上說，智能電網(wǎng)是利用了整個網(wǎng)絡的通信傳感器進行的一項大規(guī)模的軟件集成?！彼f。
下一個十年
鋰電進入電力系統(tǒng)并非一路坦途。首先，鋰電的成本目前仍然偏高，是難以大規(guī)模進入電網(wǎng)的主要原因之一；其次，電池著火的事情還是經(jīng)常發(fā)生，長時間儲能鋰電是不是最佳方案還有待商榷；第三，目前鋰電需要的原材料鈷，幾乎一半來自于剛果。如何回收利用并減少對環(huán)境的影響也是值得關注的問題。
目前，整個全球有數(shù)十億美金被用來尋找替代方案，比如固態(tài)電池和液流電池，但目前這兩種方案都還不具備可行性。
雖然未來具體哪種電池會勝出還不得而知，但可以肯定的是，電池將在我們未來的生活中發(fā)揮更大的作用。
洛基山研究所的研究人員在《突破性電池:為清潔電氣化時代提供動力》一書中寫道:“隨著電池制造業(yè)的大規(guī)模投資和技術的穩(wěn)步進步，最早在2030年，電池將為我們的生活和能源系統(tǒng)帶翻天覆地的變化。”
