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      全球動力電池代表企業的“碳中和”戰略之路

      發布時間:2021-10-29    作者:    瀏覽數:131

      在全球化時代,全人類命運休戚與共,碳中和日益成為關乎人類整體命運的大課題。

      數據顯示,自第一次工業革命以來,人類已經向地球累積排放超過1.5萬億噸二氧化碳。隨著二氧化碳排放量不斷累積,全球氣溫也不斷升高,在過去的100多年間,全球平均氣溫已經升高0.8℃。如若放任溫升,2050年后全球糧食會因旱產量持續下降,將直接影響人類的飽腹和生存。

      當然,二氧化碳排放過量的危害遠不止糧食減產。為應對氣候危機,全球掀起了前所未有的能源革命。截至目前,已經有約占全球經濟總量70%130個國家,相繼提出了碳中和目標達成路線。這其中,歐盟今年6月通過的《歐洲氣候法案》,將碳中和的目標設定于2050年。今年4月,中國政府則重申了“將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和”的莊嚴承諾。

      在這場碳中和浪潮中,作為全球溫室氣體重要來源的汽車領域成為全球聚焦的主戰場。據國際能源署(IEA)數據統計,2019年全球電力和熱力生產行業二氧化碳排放占比達42%,交通運輸業占比達24.6%。因此,要實現交通領域的碳中和,就必須要限制燃燒化石燃料的燃油汽車。

      目前,包括大眾、戴姆勒、寶馬、通用在內的全球主流車企都發布了雄心勃勃的電動化戰略。其中,大眾集團宣布到2030年其電動汽車產量在新車中的占比將超過50%,規劃6座產能達到240GWh的電池生產基地來實現產業鏈閉環供應;通用汽車宣布在2035年實現完全電動化;戴姆勒宣布在原戰略的基礎上上調2030年純電動汽車滲透率目標至100%……未來,電動汽車將以更快的速度普及,在2030年達到30%以上的滲透率。

      全球車企發起碳中和競賽,預示著未來對動力電池的需求量將呈幾何式增長。根據國際能源署的報告,僅用于電動汽車的電池,到2030年就需要大約6.6TWh,到2050年需要14TWh。這意味著在未來10年,電池產能將增加25倍。

      然而,要達成交通領域碳中和目標,遠非僅僅生產更多的動力電池、制造更多的電動汽車替代燃油車這樣簡單。

      01

      綠色能源全面轉換

      電動汽車因為沒有排氣管,所以很容易給人造成一種錯覺,那就是:電動汽車的二氧化碳排放量是零。事實上,根據歐洲車企全生命周期評估方法,目前生產一輛電動汽車并不比生產一輛燃油車的碳排放要少,反而是更多。

      中國工程院院士孫逢春曾在一次演講中提到的一組數據,也印證了這一點:生產一輛燃油乘用車其產生的碳排放是9.2噸二氧化碳當量,而生產一輛三元動力電池乘用車其產生的碳排放為14.6噸,磷酸鐵鋰電池乘用車則達14.7噸。也就是說,就生產階段而言,目前的電動汽車并不低碳。

      根據麥肯錫發布的報告,預計到2025年電動汽車整個產業鏈中生產階段的碳排放,將占到汽車全生命周期總排放量的45%;到2040年這一比例將達到85%左右。

      那么,被冠以“新能源”稱號的電動汽車,為何又詭吊地表現出“反低碳”的表征?這其中的主要原因在于,在當下的全球能源結構中,碳基化石能源還占有較大比重。豐田汽車社長豐田章男就曾提到,在日本電力供應中,火力發電占到77%,可再生能源和核電占比只有23%。

      而日本的這種情況,在全球范圍內還相當普遍。業內人士分析稱,“在全生命周期的碳排放分析看來,考慮到電動車生產過程中的碳排放,如果使用的能源大部分仍然來自于化石能源發電,那么,電動車對減碳及全球氣候變化影響非常有限?!?

      因此,只有在電力來源完全清潔的情況下,即完全實現綠色發電,才有可能真正大幅減少二氧化碳排放。需要指出的是,不僅是在電動汽車生產環節,包括整車企業、電池企業在內的整個汽車產業鏈,還要在運營、物流等各個環節都制定可持續發展的清潔路線和具體措施,以實現全面的碳排凈零目標。

      事實上,許多企業早已采取了行動。比如,沃爾沃就要求2025年所有一級供應商使用100%可再生能源的“綠電”;今年3月,寶馬集團宣布在丁格芬和慕尼黑的工廠將100%使用當地的綠色水電,用于新型電動BMWiXBMWi4的生產,力爭到2050年達成全價值鏈氣候中和;保時捷計劃到2030年實現全價值鏈的碳中和;奔馳計劃到2039年確保其乘用車在整個價值鏈中實現碳中和。

      在整個電動汽車產業鏈中,電池環節無疑是減碳“重鎮”。根據孫逢春院士的研究數據,生產動力電池的碳排放,占比大約是純電動乘用車生產過程的19%-20%。T&E數據也顯示,僅電池生產部分的碳排放范圍就在61~106 kg CO/kWh,極端情況下,最高可以占據電動汽車全生命周期的60%以上。

      因此,在動力電池制造環節實現低碳生產,對整個汽車產業鏈實現碳中和至關重要。目前,全球不少具有前瞻視野的電池供應商,比如Tier1的寧德時代、LG新能源等都已經開始了脫碳行動。綠色能源全面轉換,就是LG新能源審時度勢提出的實現碳中和的三大戰略之一。目前,LG新能源已經在波蘭和美國的工廠100%使用了綠電,在中國與韓國將于2030年完成100%綠電的使用。

      LG新能源最新的減碳行動是,去年12月,其位于中國江蘇的正極材料工廠與當地風能太陽能發電企業簽署了供應140GWh的購電協議,自2021年起該工廠將僅使用可再生能源;2021年,LG新能源計劃通過購電協議推進浙江衢州前驅體工廠使用可再生能源發電。

      據了解,作為全球領先的電池供應商, LG新能源積極履行RE100(可再生能源100%)和EV100倡議,其脫碳行動不僅限于電池生產環節,該公司計劃到2030年將全球所有營運部門使用的電力轉換為可再生能源綠電,這一承諾將比RE100倡議(2050年)提前20年完成目標。

      值得注意的是,電動汽車和可再生能源電力需求的增長將對電網造成負擔。由于可再生能源固有的間歇性,這就需要有效的分時儲能技術。在數字技術和儲能系統的幫助下,以大規模分布式智能電網滿足時變用電需求,將是能源綠色轉型最優方案。因此,LG新能源將致力通過多樣化的儲能解決方案,助力智能分布式電網的建設,為全產業鏈實現碳中和保駕護航。

      02

      智能制造創新

      除了在生產環節使用綠電,通過智能制造、改進制造技術等手段提高良率、降低原材料損耗,也是減碳的重要途徑。在全球范圍內,包括特斯拉、大眾、奔馳、寶馬等車企,都以率先通過升級智能制造的方式,打造出符合碳中和愿景的樣板工廠,并在全球生產體系中推廣。據報道,“某汽車廠商的油漆工廠車間采用循環送風系統,降低能耗達到70%”。

      正如中國某科技企業負責人所說的那樣,“智能制造的全面產業化,是與碳達峰、碳中和的‘雙碳目標’一致的。智能制造對于生產、制造場景,帶來的核心價值就是降本、增效、提質,也就是更高質量地進行生產、制造,從而提升整體的生產效率,減少原材料的浪費,最終達到減少碳排放的目標” 。

      由于電池環節所占汽車全生命周期碳排放的高比重,電池企業的智能化生產的重要性就越發凸顯。在智能制造創新方面,LG新能源的布局也是先聲奪人。據了解,LG新能源通過數字化智能制造的創新工藝,減少損耗和提高能源效率,預計到2025年其新工廠的能效將進一步提升15%。為了使電池更環保,LG新能源還將使用更節能的工藝來制造材料、電極和電芯。

      值得注意的是,在生產電池所消耗的能量給定的情況下,通過讓電池更耐用、性能更優良,并提供更高的累計重放電量,也是助力電動汽車實現凈零目標的重要舉措。事實上,全球范圍內的主流電池廠商都在致力于更高質量動力電池的研發。

      仍以LG新能源為例,針對電動車企對高端化的需求,該公司目前已經在全球率先實現了高鎳四元鋰電池(NCMA)技術突破和量產,而其高效率硅氧(SiO)負極產品的量產,亦令這種四元電池的能量密度更高,快充性能更佳,從根本上解決目前新能源汽車用戶普遍存在的里程焦慮。

      同時,應用先進的熱管理技術、最新安全技術的模組與CTP高集成設計,LG新能源電池產品可以實現不起火和自熄滅,大幅提升高能量密度動力電池的安全性與可靠性。后鋰時代,LG新能源將致力于開發更安全的全固態電池,以及輕量化鋰硫電池,以滿足未來多樣化應用場景。

      據了解,近期LG新能源聯合美國加州大學圣地亞哥分校共同研發的新一代全固態電池技術,攻克了過去只能在60℃以上環境進行充電的難關,實現在室溫下也可以快速充電的技術突破。采用純硅作為負極材料的全固態電池,在業內首次實現了在常溫環境(室溫通常指25℃)下循環壽命500次以上。

      這些高瞻遠矚的布局,都彰顯了LG新能源在碳中和時代引領行業發展的領頭羊地位。

      03

      電池全生命周期管理

      202012月,歐盟發布了新電池法規提議草案,并出臺了針對電池產業全生命周期的13項措施,包括從電池分類、再利用、回收、碳足跡、電化學性能和耐久性等方面的要求,同時規定了生產商的責任、電池設計要求、電池材料回收,以及供應鏈盡職調查等。新法規被業內解讀為歐盟實施電池戰略行動計劃的下一個里程碑,這意味著“電池全面碳中和之戰打響”。

      歐盟新法規的目的在于,確保投放到歐盟市場的動力電池在整個生命周期中都是“綠色”的。也就是說,不僅電池生產過程里的碳排放要達標,生產電池使用的電力、電池廠房建筑使用的水泥、乃至生產電池用礦產的開采,都得是符合碳排放標準的。目前,歐盟已經宣布,20247月起,只有已建立碳足跡聲明的動力電池才能投放市場。

      值得注意的是,為了讓電池更加環保,歐盟電池新法規中,還特別在電池材料的循環利用方面提出要求。到2035年,新生產的EV和工業電池中將有至少20%Co、85%Pb、10%Li、12%Ni來自于從廢舊電池中回收的材料。行業數據顯示,綜合利用廢舊動力電池中的鋰、鎳、鈷、銅等資源,可以做到每千瓦時0.19噸的減碳效果。

      孫逢春院士的研究也表明,回收利用鋰離子電池是降低電動汽車在生產過程二氧化碳排放的另一有效的途徑。其中,在回收階段可以核減排放5.1噸二氧化碳當量,使得生產階段的碳排放能夠核減為9.8噸,減少約34%。

      據了解,在車企方面,沃爾沃計劃到2025年將在產品中更多地使用再生及生物基材料,將材料的二氧化碳排放量降到最低。電池廠商中,LG新能源在其電池全生命周期管理戰略指引下,已經著手通過構建涵蓋電池原材料、生產、消費、廢棄等全供應鏈的資源閉環體系,針對使用后的廢舊電池和電池生產過程產生的廢品,進行回收利用。

      需要指出的是,電池梯次利用對于減碳的價值也不容忽視。據行業機構推測,2021~2030年中國退役的動力電池將達到708GWh,將這些電池有效地梯次利用,將比制造等量的新電池減少近3342萬噸碳排放。據悉,LG新能源已經通過壽命更長的電池和智能電池生命管理技術來實現電池的梯次利用,并開發一種可將廢料中的活性材料直接修復的再生工藝。

      碳中和的浪潮勢浩浩蕩蕩。未來,LG新能源將持續聚焦綠色能源全面轉換、智能制造創新、全生命周期管理三大重點領域,全面推動碳排凈零目標的實現。同時,秉承“為更美好未來賦能”的ESG經營愿景,LG新能源希望構建全球綠色環保的電池產業生態,創造可持續的社會價值。

      根據LG新能源發布的碳中和規劃,該公司計劃將碳排放量從201996萬噸分階段逐漸降低,直至2050年實現碳排放量徹底降為零。

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