我国锂电池产业链供应链安全新形势及风险应对策略
我国锂电池产业链供应链安全新形势及风险应对策略
发布日期: 2025-04-25 15:30:59
   来源:理士DGW系列  
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  锂离子电池(以下简称“锂电池”)具有高单位体积内的包含的能量、长循环寿命、无记忆效应、低自放电特性、环保性能好等显著优势,大范围的应用于新型智能终端、电动工具和新能源储能等领域。锂电池产业是我们国家新能源领域的核心产业,也是重要的战略性新兴起的产业。积极地推进锂电池产业创新发展是国家实现能源变革、完成“双碳”战略目标的重要举措。

  随着新能源产业的加快速度进行发展,我国锂电池产业规模持续扩大,国际影响力明显地增强,我国已成为全世界最大的锂电池制造中心、最大的锂电池市场,同时也是全球最大的锂电池生产和出口国。2024年政府工作报告说明,2023年我国“新能源汽车产销量占全球比重超过60%”,“电动汽车、锂电池、光伏产品‘新三样’出口增长近30%”。依照国家工业与信息化部电子信息司发布的《2023年全国锂离子电池行业运作情况》,2023年我国锂电池总产量超过940 GWh,同比增长25%,行业总产值超过1.4万亿元。

  党的二十大报告强调,“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”。当前,我国锂电池产业链、供应链安全面临复杂的新形势和新风险,既包括国际贸易与地理政治学冲突、核心技术对外依赖等外部环境的不确定性,也涉及企业技术挑战与环境责任、投融资环境恶化等亟须解决的内部问题。为此,迫切地需要加强锂电池产业高质量发展总体设计、优化锂资源全球布局、突破关键核心技术“卡脖子”问题、进一步夯实产业资金链,打造运转有效的锂电池产业链、供应链风险治理体系,提升我国锂电产业链、供应链韧性,从源头上保障我国新能源产业安全。

  锂电池产业链可以被概括为上、中、下游3个环节(图1),上游是环节资源采掘与化合物加工,中游是锂电池生产与组装,下游是锂电池的应用与回收利用。产业链上游关注材料领域,涵盖了从原材料的开采到材料的生产的全部过程。原材料包括锂、钴、镍等正极材料原料,石墨负极材料原料和铜、铝集流体原料,以及隔膜、胶带、铝塑膜所用的化工原料。锂电材料包括正极、负极、隔膜、电解液四大关键材料和集流体、外壳等辅料。 产业链中游主要是负责加工、封装、组装等工序的电池制造商。电池制造主要指动力电池生产制造环节,包括极片制造(前段)、电芯组装(中段)、电芯检测和电池包封装(后段)等产业环节。 产业链下游涉及锂电池的最终应用和回收再利用。应用领域包括新能源汽车、消费电子、储能系统等行业;回收利用包括前驱体及再生原材料等材料的回收。

  目前,我国的锂电池产业链已经建立了一个完整的生产系统,包括从矿产的开采、锂电池关键材料的生产、电池的制造和应用,到电池回收和材料再利用的全过程。

  在上游原材料环节,我国的锂资源主要依赖进口。据BP公司的《2021年世界能源统计评论》报告,我国锂储量仅占全球锂储量的7.9%左右,高度依赖澳大利亚、智利等国的锂资源进口。在锂电池材料生产方面,我国已建立强大的产业基础,尤其在正极材料、负极材料、电解液和隔膜的生产上具有较大优势。例如,我国在全球磷酸铁锂市场几乎形成垄断,且在三元材料市场上的份额迅速上升,与日本和韩国企业形成激烈竞争。在中游制造环节,我国的锂电池制造商(如宁德时代、比亚迪等公司)在全球市场的份额显著,其中宁德时代单独占据了2022年第一季度全世界锂电池市场约35%的份额。这一些企业的技术优势和规模经济显著,使得我国在全球锂电池制造市场占据主导地位。在下游应用环节,锂电池的主要应用领域包括新能源汽车、储能系统和消费电子科技类产品等。我国作为全球最大的新能源汽车市场,同时也扮演着锂电池的重要出口国角色。2022年,我国的动力电池制造商在全球装机容量市场中占有60.4%的份额,其中宁德时代和比亚迪为主要的出口商,这展示了中国品牌在全球市场的强大竞争力。除了国内市场的繁荣,我国企业还加大了对欧美市场的出口力度,如宁德时代在欧洲市场的份额达到27%,并在德国和匈牙利设立了生产基地,以更好地服务于当地市场需求。

  政策引导产业高水平质量的发展。我国自2004年提出要积极地推进电动汽车和车用动力电池等新型动力技术的研究和产业化以来,发布了多项有关政策,但主要是对锂电池下游的新能源汽车与储能领域的支持与规范,而对于锂电池产业,目前仅出台了标准化体系建设指南等技术指导意见。2020年11月,国务院办公厅发布《新能源汽车产业高质量发展规划(2021—2035年)》,提出开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术探讨研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关。随后,国家发展和改革委员会于2021年10月发布《关于加快推进新型储能发展的指导意见》,强调坚持储能技术多元化,推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用。2023年11月,工业与信息化部《锂离子电池综合标准化体系建设指南(2023版)》(征求意见稿)指出,到2028年,要将锂电池标准的技术水平提升至国际领先水平,基本实现产业基础通用标准和重点产品质量标准全覆盖。

  “双碳”目标下锂电池产业区域集群加速崛起。随着新能源汽车市场逐步放开,作为新能源汽车关键组成部分的锂电池,全国各地都在积极推出一系列配套政策,以促进各地锂电池产业的快速发展。截至2023年上半年,我国锂电池产业共包括223个投资扩产项目,其中182个项目的投资总额超过9 377亿元。到2023年底,四川遂宁、江西宜春、福建宁德、江苏常州、湖南长沙、四川宜宾、贵州贵阳、青海西宁、湖北荆门、浙江宁波等城市已形成了锂电池产业的区域特色。即使是一些之前工业基础较薄弱、与新能源产业关联不深的二、三线城市,也在“双碳”目标推动下,迅速崛起成为新能源产业链上的重要能源基地。锂电池产业链的快速扩张,既有产业前景的牵引,更有长期资金市场和地方政府的推动。

  科技创新加速行业进步。锂电池通过电池正负极处的锂离子脱嵌和嵌入来实现充放电功能,正极材料作为锂离子的来源,能够决定电池的性能。目前,三元材料和磷酸铁锂是市场上主要的研究方向。三元锂电池因其较高的单位体积内的包含的能量在高端版新能源汽车上得到了广泛的采用;而磷酸铁锂电池则因其成本效益和使用安全性而著称,为车辆提供了长期的耐用性、高度的安全性和优异的性价比。就市场应用而言,三元材料和磷酸铁锂技术的锂电池是中国动力电池市场的主要支柱。近年来,我国多个新能源头部企业发布锂电池产品,包括宁德时代的凝聚态电池、比亚迪的刀片电池等。这些创新不仅提升了锂电池的市场竞争力,也为行业的可持续发展奠定了基础。

  供应链优化提高生产效率。2023年,受上游碳酸锂价格下降、锂电池新建产能释放、电动汽车增速放缓等多重因素影响,锂电池行业竞争非常激烈程度超预期,不少锂电池企业甚至亏本销售抢占市场。为了缓解锂电池产业链压力,我国锂电池供应链呈现出三大特征。锂电制造装备向智能化、高效化升级。锂电池设备企业。例如,先导智能装备股份有限公司开始将智能控制技术融入装备之中,提供稳定、可靠、效率高的整线生产方案。头部车企与电池企业将锂电池新型材料接入到自身供应链。例如,宁德时代和比亚迪这样的锂电池制造商不仅服务于国内市场,还通过创新产品如刀片电池和凝聚态电池,加强了与汽车制造商的合作伙伴关系,进一步整合了供应链。随着锂电池产业在产能、技术、成本上竞争力的提升,锂电池供应链逐渐出海。例如,比亚迪在巴西设立工厂,生产电动巴士和乘用车,这标志着其在南美市场的重要布局;宁德时代也在积极扩展其全球业务,尤其是在欧洲和东南亚市场,公司不仅在德国设立了电池工厂,以更好地服务欧洲的汽车制造商,还通过与当地企业合作,提升了其在欧洲的供应链能力。在全球化和信息技术发展的推动下,锂电池产业的供应链体系正经历持续的改良和提升。通过改善供应链管理和优化物流流程,企业得以削减开支、提升生产效率,并保障产品质量与安全性。这种供应链的进化不仅提升了企业自身的市场竞争力,同时也促进了整个行业的进步和发展。

  中国虽然在锂电池制造技术方面取得了长足的进展,但在锂的提取和加工阶段,技术挑战依然存在。特别是从盐卤水中提取锂的效率尚未达到理想状态,同时这一过程对水资源的依赖性强,不仅增加了成本,也可能因资源短缺而影响整个供应链的稳定性。在南美的“锂三角”地区(智利、阿根廷、玻利维亚),从盐卤中提取1吨金属锂需要消耗高达约1 892吨的水,这对水资源紧张的地区是一大负担。同时,技术效率的不足可能导致供应链中断,增加企业面临的经济和操作风险。此外,环境责任已成为全世界范围内企业不可忽视的一部分,锂电产业链的环境影响尤其受到关注。从锂矿的开采到电池的制作的完整过程中,如何减少对环境的负面影响成为一个重要议题。这不仅关乎企业的社会责任,也关系到供应链的长期稳定性和企业声誉。环保不达标可能会引起监管风险,甚至面临生产限制和市场禁入,进一步影响供应链的连贯性和安全。

  中国本土锂资源大多分布在在江西、四川和青海。近年来中国锂行业保持了较快的上涨的速度,2022年碳酸锂产量和氢氧化锂产量分别达到了39.5万吨和24.64万吨。但是,中国锂资源品质较低,难以实现经济且大规模的开采,与智利、阿根廷和玻利维亚等南美国家相比存在竞争劣势。据估计,中国市场的海外锂占比将长期维持在85%—90%,使得中国锂电产业的原料供应高度依赖国际市场。自给能力的不足使得中国锂电产业面临较大的供应链风险。南美的智利、阿根廷和玻利维亚等国试图通过构建“锂佩克”联盟,来增强自身在锂资源贸易中的议价能力,并通过提高资源价格来获得更多的经济利益,这无疑加大了全球锂资源市场的不确定性。同时,澳大利亚锂矿企业因锂价波动,不时调整生产计划,甚至暂停部分矿场的开采,直接影响全球锂供应量和价格。中国作为澳大利亚锂矿的主要进口国,对澳大利亚锂矿的供应变动格外敏感,一旦澳大利亚锂矿供应受限,将直接冲击中国锂电产业链。此外,锂资源的运输涉及复杂的国际物流网络。物流中断,如由于政治冲突、自然灾害或其他因素引起的交通中断,都可能会引起锂资源供应延迟或中断。

  以美国为首的西方发达国家针对中国深度参与的全球锂产业链、供应链体系所采取的一系列封锁、遏制和排挤策略,可能会对中国在全球和国内的锂产业链、供应链安全造成较大负面影响。2022年8月,美国国会通过了《通胀削减法案》(Inflation Reduction Act of 2022,以下简称“IRA法案”),其中,规定新能源汽车享有高达7 500美元/辆的税收减免,但要求其关键矿物产地必须为美国或其自由贸易伙伴国家(如澳大利亚、加拿大、墨西哥、智利等20个国家)。同时,综合美国《基础设施投资和就业法案》(Infrastructure Investment and Jobs Act)与IRA法案指导意见,从2024年开始,中国生产的电池组件出口美国并应用到清洁能源汽车上将失去消费者购买补贴;从2025年开始,中国生产的锂、镍、钴、石墨等关键矿物出口美国并应用到清洁能源汽车上将同样将失去类似补贴支持。而在欧洲,德国、法国也相继取消了电动汽车购买补贴政策。2024年6月,欧盟宣称对中国电动汽车征收最高达38.1%的临时反补贴税,引发广泛担忧,被认为可能会阻碍行业创新与发展,危及欧洲能源转型前景,最终影响全球应对气候平均状态随时间的变化、实现绿色发展的努力。

  近年来,随着新能源汽车产销规模的迅速扩展,锂电池产业的增长预期大幅度的提高,企业的投资扩产速度明显加快。然而,由于补贴退坡等多重因素影响,2023年以来,下游新能源汽车的增速显著放缓,导致大量锂电池产能过剩,市场供需不平衡。另外,由于需求不足,产业链上游产品价格也出现下滑,相关企业盈利承压。经历了2020—2022年的快速扩张后,2023年锂电产业链市场开始显现疲态,表现在新项目招标显著减少、企业未能实现预期目标,和产品价格大大下跌等方面。此外,2024年上半年锂电产业的整体产能利用率低于50%。在这种形势下,主流动力电池制造商如宁德时代、亿纬锂能等开始将关注点转向海外市场,并加强新技术的研发力度,以探索新的市场机遇。

  在锂电池材料中,正负极材料、隔膜和电解液目前基本上实现了国产化,而由于具备较高的技术壁垒,铜箔、隔膜生产设备的一些核心部件,以及激光设备等锂电池生产设备依然受制于人。单向拉伸的国产聚丙烯(PP)隔膜在孔隙率和孔径分布方面与国外产品接近;而双向分步拉伸的聚乙烯(PE)隔膜则通常具有较低的孔隙率,但孔径分布仍需改善。在关乎锂电池制造的激光设备方面,高功率激光器也仍以进口为主,主要外资品牌包括IPG、相干、通快(TRUMPF)等。

  在全球化及产业技术创新的推动下,锂电池产业链已成为当今世界经济中很重要的一环。尤其是在新能源汽车和智能设备不断普及的背景下,锂电池的需求呈指数级增长。然而,全球市场的高度互联也带来了种种挑战,尤其是对于深度依赖国际供应链的中国锂电池产业而言。技术发展虽然提供了产业升级的动力,但同时也带来了技术依赖和外部制约的风险。此外,原材料供应的不稳定性和国际政治经济的波动更是使得供应链安全问题日渐突显。因此,本文将探讨在这一全球产业布局下,中国锂电产业链、供应链风险,以及这些风险对产业高质量发展和国家经济安全的影响。

  美国及其西方同盟国家通过经济、政治、军事等多维度的全球影响力,构建了一个复杂的国际关系网络,这对中国锂电产业链、供应链安全构成了显著挑战。尽管中国在锂电池本身的技术上领先全球,但由于全球锂资源的不均衡分布,南美的“锂三角”地区及澳大利亚等地区拥有丰富的锂资源。西方国家,特别是美国,通过外交手段和经济援助等方式,影响这些国家的政策取向,可能会引起中国企业在获取锂资源时面临更多的政治和经济壁垒。2023年,欧盟颁布了《新电池法》(Regulation (EU) 2023/1542 of the European Parliament and of the Council of 12 July 2023 concerning batteries and waste batteries),在碳足迹声明、回收利用要求和信息公开披露等方面对中国出口的锂电池有了更严苛的要求。2024年,多位美国众议院议员共同发起了《脱离外国敌对电池依赖法》(Decoupling from Foreign Adversarial Battery Dependence Act of 2024)的议案,禁止美国国土安全部从6家中国电池企业采购电池,旨在推动美国与其地理政治学对手在供应链领域进一步脱钩。能够准确的看出,通过投资、债务、贸易等经济手段,西方国家对资源丰富国家施加影响,可能使这些国家在国际政策上倾向于西方,限制与中国的贸易与合作。地理政治学风险还导致了全球经济“去耦合”的趋势加剧。这种分裂通过增加贸易成本和关税,明显降低了全球贸易的福祉,尤其对技术和创新产生了负面影响。例如,2024年9月,美国拜登政府公布了对华301条款关税细则,对中国太阳能电池加征50%的关税,对中国锂电池的关税提高到25%。大量研究表明,目前全球已经架起了锂电池的复杂网络系统,“牵一发而动全身”的连锁反应使全球锂电池产业链系统性风险凸显。这种“去耦合”导致的贸易壁垒不仅增加了交易成本,还阻碍了知识和技术的跨国流动,从而抑制了全世界创新的步伐。

  除铜箔、隔膜生产设备的核心部件、激光设备等锂电池生产设备外,中国锂电产业在核心技术,如电池管理系统、正负极材料和电解质的创新和应用上也存在很明显的外部依赖。这种依赖限制了中国在这些关键领域的自主创造新兴事物的能力。由于美西方国家和其他技术领先国家在这些领域的技术壁垒和出口限制,中国企业面临获取先进的技术的障碍。例如,美国对中国的技术出口控制不仅限制了中国企业获取高端制造设备和先进材料,也限制了关键技术如半导体的供应,直接影响我国锂电池制造的核心技术的升级和产业链的稳定。

  此外,由于技术敏感性和国家安全考虑,涉及美国技术或含有美国专利的外国产品在出口至中国时也需符合严格的审批要求。在大多数情况下,这类申请将基于“拒绝推定”政策进行审核,即除非有特别的例外情况,否则普遍不予批准。这种技术转移难度和审查政策的限制,进一步制约了中国锂电池产业的技术迭代和升级进程。在全球能源转型和新能源汽车产业加快速度进行发展的背景下,技术迭代的滞后可能使中国锂电池产业错失市场机遇。

  近年来,由于市场的过度竞争,中国锂电池行业面临着严峻的经济压力。2024年上半年锂电产业的整体产能利用率低于50%。在全球市场之间的竞争日益激烈的背景下,这一低利用率的现象凸显了中国锂电行业因产能过剩面临的经济压力。过剩的产能导致众多企业资金链紧张,降低了投资回报率,进而时投入资金的人在面对高风险的创新项目时变得更谨慎。对于供应链来说,资金链的紧张可能会引起上游原材料供应商与下游制造企业之间的账期拉长,加剧整个供应链的运作压力。尤其是在电池单体生产领域,为维持运营,不少企业不得不采取价格战策略。价格战压缩了企业的利润空间,迫使企业在生产和研发上削减成本,这将直接影响产品的质量和技术上的含金量,抑制行业创新和升级能力。此外,对于锂电池行业来说,环保技术的创新是应对未来全球环保法规和绿色供应链要求的重要保障。缺乏对绿色技术的投资不仅会影响企业的长远发展,还可能使其在未来国际市场上面临更严格的环保法规时失去竞争优势。

  新形势下,为有效应对我国锂电池产业链、供应链面临的各类风险,我国应从加强产业高质量发展总体设计、优化锂资源全球布局、改进提升提锂技术、大力开发锂电池替代资源降低对外依存度、集中战略科技力量开展关键核心技术攻关、加强锂电池领域有组织的基础研究、营造高水平开放创新生态等方面开展有效应对,打造运转有效的锂电池产业链、供应链风险治理体系。

  当前,我国关于锂电池的战略政策及发展规划大多分布在在新能源汽车等下游领域,对于源头的锂电资源及中游的锂电池领域尚未出台产业高质量发展总体设计。对此,建议国家发展和改革委员会、工业与信息化部、科学技术部等部门牵头,基于对我国锂电池产业的现状、问题的研判及未来发展的预测,出台我国锂电池产业高质量发展总体设计,夯实我国锂电池产业高质量发展顶层设计布局;通过规划引领,优化产业区域布局,避免锂电池行业低水平同质化竞争,建立创新驱动、技术优先、公平竞争、有序扩展的发展模式。

  为应对国际贸易与地理政治学冲突所引发的供应和贸易风险,解决锂电资源高度依赖进口问题,应积极优化锂资源全球布局,打造锂电池全球产业链、供应链新格局。建议国家能源局等部门牵头,依托“一带一路”等国际交流合作政策,加强国际锂资源战略合作,在共建“一带一路”国家尤其是新近发现超大型锂矿的中亚地区打造锂电资源新供应基地。加强与智利、阿根廷等国家的双/多边合作,引导国内企业与相关国家国企合作并在当地投建产业链,实现我国全球产业链保供及与优势锂资源国的双赢,共同维护全球锂矿市场的稳定和价格合理性。依托数字化转型,提升锂资源全球供应链智慧化、数字化管理水平。

  与此同时,应改进提升提锂技术,推动锂资源高效提取和利用。尽管我国有一定的锂资源储量,但提锂技术相对滞后,锂与其他金属分离困难,制约了国内锂资源的开发利用。建议由科学技术部、国家自然科学基金委员会等部门及资源环境领域的行业协会针对改进提升锂资源提取技术开展专项支持,鼓励高校和科研机构的优势团队投身提锂技术的研究,并将新技术应用于相关企业生产线的技术改造,推动项目成果的规模化。

  此外,还应大力开发锂电池替代资源,努力降低锂电池资源对外依存度。科学研究发现,钠、镁、锌等新型电池未来有望成为锂电池的替代品或重要补充。尤其是钠离子电池,不但在国内拥有丰富的钠原料储量,而且钠原材料成本相比锂原料更低,这也给钠离子电池实现全面普及创造了可能性。对此,我国应加强研发技术,提升钠离子等新型电池技术成熟度,解决其循环寿命短、能源密度低等问题,从而大大降低锂资源对外依存度、实现资源替代、形成新的比较优势。

  为应对核心技术对外依赖所引发的技术更迭与产业升级受阻的风险,建立健全由有突出贡献的公司牵头,高校、科研机构及国家实验室、全国重点实验室、国家制造业创新中心等国家战略科技力量的联合研发攻关机制,聚焦核心工艺、专用材料、关键零部件等“短板”,从不同技术路径积极探索,提高关键核心技术自主创新水平。

  积极设立专门用于支持锂电池基础研究的专项基金,确保资金具有长期稳定的性质,来保证研究项目能够持续进行。同时,推出专门的资助计划,定期开放申请,资助有潜力和创新性的锂电池研究项目。通过严格的评审程序,确保资金能够有效分配到最具潜力的项目中。在多元化的资产金额来源方面,应鼓励大规模的公司,尤其是那些在新能源领域有战略布局的企业,参与锂电池基础研究的投资。公司能够通过设立企业研究基金或与科研机构合作,一同推动技术进步。创立联合实验室可以共享设备、人才和研究成果,提高资源利用效率,促进协同创新。

  扩大锂电池产业开放水平。通过市场化、法治化、国际化措施推动锂电池技术的国际合作交流,提升营商环境,吸引国际锂电池领域有突出贡献的公司在我国设立分支机构。加强国家层面多边合作和高层对话,支持国内外锂电企业、科研机构、行业组织及学术界在研发设计、贸易投资、基础设施建设、技术标准和人才培训等领域的合作交流。同时,引导国内有突出贡献的公司热情参加全球锂电池产业规则和标准的制定,不断的提高我国企业在锂电池产业高质量发展及绿色环保领域的话语权。

  为有效应对国内锂电池企业投融资环境恶化,尤其是产能过剩及国内市场产业竞争日趋加剧等问题,亟须更有效地发挥市场调节机制,鼓励锂电生产企业与国有银行、投资银行等金融资本企业,以及国内汽车、消费电子等锂电应用企业通过签订长单、技术合作等方式建立长效合作机制,保障企业的供应链、资金链稳定,实现合作共赢。

  与此同时,积极发挥商务部、地方商务局等政府部门的引导作用,指导企业大力在欧美市场外,开拓中亚、非洲等地的共建“一带一路”国家的国际市场。通过开展总部拜访、举办境外展会、境外对接洽谈会等多种方式助力企业找订单、扩出口,带领企业借助公共海外仓开展品牌宣传、展示销售、售后服务,积极构建海外营销网络。

  引导企业加大绿色创新投入,尤其是对锂电产品的再利用、拆解回收、垃圾填埋或焚烧处理的全生命周期内碳排放控制的投入。从最初的矿石开采,到初步筛选、精炼,再到金属盐的提取和电池制造,开展产品全生命周期内的碳排放有效控制,引导锂电池行业朝着绿色、低碳、循环方向发展。

  (作者:杜鹏、丘栩华,中国科学院科技战略咨询研究院中国科学院大学公共政策与管理学院;白雨森,北京科技大学经济管理学院;郭栋,中国传媒大学经济与管理学院。《中国科学院院刊》供稿)