中国储能网讯：电动汽车仍然是锂离子电池销售增长的主要驱动力。2022 年全球电动汽车销量将超过1,000万辆。与此相适应，动力电池的销量也将大幅增长76%。这一增长轨迹在 2023 年仍将继续。为了满足不断增长的需求，欧洲越来越多的电池生产厂和电池组件厂开始投产。到 2023 年底，电池产能将达到175 GWh/年。本文将介绍电池生产厂在开发和投产过程中遇到的挑战。

电动汽车仍处于上升期

  国际能源机构（IEA）今年4月发布的《2023年全球电动汽车展望》显示，电动汽车的销量继续快速增长。电动汽车（EV）的销量继续快速增长。在过去一年中，全球电动汽车销量超过1000万辆，占整个市场份额的14%。继中国电动汽车销量达600万辆之后，第二大增长动力来自欧洲，销量达270万辆。与整个汽车市场相比，电动汽车在中国的市场份额接近30%，在欧洲则超过20%。这一趋势将在2023持续。尽管在电动汽车的主要市场--中国，购买电动汽车的政治支持措施取消了，在2023年第一季度，中国的电动汽车销量超过230万辆，同比增长25%。相当于欧洲的 2023年第一季度的总销量。到2023年底，全球电动汽车销量将达到1400 万辆。

  电动汽车销量的增长导致对电池的需求增加。SNE Research的数据显示，到2022年，用于电动汽车的电池总能量将达到690GWh。与 2021 年相比增长了76%电池 电池生产的市场领导者是CATL，其次是LG Energy Solution、 比亚迪、松下、三星SDI和SK On。上述所有公司的主要生产基地都在亚洲，但六家公司中有四家在欧洲也有生产基地。除电动汽车外，固定式电池储能系统市场的发展尤为强劲。根据SNE Research的预测，2022年，全球共售出122GWh的电池容量，相当于增长了177%.。由于政治措施的影响，未来对固定式储能系统的高需求将持续存在。例如中国政府规定，随着可再生能源发电的建立，储能系统必须同时安装。由于电动汽车销量的增长，电池的增长趋势将在2023年继续保持。根据SNE Research的数据，2023年第一季度，全球共售出 133GWh的动力电池。同比增长率为39%。因此，本季度的年复合增长率（CAGR）高于26% 。

新的电池生产设施在欧洲开始投产

  不仅在全球，欧洲的电池生产势头强劲，越来越多的工厂开始投产。继Northvolt宣布于2021年12月开始生产电池并在 2022年交付首批商用电池之后，CATL宣布于2022年12月在德国埃尔福特附近开始批量生产。Northvolt Ett第一阶段的产能为16GWh/年。而CATL位于埃尔福特的工厂的产能为8GWh/年。2023年5月，ACC 开始在法国杜弗林的 BillyBerclau 生产电池。公司的目标是在2023年底前开始生产，并计划于2024年底完成增产。在第一个建设阶段，目标是生产出超过13 GWh/年以上的电池单元。上述所有设施都将在未来进一步建设。

  除了最近开始运营的工厂外，韩国的制造商LG Energy Solution、三星SDI和SK On还在波兰和匈牙利生产电池。在2022年最后一个季度末的报告中显示，LG Energy Solution在波兰的产能分别为波兰的产能为70 GWh/年，预计到 2023 年将扩大到 90 GWh/年。到2025年，总产能将达到115GWh/年。SK On是SK Innovation旗下的电池分公司，其在匈牙利的产能为17.5GWh/年。根据公司公告，另一个工厂计划于2024年投产，年产量将增加30GWh。

  三星SDI正在匈牙利哥德的一家工厂生产汽车用电池。然而、该公司本身并未透露其现有的生产能力。根据行业新闻披露，约为30GWh/年，预计将扩大到40GWh/年。根据三星SDI的季度报告，这一建设阶段于 2022年完成。

  除了已列出的生产能力超过产能超过5GWh/年，还有许多其他电池厂生产规模较小的电池片，通常用于电动汽车以外的应用（图 1）。2022 年，欧洲动力电池的总产能约为145GWh/年。到2023年底可能增至175GWh/年。

图1 欧洲正在规划、建设或已投入运营的电池生产基地

电池各个组件（正极，负极，隔膜以及电解液）的生产也将在欧洲进行

  除电池生产外，在欧洲已经建设工厂为电池生产提供必要的组件、如正极活性材料 (CAM)、隔膜和电解液（图 2）。还有一些组件生产工厂正在建设当中。

图2 积极从事电池生产和组件制造，并在欧洲各国拥有生产基地的公司。

  其中，巴斯夫和优美科正在欧洲生产正极活性材料。优美科于2022 年9月在波兰Nysa开设了一家生产CAM的工厂，据说到2023年底，该工厂的产能将达到20GWh/年，并将在2024年扩大到40GWh/年。最终，其CAM生产能力可提高到200GWh/年。此外，位于Schwarzheide的巴斯夫工厂也即将开始生产。根据新闻报道、自2022年底以来，该生产基地一直在加紧提升产能，初期产能将达到20GWh/年。

  锂离子电池的隔膜主要由波兰的LG化学公司和匈牙利的东丽公司生产。两家公司去年宣布在匈牙利成立了一家生产隔膜材料的合资企业。随着合资企业的成立，东丽公司的生产基地将得到扩建，并计划达到8亿平方米的隔膜生产能力。SK IE Technology是欧洲另一家生产隔膜的公司。SK IE在波兰拥有一家工厂，每年可生产3.4亿平方米的隔膜。更多的生产基地正在开发中，到2023年和2024年底，隔膜的年产量将分别达到 6.8 亿平方米和1.54亿平方米。在瑞典，高级技术材料公司正在运营一家电池隔膜生产厂。该工厂计划分几个阶段进行，到2024年底，隔膜年产量将达到6亿平方米，相当于约60GWh。另一家亚洲公司SEMCORP计划在匈牙利开设一家隔膜生产厂。目标是达到4亿平方米的生产能力。

  欧洲已有许多生产电解液的公司。由于保质期有限，电解质溶液必须快速处理、因此，短途运输尤为重要。因此，电解液生产商已在靠近电池厂的地方建立了自己的生产基地、主要集中在波兰、匈牙利和捷克。

  图2在“Capacity Europe 2023e”一栏中，总结了到2023年底可能达到的产能。这些产能将能够为欧洲的电池生产厂提供足够的电解液。关于隔膜特别是正极活性材料，欧洲依赖于额外的进口。负极活性材料 (AAM) 也是如此。由于欧洲只有少数几家小型生产厂，因此图2中没有对负极活性材料进行描述、然而，可以预见的是这种情况将会改变，因为目前有几个生产负极活性材料的工厂正在开发中。

欧洲电池生产厂的原型开发

  欧洲的电池生产厂在新生产基地的开发过程中，尤其是在电池生产厂的规划和建设过程中，会遇到各种各样的挑战。有关欧洲电池生产基地的发展报告显示，规划并不总是简单明了的。在这一过程中，计划的时间表和里程碑的宣布可能会发生变化，偏离原计划，或者完全停止。因此，在规划和运行过程中，始终要考虑适应不断变化的情况。和运作。欧洲最近的例子表明从宣布建立工厂开始、到开始运营大约需要五年时间

  场地规划始于目标的设定，其中包括具体条件，如战略方向、计划产品、可能的地点以及预算和时间框架。以及预算和时间框架。特别是寻找潜在投资者的资金支持或国家财政支持或资助的机会，都会影响到厂址的选择或计划中工厂的规模。事实表明，欧盟必须制定更多激励措施，简化审批程序以保持对北美和亚洲市场的竞争力。

  在开发阶段，可以建造一条试验生产线作为批量生产的先驱。这种做法尤其适用于那些希望在电池市场上立足，但又没有先期生产经验的新制造商。以ACC和Northvolt为例、在实际工厂投产前2至2.5年，试验生产线就已开始运行。通过中试线，电池生产工艺得以开发，电池设计得以测试，并由此产生试生产系列（或空系列）是批量生产的基础。在试生产期间，生产出的样品可供潜在客户检验。PowerCo公司位于德国萨尔茨吉特的第一家工厂是可持续发展和创新方面的蓝图并以此为蓝本加速建立更多的工厂。根据德国机械设备制造业联合会（VDMA）的电池生产设备路线图显示，“复制和粘贴工厂”模式从开始建设到投入运营的时间可能是1至1.5年，而一个全新生产的工厂从开始生产到投产平均需要四年时间。

  图 3 中的时间轴描述了.以Northvolt Ett电池厂为例。该工厂不是一家“复制和粘贴”模式工厂，而是该公司的第一家工厂。它是在没有专业知识的情况下建立的，其电池单元和生产设备是通过试验线开发和测试的。

  在工厂的概念规划阶段，选址起着至关重要的作用。由于欧洲能源价格不断上涨，未来的二氧化碳排放量也将不断增加、特别是廉价的可能源的来源已变得越来越重要。能源密集型生产尤其具有竞争力如果当地电力在很大程度上来源于可再生能源，或者可以风能和太阳能发电作为补充。位于瑞典北部的超级工厂Northvolt Ett以其绿色，可持续制造而脱颖而出、因为他100%使用可再生能源，这得益于该地区拥有丰富的廉价风能和水能。

图3 以 Northvolt Ett.公司为例，电池生产厂的建设时间表

  在规划阶段，会对工厂的尺寸进行调整，并为几个阶段的产能增长进行布局。工厂规模越大，就越有机会提高能源效率和材料投入，从而实现更可持续的生产。这是规模经济的效应，可降低固定成本。因此，从长远来看，工厂需要扩建或增加新的设施，以便从现有的基础设施中获利。例如SK 创新公司在匈牙利科马罗姆的现有工厂旁边新建了第二家工厂，以提高生产能力。为了顺利投产。与地点规划同时进行的还有其他准备工作，如原材料和生产设备的首批合同等。内部价值链的全面分析有助于确定垂直非一体化领域。这些领域可以通过在电池生态系统内建立战略合作伙伴关系，并慎重选择生产地点。在空间上靠近供应商、买家和生产设备制造商、可以产生物流优势。确定地点后，实施准备工作包括包括从官方机构获得许可许可证。这些许可证包括环境影响评估（视地点而定），如污染控制、自然保护区保护 饮用水保护和森林保护。在获得所有许可证后，工厂建设过程就可以开始了。三星SDI戈德（Göd）工厂、杜夫林（Douvrin）ACC工厂和斯凯莱夫特（Skellefteå）Northvolt Ett在斯凯勒夫特奥的工厂发布的新闻稿显示，一栋厂房的基本建设需要七到十个月的时间。在完成后，第一批机器和设备会交付、安装，并建立各条生产线。

  SK Innovation介绍了位于匈牙利科马罗姆的第一家工厂的五条生产线如何在一年时间内逐步开始生产，以达到所宣布的7.5 GWh/年的产能。多条生产线并行运行的优势在于可以在电池形式、化学成分或其他版本之间进行切换。虽然生产设备的开始运行是在中试生产线上进行的，但将规模扩大20倍（以 Northvolt Ett为例）则要复杂得多，需要工艺工程、质量管理、电池设计和软件之间的密切合作、

  首先要进行冷调试，在此过程中，设备被调整到所需的运行速度、温度和压力。材料。在接下来的热调试过程中将启动材料首次引入生产线。这一步伴随着在特定参数的指导下进行严格的质量检查。通过监控系统，产品进行在线和离线测试，这意味着传感器设备要么集成在生产线上或在生产线外进行检测。为了尽早识别缺陷产品，目前正在对数字孪生进行研究，以作为更好地理解因果关系并快速调整不利的生产条件的一种手段，数字设备和产品数字孪生是在生产过程中通过设备内的传感器收集到的相关数据集有助于优化生产过程。例如，法国的ACC新工厂就打算引入数字孪生。在生产的早期阶段，工艺步骤优化得越好，最终的废品率就越低，从而影响效率。除了降低废品率，降低成本的同时，还要提高产量。这可以通过精确调整自动化流程来实现。到目前为止，在经过良好调整的生产线上，电池产率约为90%，有时会低于90%。这意味着会产生 "可避免的 "废品。由于材料成本高昂，避免废品是当务之急，并有可能提高效率。

  在工厂附近招聘熟练工人这一点不容小觑。随着劳动力短缺的加剧，对合格人才的竞争也日益激烈。在寻找合适厂址时必须考虑到这一点。在第一家工厂投产后不久Northvolt就宣布了一项快速的人员扩充计划。每月招聘150名员工。这意味着员工人数将最终翻两番，从1000人增至4000 人。为了使工作场所对所需的劳动力具有吸引力，应要确保工作场所附近有足够的生活空间和基础设施。

  就Northvolt Ett而言，在开始运营四个月后首次向客户交付电池。据报道，在头六个月内，第一条生产线成功启动。在随后几个月的提升阶段，更多的生产线上线，以达到第二个建设阶段60GWh/年。如前所述，在最初的爬坡阶段，生产速度会逐渐加快。因此，我们并不假定工厂会立即达到所宣布的产能，而是会延迟大约一年。德国埃尔福特附近的CATL工厂宣布其产能为14GWh/年。但在2022年只生产了8GWh，然后才逐步加速生产。在这个加速阶段，产量增加同时达到预期的质量和工艺稳定性。通常，工厂利用率低于100%。在85%左右时，就可以考虑扩大生产，从而进一步扩大生产规模。

  上述例子表明电池厂的建设过程是动态的，必须适应当前的发展。尽管尽管面临巨大挑战，欧洲的电池生产正在加速。未来几年，将有更多的工厂开始运营并提高产能。因此电池的需求将从越来越多的国内生产中得到满足。