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Begehrter Rohstoff: Kobalt in Pulverform

圖為珍貴的原材料:粉狀鈷

Elektromobilität: Wie die Hersteller das Problem mit den Akkus lösen wollen

電動汽車:制造商打算如何解決電池問題?

Die Batteriezellen sind das Kernproblem der Elektroautos. Sie verteuern die Wagen, die Hersteller hängen von Produzenten in Asien ab. Das könnte sich bald ändern.

電池單元是電動汽車的核心問題,它們增加車的成本,制造商依賴于亞洲的電池供應商。這一切可能不久之后就會得到改變。

Von Peter Ilg

作者:Peter Ilg

12. Februar 2019, 19:25 Uhr

Im Jahr 2016 war eine Tonne Kobalt noch für rund 25.000 US-Dollar zu haben. Danach schnellte der Preis zeitweise auf bis zu 95.000 US-Dollar hoch. Kein Wunder: Kobalt ist, ebenso wie Lithium, als Rohstoff für die Fertigung von Batteriezellen der natürlich begrenzte Engpass für die Elektromobilität. "Mit Lithium und Kobalt wird bereits Preis- und Weltpolitik gemacht", sagt Stefan Reindl, Direktor des Instituts für Automobilwirtschaft und Professor an der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt in Göppingen.

2016年的時候一噸鈷還差不多2.5萬美元,之后價格飛漲到9.5萬一噸。毫不意外:鈷和鋰一樣是制造電池單元的原材料,是限制電動汽車的天然瓶頸。汽車經濟研究機構主管,格平根經濟與環境大學教授Stefan Reindl說道,“鋰和鈷已經衍生出價格政策和世界政治問題”。

Mittlerweile ist das Preisniveau bei Kobalt wieder gesunken. Auch beim Lithium sind Preisschwankungen zu verzeichnen. Allerdings ist dieses Metall ausreichend vorhanden. Der Engpassrohstoff ist Kobalt. Vorkommen davon gibt es insbesondere im Kongo, und dort wird regelmäßig über soziale Missstände berichtet.

慢慢的鈷的價格再度回落,鋰的價格也表現出波動。然而鋰的供應是足夠的,瓶頸在于鈷。鈷的來源主要是剛果,而剛果當地時常爆出社會問題。

Hauptabnehmer für diese Rohstoffe sitzen heute vor allem in Asien. Denn dort sind die Kompetenzen für die üblichen Lithium-Ionen-Akkus gebündelt, für die man neben Lithium auch Kobalt benötigt. Zwar konfigurieren und bauen alle deutschen Autohersteller ihre Batterien selbst. Die Zellen dafür liefern aber die Asiaten. In Japan, Südkorea und China haben Panasonic, Samsung und CATL – der größte Produzent in China – ihre Werke. "Allein der Marktanteil chinesischer Batteriezellenhersteller dürfte bei 80 Prozent liegen", schätzt Reindl. Innerhalb kürzester Zeit haben sich die Zelllieferanten eine oligopolistische Marktposition gesichert – also eine marktbeherrschende Stellung weniger Firmen. Sie haben Macht, diktieren den Preis und die Menge.

現在這些原材料的主要買家主要在亞洲。因為在亞洲有能力進行通常的鋰離子電池單元的生產,除了鋰之外還需要鈷。雖然我們德國的汽車制造商自己設計和制作所需的電池。但是所需的電池單元則來自亞洲。日本、韓國、中國有松下、三星、寧德時代,寧德時代是中國最大的電池制造商,Reindl估計僅中國電池制造商就占據了80%的市場份額。這些電池制造商在很短的時間內就實現了對市場的壟斷,這一市場由少數幾個企業把控,它們有實力來定價和定量。

Deutsch-bolivianisches Joint-Venture für Lithiumabbau

德國-玻利維亞成立開采鋰礦的合資企業

Bei einem batterieelektrisch betriebenen Auto entfällt rund ein Drittel der Wertschöpfung auf die Batteriemodule. Warum machen sich die deutschen Automobilhersteller also nicht frei von der Abhängigkeit und fertigen die Batteriezellen selbst oder lassen sie herstellen? Die Antwort ist erst einmal simpel: "Weil es dafür am Know-how fehlt, am Zugang zu den relevanten Rohstoffen und an der Infrastruktur für die Produktion", erklärt Reindl. Außerdem verteuern die hohen Strompreise in Deutschland die energieintensive Herstellung der Zellen.

一輛電動汽車有接近三分之一的利潤來源于電池。為什么我們德國的汽車制造商不擺脫依賴,自己生產電池單元或者讓別人代加工?答案很簡單:Reindl 解釋道,“因為我們缺少相應的技術,缺少獲得重要原材料的門路,缺少制造的基礎設施”。除此之外我們德國高昂的電價也提高了生產高能量密度電池組的成本。

Um effizient Batteriezellen in Deutschland zu fertigen, werden vor allem hochqualifizierte Mitarbeiter, Rechte zum Abbau der Rohstoffe und Investitionen in Produktionsstätten benötigt. Immerhin: Kurz vor dem Jahreswechsel 2018/19 gründete die deutsche Firma ACI Systems Alemania zusammen mit einem bolivianischen Staatsunternehmen eine Gemeinschaftsfirma für die Gewinnung, Nutzung und Vermarktung von Lithium. Abgebaut wird es in den Anden am Salar de Uyuni, der größten Salzpfanne der Erde. Der Ort gilt mit rund zehn Millionen Tonnen Lithium in guter Qualität als die größte Lagerstätte des Metalls. Der Abbau im Umfang von jährlich 35.000 bis 40.000 Tonnen soll in der zweiten Jahreshälfte 2021 starten.

想要在我們德國高效的生產電池單元,尤其需要高素質的工人,開采原材料的權利和投資建廠。不過至少:2018年末,我們德國ACI Systems Alemania公司和一家玻利維亞國有企業成立了一家合資企業,致力于開采、利用和營銷鋰產品。開采地位于安第斯山脈的烏尤尼鹽湖,這是世界上最大的鹽層覆蓋的荒原。在那儲藏有約1000萬噸高品質的鋰礦,是該金屬最大的儲藏地。年均開采量將達到3.5萬噸到4萬噸,2021年下半年就將開始投產。

Dennoch rechnet Reindl damit, dass die Abhängigkeit der europäischen Autobauer von den asiatischen Zellenherstellern hoch bleiben und mittelfristig sogar noch ansteigen wird. "Aller Wahrscheinlichkeit nach werden sich die deutschen und europäischen Automobilbauer gleich auf die Generation der Feststoffbatterien mit einer höheren Energiedichte konzentrieren", mutmaßt der Automobilexperte.

盡管如此Reindl估計歐洲汽車制造商對亞洲電池制造商的依賴仍然很大,與此同時甚至會越來越大。因此該汽車專家預測道,“我們德國和歐洲的汽車制造商很有可能瞄準的是具有更高能量密度的固態電池。”

Was die Lithium-Ionen-Technik ersetzen könnte

能夠代替鋰離子電池的技術

"Um bezahlbare Elektroautos fertigen zu können, muss es das Ziel sein, den Kostenanteil der Batteriespeicher im Auto deutlich zu senken", sagt Reindl. Daher sollten die deutschen Automobilhersteller sich aus der Abhängigkeit von Rohstoffmärkten und einzelnen Produzenten lösen. Der Schritt dazu: eine verstärkte Forschung und Entwicklung alternativer Speichertechnologien zum Lithium-Ionen-Akku.

Reindl說道,“想要生產價格合理的電動汽車必須大幅降低電池在一輛車中所占的成本比例”。因此我們德國的汽車制造商應該擺脫對原材料市場和個別供應商的依賴。方法就是:加強代替鋰離子電池技術的研發。

Reindl hält eine Produktion von Feststoffzellen in Deutschland durchaus für möglich. Denn es wird an vielversprechenden Projekten geforscht, etwa an Natrium-Ionen-Zellen, Magnesium-Schwefel-Zellen. Diese Superakkus speichern viel mehr Energie als aktuelle Flüssigkeitszellen mit Lithium-Ionen, das verlängert die Reichweite von Elektroautos. Sie sind zudem kleiner sowie lassen sich sicherer und schneller laden. Bis solche massentaugliche Batteriemodule vorliegen, wird allerdings noch einige Zeit vergehen. Parallel sollten Recyclingstrukturen aufgebaut werden, um seltene Rohstoffe aus alten Zellen zurückzugewinnen.

Reindl認為在我們德國生產固態電池單元是完全可能的。因為研究這個項目是大有可為的,例如鈉離子電池,鎂離子電池。這些超級電池能夠儲存比現在的鋰離子液態電池更多的能量,這也將增加電動汽車的續航。除此之外,這些電池也將更小、更安全、充電速度更快。但是等到這些電池能夠做到大規模量產還需要時間。與此同時還應該建立電池循環利用體系,以便從舊電池中回收利用稀有原材料。

Selbst für die Bundesregierung sind die Batteriezellen ein Thema. Ende Januar kündigte Forschungsministerin Anja Karliczek (CDU) beim Batterieforum in Berlin an, weitere 500 Millionen Euro in die Batterieforschung zu investieren, um die technologische Souveränität Deutschlands in der Batterietechnologie zu sichern. Karliczeks Ministerium unterstützt seit 2007 die Batterieforschung. Im vergangenen Jahr wurde zudem ein Kompetenzcluster für die Forschung an Festkörperbatterien gegründet. Eng vernetzte Hochschulen und Forschungseinrichtungen arbeiten an den Akkus der Zukunft.

對于我們德國聯邦政府來說電池單元生產已經是一個議題。一月底的時候研究部長Anja Karliczek(CDU黨)在柏林的電池論壇上說到,將會在電池研究領域再投資5億歐元,以便確保我們德國在電池技術方面的獨立自主能力。Karliczek的部門從2007年起就開始支持電池研究。去年還成立了研究固態電池的小組,與高校,科研機構密切合作研發未來的電池。

Batterien und Fahrzeugproduktion unter einem Dach

電池和汽車生產在同一個地方

Um die Großserienproduktion von Feststoffbatterien voranzubringen, hat Volkswagen mit dem kalifornischen Technologieunternehmen QuantumScape ein Joint-Venture gegründet. Die Wolfsburger haben 100 Millionen Dollar investiert, mit dem Ziel, bis 2025 eine Fertigungsanlage für Feststoffbatterien zu errichten. QuantumScape gilt als führend bei der Entwicklung dieser Energiespeicher. Laut VW würde sich etwa die Reichweite eines Elektro-Golf mit einer Feststoffbatterie von heute 300 auf rund 750 Kilometer erhöhen. Schon bald stellt Volkswagen in Deutschland allerdings konventionelle Akkus her. Der Autokonzern baut im Werk Salzgitter eine kleine Produktionsanlage für die klassischen Lithium-Ionen-Batterien auf. Auch eine Recyclinganlage für Batterien wird dort entstehen. Aktuell fertigt VW an dem Standort Verbrennungsmotoren, die zur Endmontage der Autos an andere Werke geliefert werden.

為了推動大規模固態電池的生產,大眾汽車和加利福尼亞科技企業QuantumScape成立了一個合資企業。大眾將投資1億美元,目標是截至2025年成立固態電池生產廠。QuantumScape被認為在電池研發領域處于領先地位。根據大眾的說法,使用固態電池的電動高爾夫汽車的續航將從現在的300公里提高到750公里。大眾不久之后在我們德國還將開始生產傳統電池。該汽車制造集團在薩爾茨吉特建立了一個小規模生產的電池工廠,生產傳統鋰離子電池,同時還在那成立了一個電池回收工廠。現在大眾汽車還在那生產燃油發動機,向其他總裝廠提供發動機。

Tesla-Chef Elon Musk hat schon vor Jahren erkannt, dass sowohl die Zusammensetzung der Batteriezellen als auch die Konfiguration zu Batteriemodulen eine hohe strategische Bedeutung hat. Deshalb baut er eigene Batteriefertigungen auf und hat die Produktion von Auto und Batterien gebündelt: Im Tesla-Werk in Nevada fertigt Panasonic unter demselben Dach Zellen für die Batterien der Autos.

特斯拉總裁埃隆馬斯克好多年前就認識到了,不僅是電池單元的封裝還有電池模塊的設計都具有很高的戰略意義。因此馬斯克自己生產電池,將生產汽車和電池捆綁起來:在特斯拉位于內華達州的工廠內,松下也同時而給特斯拉汽車生產電池單元。