Arkiv / Teknik

Batterier: Trender 2021 vs. 2020

Creative commons license

omEV har jämfört batteriåret 2021 med 2020. Finns det några trender? Hur många GWh producerades? Vilka är de största aktörerna?

Sammanfattningsvis ser vi att OEM:erna söker högre energitäthet och mer och mer vill förstå vad som händer inne i cellmaterialen för att bättre estimera livslängd och snabbladdningsegenskaper. Vi ser även att fler och fler OEM:er anammar LFP-celler.

En annan tydlig trend är att olika former av partnerskap och JV:n skapas mellan OEM:er och celltillverkare, samt att återvinning av batterier ’flyttar in’ till celltillverkarna men även till OEM:erna.

När det kommer till cellproduktion till personbilar (BEV och PHEV) ökade den globalt med över 110 procent till drygt 280 GWh. Och det är CATL som fortfarande är herren på täppan.

Celltillverkningen fördubblades – CATL och Tesla dominerar

Totalt producerades celler till personbilar (BEV och PHEV) motsvarande drygt 280 GWh under 2021, vilket är en ökning med 113 procent jämfört med 2020 [1]. Av de tio största celltillverkarna är alla asiatiska och där kinesiska CATL behåller tronen med närmare en tredjedel av världsmarknaden [2]. CATL, tillsammans med Panasonic och LG Energy Solution står för ungefär två tredjedelar av världsmarknaden av celler till elfordon. CATL ökade sin produktion med över 200 procent jämfört med året innan till totalt 89 GWh [1]. Jämförelsevis ökade Panasonic sin försäljning med 39 procent och LG Energy Solution med 72 procent jämfört med 2020 [1].

Under första halvan av 2021 ökade den globala produktionskapaciteten av celler med över 100 GWh (eller 157 procent) jämfört med samma period året innan. Bara CATL stod för en 253 procentig ökning i GWh av celler som byggts in elfordon jämfört med första kvartalet 2020. Detta betyder att CATL använde 238 procent mer litium, 185 procent mer nickel och 170 procent mer kobolt. [3]

Nickel-rika Li-jonceller dominerar

Det var just nickel-rika Li-jonbatterier (nickel-rik NMC och NCA) som dominerade under 2021 och stod för 54 procent av den globala kapaciteten för nya elfordon (PHEV och BEV). En femtedel var av helt nickel-fria varianter (t.ex. LFP) och resten med NMC-varianter med lägre nickelinnehåll. De nickel-rika varianterna dominerade i USA, medan de helt nickel-fria varianterna återfinns framför allt i nybilsförsäljningen i Kina och återfanns i hela 41 procent av alla nytillverkade fordon i Asien. [4]

Tesla driver cellproduktionen för de tre största

För de tre största celltillverkarna är det Tesla som drar upp försäljningssiffrorna. Ungefär 20 procent av produktionen från både CATL och LG Energy Solution går till Tesla Model 3 och Model Y i framför allt Kina. Av Panasonics produktion går 87 procent till Teslas olika modeller världen över. Sett till den totala cellproduktionen världen över under 2021 gick 23 procent av cellerna till Tesla, vilket är en liten nedgång jämfört med 2020 då siffran var 26 procent. [1]

Cellkostnaderna sjönk under 2021 (jämfört med 2020) med 25 procent för prismatiska celler, 22 procent för pouch-celler och 14 procent för cylindriska celler. [5]

BYD rapporterade dock en kostnadsökning på 20 procent under november ifjol på grund av materialbrist [6]. Överlag ökade kostnaderna för alla ingående material och delar i cellerna med mer än 20 procent under 2021 jämfört med 2020. I Kina ökade elektrodernas bindemedel och elektrolyten mest, vilka ökade med 155 respektive 135 procent jämfört med 2020.

På packnivå sjönk kostnaderna med 6 procent jämfört med 2020, vilket är en betydligt mindre sänkning än från 2019 (13 procent) och i medel kostade ett pack 123 USD/kWh. [5]

Partnerskap, JV och investeringar

Det har blivit allt tydligare att OEM:er skapar någon form av partnerskap (t.ex. JV) med en eller flera celltillverkare. Dock finns det skillnader hur OEM:er världen över agerar. Det kan noteras att amerikanska OEM:er skapar JV med japanska eller sydkoreanska celltillverkare, medan asiatiska OEM:er skapar partnerskap med lokala celltillverkare. Inom Europa är trenden mer att OEM:erna agerar tillsammans med lokala tillverkare längs hela värdekedjan.

Det investeras friskt inom batteriområdet – under 2021 hela 17,12 miljarder USD. Av dessa gick mer än två tredjedelar till cellproduktion med Northvolt som största mottagare (motsvarande ca. 6,2 miljarder USD) [5,7]. Inom Europa är det framför allt VW, Renault och Daimler som investerar i tillverkare av Li-jonceller, medan i USA är det främst investeringar inom fastfasbatterier som attraherar OEM:erna. SILA Nanaotechnologies utvecklar kiselbaserade anodmaterial och var en av vinnarna under 2021 med drygt 930 miljoner USD i investeringar, vilket är mer än tre gånger som mycket som investerades totalt i katodmaterialtillverkare [5].

Celltillverkarnas investeringar och partnerskap

Under 2020 presenterade en rad celltillverkare sina framtidsplaner eller nya koncept: t.ex. Tesla Battery Day, CATL konceptet Cell-to-Pack och BYD Battery Blade och NIO lanserade Battery-as-a-Service (BaaS). Under 2020 var den högsta energitätheten på packnivå är ca 280 Wh/kg för CATL och kring 270 för SK Innovation [8]. Tyvärr har vi inte motsvarande siffror för 2021, men får återkomma om detta. I december ifjol satte Kina upp riktlinjer och minimikrav för celler till elfordon som tillverkas i Kina: >210 Wh/kg på cellnivå och >150 Wh/kg på packnivå och de ska klara minst 1000 cykler [9].

CATL teamade under 2021 upp sig med ett antal företag: t.ex. BASF, ZF och Fisker. LG Energy Solution säkerställde långsiktiga leveransavtal med separatortillverkaren Toray och litiumleverantörerna Sigma Lithium och SQM. [5]

När det kommer till patent är det LG Chem/Energy Solution, Panasonic, CATL och SANYO som är mest aktiva. Batteristyrning, packdesign och strömuppsamlare var de områden som flest patent rörde sig om under 2020. Under 2021 ökade antal patent kring batteristyrning och packdesign vardera med runt 40 procent jämfört med året innan, vilket är i paritet med ökningen från 2019 till 2020. [5,8]

Under 2021 kunde vi äntligen se ett slut på den långdragna patenttvisten i USA mellan LG Chem och SK Innovation och SK Innovation dömdes att betala 1,8 miljarder USD. omEV rapporterade om tvisten både under 2020 och 2021.

Egna kommentarer

Det är alltid lätt att titta i backspegeln. För ett år sedan siade omEV om trenderna för 2021 att vi trodde att JV skulle blir mer och mer vanligt mellan celltillverkare och OEM:er. Så verkade också ske. Vi trodde på en cellkostnad under 95 USD/kWh, vilket nog inte var så tokigt. Kanske mer intressant att sia om packkostnadena framöver. Vi tror på en kostnad under 125 USD/kWh. Samt att vi kommer att se uppgång och fall för satsningarna inom Europa när det kommer till cellproduktion. Detta pga. resursbrist: både material och personal. Vi återkommer just till det senare under våren.

[1] A Record 286.2 GWh Deployed Onto Roads in Passenger EV Batteries in 2021 (länk)

[2] CATL outgrows the battery competition (länk)

[3] Adamas: 108 GWh in new EV battery capacity deployed in 2021 H1; 7 battery suppliers responsible for 90% (länk)

[4] Adamas Intelligence: high nickel battery chemistries captured 54% of the market in 2021 by GWh Deployed (länk)

[5] The Battery report 2021, Volta Foundation & Intercalation , 8 January 2022 Web. (länk)

[6] BYD to reportedly raise battery prices by 20% due to raw material costs (länk)

[7] Five years on: global climate tech investment trends since the Paris Agreement (länk)

[8] Yiu, Nicholas. Jing, Linda. Yeh, Yen. He, Katherine. Zheng, Eric. “State of Batteries Report 2020.” BatteryBits, 16 January 2021. Web. (länk)

[9] China issues a new industry standards for lithium-ion batteries (länk)