电动汽车在今后的20年内会高速发展到什么样的程度，谁也无法断言。但电动汽车全球市场即将迅速且爆炸性扩张。各国政府将鼓励将混合燃料汽车车（ICEV）换为更环保的替代车辆，各生产商也将加速生产电动汽车。消费者也会争先恐后的购买电动汽车。

但这也带来三个严重但被低估的问题：生产电池的自然资源不足；建立有效的电池的回收再利用系统流程；推广使用电动汽车（BEV）二氧化碳减排量比持续使用ICEV的减排量低的可能性。

首先，预测市场发展状况。各国的市场发展目标不同。

中国也有望加速增长。到2025年，15％的新车销售将是电动车，到2030年将增加到40％。根据目前的政府公告，到2040年，全球至少有30％的乘用车是BEV或混合动力汽车（HEV）。2016年为6700万台，因此即使按此计算，2040年的电动车年产量将达到2000万台。当然，所有车型的总产量也在变。

那么电动车市场会走多远？预测是多种多样的。

 2016年上路BEV数量为120万台。巴克莱银行表示，到2030年，这一数字可能达到2亿。国际能源署（IEA）的预测与之类似。而彭博新闻社的预测要谨慎得多，到2030年估计约为1亿，因为情况尚不明确。

与此同时，汽车制造商正试图将他们的愿景变为现实。据大众汽车称，到2025年，BEV将占其销售额的四分之一。此外，在2020年之后，将不再销售非BEV或HEV的新沃尔沃汽车。许多其他汽车制造商已经在生产电动汽车，而且生产的电动车车型也在增加。还没有生产电动车的汽车制造商也将很快跟进。

然而，电动汽车产业的成功还取决于除电动汽车生产之外的许多因素。基础设施问题通常被认为是市场扩张的障碍，比如难以保证使用完全环保、可持续资源的电力供应，难以建立同时为数百万辆汽车充电的电网，以及难以构建全国性的充电点网络。

此外，电池本身也威胁到电动汽车的发展。这是一种易被忽视的威胁。我们在本报告中将威胁到电动汽车发展的因素总结为三点。

首要关注的是自然资源的可获得性。如果对电动汽车的需求如预期的那样扩大，那么生产电池的材料的供应不一定赶得上。第二个问题是在环境方面如何处理数百万个旧电池。第三是从ICEV到BEV的转换能否真正减少二氧化碳排放。

BEV电池通常是锂离子（Li-ion）或镍氢混合（NiMH）蓄电池，其包含锂和钴以及其他原料。两种金属面临供应短缺，这可能阻碍电动汽车的发展。

钴尤其短缺。据美国地质调查局（USGS）数据显示，目前世界上钴的可采储量为700万吨，根据2016年的产量估算钴的可采年数仅剩57年。但是，如果使用现有技术生产3亿台大型BEV的电池——即使在全球上路汽车数量中占比不那么大，那么钴储备也会被耗尽。并且不仅电车车载电池的生产需要钴，其他许多产业比如医药、超合金、钢铁产业等都需要钴。根据钴业协会的统计，实际留给充电式电池生产所用的钴仅为全球钴产量的50％。

最新的生产和价格统计反映了钴作为电池材料的限制。自2014年以来，产量增长停滞，过去18月价格上涨了200％。虽然已知蕴藏大规模的钴资源，但开采技术并不成熟，也不确定能否回收。

2017年11月“金融时报”（Financial Times）发布“大赦国际指责在钴矿开采中使用童工”(Amnesty warns on use of child labour in cobalt mining)，由此钴矿开采给人留下了侵犯人权的印象。2015年全球钴产量的一半来自刚果民主共和国，寻找钴的替代品刻不容缓。

    政治上更稳定的国家大量生产锂。根据美国地质调查局的数据全球锂储量已达到1400万吨，即使按2016年的消费速度，也可持续开采400年。未被发现的锂资源预计远大于4000万吨。

虽然锂资源取之不尽，但其产量受生产速度的限制。自2013年以来，全球锂产量每年增长7％，但为了平衡供求，我们估计矿业公司有必要将增长率提高到每年9％。供不应求导致锂价格上涨，2015年锂价格上涨40％至60％。同年，中国的房价飙升了三倍。

电车车载电池制造商也面争夺锂之战。2015年，电动汽车产业消耗了锂总产量的14％。其中，传统电池市场消耗25％，非电池市场消耗60％，其余1％被电动自行车和储能器市场瓜分。

    巴克莱银行、彭博新闻社、国际能源署（IEA）预计到2025年全球BEV的产量的平均值为1250万台。为达到这样的BEV产量，我们预算锂产量须在10年内增加2倍以上、到2030年增加3倍以上。高盛集团（Goldman Sachs）预计到2030年锂的需求量将增至6倍。

再加上HEV的话，锂供不应求的情况将更加严重。2016年，上路BEV、PHEV分别有120万、80万台，且呈数量增长趋势。HEV电池虽然较小，但会给自然资源带来额外负担。

预计锂电池将采用新的自然资源。然而，即使替代材料减少或消除了对钴的需求，对锂的需求依然与日俱增。为应对这种情况，生产锂硅电池是短期对策，生产锂硫电池、锂空气电池和固态电池可能成为长期对策。但无锂无钴的钒电池技术达不到BEV的标准，并且也面临着自然资源不足的问题。因此，锂供应链的瓶颈可能还会持续很长时间。

第一代电动车电池即将达到使用寿命。BEV旧电池市场行情看涨，因此需要构建一个能够回收、翻新、再利用的循环供应链。

现在看起来可能不那么紧急。电动汽车行业还处于起步阶段，大多数电动汽车配备的是新电池。即使数据很少但是不能避开这个问题。日产于2010年推出首款全电动汽车，目前只有少数电池需要回收。然而，在许多汽车电池中，存储容量在制造后7至10年内降至出厂时的70％~75％，并且电池效率，加速性能，可靠性受损，必须要换新。且预计电池最终容量仅为初始容量的50％，这些电池可以用于非车载用途，成为可循环标准较低的固定电池。由此一来在BEV中的使用寿命结束时电池仍有经济价值，这降低了电池的成本，并且还暂时减少了电池回收的环境问题。

处理废旧电池的方法有两种：重复使用和循环使用

在再循环中，会拆卸电池以回收锂和钴等化学物质。另外，再利用是短期内非常实用的替代方案，用于识别和替换故障电池并延长电池寿命。

EV电池的回收规模非常小，还不足以被称为产业，并且只有含有大量昂贵金属如钴的电池才具有一定的成本竞争力。锂离子电池的回收尚未出现盈利。即使在工业成本普遍较低的中国，回收的材料价格也只能达到回收成本的95％。回收用于新电池的锂也是不经济的。这是因为净化过程的成本远高于购买新锂的成本。

2015年后，回收的经济性在提高，因为废旧电池将变得普遍，二手电池市场将变得稳定。回收成本也可能会变低，还有可能会出现新的电池。与此同时，各国政府需要对其进行监管和补贴，以确保该行业能够获得稳定合理的收益。随着这个市场将比电动汽车市场的扩张延迟8至15年，能够预测市场发展的方式是政府规划的明显优势。

在这种情况下，回收市场已经开始萌芽。比利时回收公司优美科（Umicore）拥有世界上最大的锂离子和镍氢电池专用回收设备。位于比利时霍博肯的工厂的回收处理能力为每年7000吨，相当于35000个EV电池。美国市场领导者Retriev Technologies在北美的三个地点设有回收锂离子电池，镍氢电池，镍镉电池，铅电池等的设备。预计美国内华达州的特斯拉吉加工厂（Gigafactory）将在2018年达到35GWh的生产力，并建造回收和维护设施。

新兴企业Northvolt正在筹措资金，预计在瑞典建设一个具有综合回收和维护能力的32 GWh（千兆瓦时）工厂，如果竣工，这将成为欧洲最大的锂离子电池工厂。

鉴于回收的道路还很远，目前更现实的方法是将电车车载的旧电池转换为蓄电能力消耗慢的蓄电电池。

上述蓄电池的经济性和投资回报能力非常可观。由于储能的需求几乎是无止境的。电力公司正试图通过提高供电的效率、灵活性、稳定性以促进可再生能源和电动汽车的普及。根据美国能源部资助的可再生能源研究机构国立可再生能源研究所的数据，测试和更换故障电池成本很低，每个电池最大额定功率的千瓦时相当于20美元。对于新型储能锂离子电池的需求已经很强劲。翻新的电池将成为廉价替代品，有利于新兴产业地位的稳固。

BEV电池用途广泛

上至电网级应用下至住宅储能应用，并且它可以作为电力公司的备用电源，用于平衡可再生能源供电的电源不稳定现象。此外，还可储存太阳能供家庭日用电，还可以作为不间断电源供数据中心等所用。

部分翻新EV电池已经投入使用。例如，日产（欧洲）的Leaf新概念车和BMW i3电动汽车的蓄电池。宝马、博世、Battenfall将在德国共同建设额定功率2兆瓦（MW）、储容量2.8兆瓦时（MWh）的大型蓄电设施，该设施可为超过100台电动汽车供电，组装超过2600个旧电池组件。

翻新电池对储能的贡献不是很大，但毫无疑问，它会在全球电力供应的情况下迅速增长。到2030年，汽车制造商每年可以生产2000万辆电动汽车，所有这些电动汽车都配备了电池，这样庞大数量的电池最终将流入二手市场。

回收由专业第三方回收公司领导，但电池翻新由具有电力工业专业知识的公司进行。特别是，汽车制造商由于与经销商和客户建立了关系，因此有望在提供废旧电池方面发挥主导作用。几家BEV制造商已投资具备翻新废旧电池能力的设施。

包括翻新电池，所有电池最终都必须回收再利用。为此，需要严格的法规来保护环境免受有毒物质的侵害，例如严格执行“防止非法倾倒和污染法”。在制定法规来规范锂等化学品的处理方面一些国家已经渐入正轨。但仍有大部分国家还未找到正确的道路。

一般而言，BEV比ICEV具有更低的二氧化碳排放量。且发动机比ICE的效率更高，在非高峰时段充电二氧化碳排放量少。

（1）汽车生产和基础设施建设和拆除产生的碳排放量，

（2）使用机动车本身排放的二氧化碳量，即基于（well-to-wheels）——汽车所装载的燃料被转换为多少汽车动力，这一角度观察碳排放。

然而，由于车辆类型，发电配置和汽车使用的组合几乎是无限的，因此这种计算变得复杂。

根据IVL瑞典环境研究院的最新研究，锂离子电池生产和电池材料加工产生的二氧化碳排放量为150～200 kg CO2eq/kWh。25kWh的电池意味着3,750～5,000 kg CO2eq的CO2收支。如果这种电池连续使用125,000公里，那么平均使用寿命为7年的推测是合理的。

然而，在全周期分析时，ICEV和BEV之间的差异变得更加模糊。国际能源署（IEA）曾经发布“全球电动汽车展望2017(Global EV Outlook2017)”其中比较了不同国家普通乘用车的“Well-to-Wheel”性能，提出测算CO2排量时应虑电源配置。

就法国而言，使用BEV优于ICEV的优势是显而易见的，因为每千瓦时的发电量很低（最大60 g CO2/kWh）。但是，在每千瓦时碳排放量较高（最大850g CO2/kWh）的国家，ICEV实际上可能更为可取。英国“金融时报”最近得出了类似的结论，发现特斯拉在美国中西部，Model S周期碳排放量高于小型ICEV排放量。因此分析应该按国家或地区进行。

此外，由于BEV的大规模普及导致电力需求的急剧增加，再加上移动产业（Mobility）的电动化，低碳发电技术显得无比重要。例如，美国要为全电动汽车供电的话需要增加30％的电力供给。事实上，在少数极端情况下，依靠煤或燃油发电厂的电力给BEV供电所产生的排碳量反而会超过持续使用ICEV的情况。

BEV市场规模的演变以及随后对二手电池市场的假设超出了推测范围。目前尚不清楚原材料的稳定供给和业界的生产是否有保障，还未建立电网以应对大规模电动汽车普及，各种构想也只能是瞎猜。其他因素也使前景不明确。燃料电池汽车可能会挤入BEV市场，消费者行为也可能发生变化。比如共享电动汽车的急增限制的EV的需求。

然而，随着许多国家呼吁逐步淘汰ICEV，电动汽车和电池市场可以说即将迎来爆发式增长期。面对工业和技术惊人的巨变，这需要科学和技术更具实用性、产业更成气候、经济上更具可行性，及更绿色环保的战略。

政府必须和各种行业合作，从采矿公司到电池、汽车制造商，同时支持新的业务领域，如回收再利用等，为保护BEV转换的环境效益要改善电源配置、制定法规以避免处理废旧电池造成的污染、推行适当的技术，谨慎推荐产业发展。为有效减缓气候变暖，促进可持续产业增长和提高消费者满意度而言，管理能源系统和技术的综合方法比以往任何时候都更为重要。

本报告是基于这样一个前提，即通过技术及政策手段解决了BEV电动汽车的成本增加的这一摆在眼前的难题，BEV就会迎来爆发式普及。

通常说，内燃机汽车（ICE）成本的20％是零件成本EV，换作BEV的话，这20％则为电机、逆变器的成本，另外零件成本还要加上电池成本。

假设除了流通成本之外的大规模价格范围内的车辆成本约为150万日元，由于安装了电池，成本将显着增加。也应该考虑到这会和省下料费相抵消，但就算不考虑电池会老旧和贬值、成本也会很高。如果没有政策上优惠，目前行业很难实现收益。