纵观人类历史，每一次生产力的提升都伴随着能源应用的革新。
“钻木取火” 人类逐渐步入农业文明，也开启了能源的“薪柴时代”；
蒸汽机的发明拉开了工业革命的序幕，煤炭所带来的动力开始广泛应用于大机器生产；
电力和内燃机的发明带来了第二次工业革命，石油被广泛应用到交通、化工等部门，推动了城市化与全球化。
如今，我们已置身于信息时代，科技发展日新月异，“第三次工业革命”呼之欲出，而能源领域的又一场变革吸引了各国的目光，以光伏、风能、氢能为代表的新能源正将人类带入一个全新的时代——以新能源为主体的新时代。
那么问题来了，燃油车向新能源汽车过渡，那么，到底谁才是真正的新能源汽车技术方向：锂电池，铝电池，氢能电池.......这个问题已经争论很久，也是市场上经久不衰的话题。
01
从某种意义上来讲，全球新能源汽车的竞争，其实是动力电池之争，谁掌握关键核心技术，谁就能在新的竞争赛道中拔得头筹，赢得未来。
动力电池左右了每一辆新能源汽车的性能表现及成本控制。作为新能源汽车最核心的零部件，动力电池的成本占新能源汽车成本高达40%。
动力电池产业链复杂且庞大，涵盖锂矿、电解液、正极材料、负极材料、隔膜、BMS、电芯、电池回收等各个领域。其中包括锂、钴、镍、锰等稀缺材料，任何一家企业都难以将整个产业链揽入怀中。
总的来说，全球新能源汽车主要以动力锂电池为主，中美欧走上了插电混动和纯电动汽车为主的路线，日本坚持发展油电混动到氢燃料电池新能源汽车的道路，而喊出“到2030年，一辆烧油的汽车都不会在印度市场出售”口号的印度玩则秘密研究了“铝电池”。
近日，根据外媒的消息，印度Saturnose公司将发布其增强型铝离子（Enhanced Altered Aluminum Ion，简称Ea²I）电池化学成分的独立测试结果，并计划明年推出一款固态可充电铝电池。该公司是由沙特出资、美国注册和印度团队研发的。
据称，这款新型铝离子电池（Ea2I）将是全球首款商用铝离子固态电池，不仅实验数据吊打锂离子电池，还有望取而代之。
根据其官网宣传，这款电池充满电只需要12分钟，而装载锂电池的电动汽车，慢充6——8个小时，应急快充虽然只需要半小时到一小时，但对动力电池组的耐压性和保护要求太高。
据介绍，这款电池体积能量密度超过1500Wh/L，重量能量密度有望达到600Wh/kg以上，可为电动汽车提供1200km的单次充电续航里程，使用寿命长达15年，可持续至少2万次充放电循环。而在理论上，铝电池重量能量密度可达8100Wh/kg，
相比之下，锂电池在实验室最好的数据，是由恩力动力创下的。其研发的软包锂金属二次电池实测体积能量密度1100 Wh/L，实测重量能量密度520 Wh/kg，还是相形见绌。
即便如此，锂电池的重量能量密度500 Wh/kg及体积能量密度1000 Wh/L的指标是电池性能一个里程碑式的指标，被各大车企、电池巨头以及各国的政府设定为2025至2030年的中长期目标。
根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg;2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。
目前市场上的锂电池重量能量密度不到300Wh/kg，使用寿命基本在5000次左右，少数能够超过1万次，续航里程也就400——600公里左右。
实验证明，铝电池循环7500次后，容量几乎没有衰减，这相当于每天充电两次，20年后电池依然经用如初。
当然，最重要的还是它比锂电池更加便宜和安全。据称，这使其比锂离子电池技术的成本要低50%，不会像锂电池一样动不动就会自燃，也不会产生像废旧锂电池产生重金属镍、钴污染(包括砷),氟污染,有机物污染,粉尘和酸碱污染。即使你在电池上钻出一个洞，都不会生火。
需要提醒的是，2021年虽然市场上有一种说法叫“有锂”走遍天下，甚至连昔日跌下神坛的“盐湖提锂”龙头盐湖股份也上演王者归来，但问题是锂电池更多是一种储能装置，先把电能贮存起来，需要时再释放出来，而不像燃油车和加氢车一样，加油或加氢就能继续上路，它得接着充电才能接着用！
对于新能源汽车来说，理想的电池应该具备：足够的能量密度，才能跑更远的路程；足够的功率密度，车才能加速快、能爬坡；能量补充速度快，充电或者换电都要迅速；成本低廉，使用寿命和价格综合起来有竞争力；足够绿色环保，新能源汽车才能行稳致远。
如此看来，铝电池确实很有潜力成为锂电池的替代者，能跟铝电池一较高下的，大概只有氢能，但在现阶段技术下，氢燃料电池的安全、技术、高成本等问题还有待一一突破，还不足以挑战锂电池的江湖地位。
前一段时间，“钠离子电池”“重出江湖”，受到多方关注和重视，成为储能市场新的风口。毕竟钠在地壳中储量高且成本低廉，具备大规模应用的发展潜力，但问题是，钠离子电池能量密度较低，在电池制作的过程中需要更多的辅材和制造成本。
据研究估算显示，钠离子电池所需辅材和制造成本占总成本75%。宁德时代董事长曾毓群也表示，该公司新推出的钠电池可能比锂电池更贵。
换言之，目前钠离子电池相较于锂离子电池，并没有太大的优势，除非建立高能量密度和低价格辅材的钠离子电池体系，并进一步降低钠电池生产成本。
由此可见，眼下，铝电池似乎成了取代锂电池的最佳选择。业内人士也表示，铝电池几乎可以和汽油相媲美，而且它比锂离子电池更轻、更便宜。
而印度之所以费尽心思研究铝电池，除了本国锂资源短缺，中国主导了全球锂化工供应链以外，想通过铝电池实现弯道超车。
锂在自然界中的并不算特别大，居第27位，在地壳中的含量约为0.0065%，但全球锂资源丰富且高度集中，73%的锂资源分布在北美洲和南美洲，大洋洲、亚洲、欧洲、非洲锂资源分布相对较少，分别占比8%、7%、7%和5%。
就国家而言，锂资源主要分布在南美洲“锂三角”地区（玻利维亚、智利和阿根廷）、美国、澳大利亚和中国，而印度那点儿资源基本可以忽略不计。
目前，中国已经主导了锂金属最终产品的供应，生产了全球近三分之二的锂离子电池，并控制着全球大部分的锂加工设施，这连漂亮国都无计可施，印度要想替代中国成为引领者几乎是白日做梦。
印度石油研发总监拉玛库玛（S.S.V. Ramakumar）表示，“这个国家的锂是稀缺的，我们开始寻找一种自然资源丰富的元素。”
铝就不一样了。
铝是地壳中含量最丰富的金属元素之一，含量仅次于氧和硅。所有基本金属中，全球电解铝的产量和消费量仅次于钢铁，是铜的两倍多，是世界第二大应用金属，而是世界和亚洲原铝的主要生产国之一，铝土储量丰沛，2019年产能约为390万吨。
但问题显然没有这么简单。
02
铝离子电池的原理和化学方程式其实很简单，铝电池以高纯度铝Al（含铝99.99%）为负极、氧为正极，以氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。
铝电池是一种无污染、长效、稳定可靠的电源，是一款对环境十分友好的电池。电池的结构以及使用的原材料可根据不同使用环境和要求而变动，具有很大的适应性，既能用于陆地也能用于深海，既可做动力电池，又能作长寿命高比能的信号电池，可以毫不夸张地说，它应该具有广阔的应用前景，怎么会让锂电池大行其道？
其实，铝电池早在20世纪60年代便已问世，并具有非常高的能量密度。铝空气电池由催化空气阴极、电解质和金属铝阳极组成，其理论能量比为8.1千瓦时/千克，仅次于锂-空气电池的13.0千瓦时/千克。
然而，由于铝空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢，这不仅会导致阳极材料的过度消耗，而且还会增加电池内部的电学损耗，因而严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。
以往解决以上问题的方法主要是将高纯度金属铝中掺杂特定的合金元素以提高金属铝阳极耐腐蚀性，或者在电解质中添加腐蚀抑制剂。
从本质上来讲，该电池属于燃料电池，是不能充电的。
铝电池还有一个致命缺陷——腐蚀。
若不使用锂离子电池一个月，它们会损失5%的电量，而铝-空气电池由于铝受到腐蚀的因素，会损失掉80%电量。
当然，这个属于技术上问题，如果能够得到很好的解决，铝电池还是大有可为的。
目前国内涉及到铝空气电池的企业主要有三家，分别是空天科技、云铝股份和中国动力。
空天科技有限公司是一家专业从事铝空气电池的研发高科技企业。据悉，空天科技联合天津大学，研究攻克了铝阳极放电中途钝化与自放电大、空气电极催化剂催化效率低与价格高三大核心技术难题，以及空气电极防水膜“冒汗”漏液等技术难题，掌握了具有自主知识产权的电池制造核心技术。其开发的铝空气电池具有功率密度高、比能量高、寿命长、对环境无污染、安全、成本低等特点，研制出了100W、200W、500W、1kW、3kW、5kW等不同功率等级的铝空气电池模块，并初步形成了产业化格局。
2016年10月22日，云铝股份与创能公司合资成立云南云铝慧创绿能电池有限公司，新公司将投资建设20MW（兆瓦）铝空气电池生产线，具备20万台/年电源产品的生产能力。
中国动力与PHINERGY成立合资公司，计划在大巴、旅游车、物流汽车及运动型多用途汽车等电动车型推广铝空气电池。
另外，北京大学-台州金属燃料电池研究中心在铝空气电池研发方面已走在全国前列，并开始实现产业化生产。该公司已与吉利汽车研究院合作，并在吉利熊猫车上进行了路试，目前为止，该公司是国内一家可以使用铝空气电池驱动电动车而续航里程远大于采用锂电池的公司。
2016年11月8日，德阳东深新能源科技有限公司1000台铝空气金属燃料UPS（不间断电源）正式下线，这些铝空气电池将被用于德阳铁塔基站备用电源，代替原来的柴油发电机和铅酸电池。据悉，这是全国首次铝空气电池的商业化推广。
不过，需要提醒的是，铝电池需要大量高纯度的原铝，原铝主要通过电解铝制得。
而电解铝行业总体上属于重污染行业，而且其特征是污染物氟化物的累积排放量同周围土壤、农作物和人群健康有着直接的关系，这也是世界上很多国家不扩大电解铝生产项目的主要原因。
除了高污染，电解铝还是高耗能行业。
电解铝，需要消耗大量电力，我国的电力供应中，烧煤供电占比超过70%，电力成本是电解铝生产成本中最成本，占比超过40%，因此，铝价和煤价高度关联。
主要
今年8月以来，郑煤价格已经从700多元上涨至近2000元，两个多月时间涨幅超过160％。
在煤价大幅上涨之下，自备电企业发电成本节节攀升，各地电价不同程度上调，电解铝行业平均电价从年初3毛多上涨至5毛左右，部分企业电价在6毛以上。
电解铝价格，从8月初20000元/吨，到10月中旬最高涨超24000元/吨。
作为铝价的风向标，一旦煤价大幅下跌，也会带崩铝价。10月下旬，发哥对煤价施展“组合拳”，“煤超疯”终结，煤价应声大跌。
△动煤主力合约K线图
一个月时间，动煤主力合约从最高1982元/吨，下跌至800元/吨附近。煤价节节败退之下，铝价也跟随大跌。沪铝主力从最高24765元/吨，一个月跌至19000元/吨左右。
△沪铝主力合约K线图
可以看到，煤价和铝价的走势，高度同步。
凡事不能太极端。煤价经历了一个多月的无情打压后，稳价政策在12月初终于到来。
12月3日，国家发改委公布了《2022年煤炭中长期合同签订履约工作方案(征求意见稿）》，明确“基准价+浮动价”的价格机制，实行月度定价，在550-850元/吨合理区间内上下浮动。相比此前470-600元/吨的区间，政策允许波动幅度加大。
下水煤合同基准价暂按5500大卡动力煤700元/吨签定，较2017年以来执行的535元/吨基准价，基准价上调接近31%。
煤价基准价的确定，相当于给铝价也筑了个底。
03
铝产品的生产主要有4个环节：铝矿开采—氧化铝制取—电解铝冶炼—铝加工生产 。
一般而言，两吨铝矿石生产一吨氧化铝，两吨氧化铝生产一吨电解铝。
在此基础上，可以通过精炼，得到更高纯度的铝。
1、铝土矿
世界铝矿资源较为丰富。
铝在地壳中的含量为8%，仅次于氧（45.2%）和硅（27.2%），是地壳中含量最丰富的金属元素。
相比之下，铁含5.8%，钛含0.68%，而镍只含0.018%，锂只含0.0065%，钴只含0.001%。
铝土矿是世界上最主要的铝矿资源，其次还有明矾石、粘土等。全球几乎所有的氧化铝，都由铝土矿制得。
根据美国地质调查局2015年数据，世界铝土矿资源量为550-750亿吨，已探明储量约为280亿吨。
前5大铝储量国家，分别是几内亚（已探明74亿吨）、澳大利亚（已探明65亿吨）、巴西（已探明26亿吨）、中国（已探明8亿吨）和希腊（已探明6亿吨）。
世界铝土矿按照冶炼的难度由低到高：三水铝石型、一水软铝石型和一水硬铝石型。
中国的铝土矿以第三种为主，需要在高温高压条件下才能溶出，最难冶炼。
所以，我国铝矿的进口量，已经超过了自产量。
并且，随着国内企业到海外布局铝矿，进口铝矿的比重还在不断抬升。
2021年1-9月，中国进口铝矿7145万吨，同比下降 7%，主要是今年海运费较高。同期，国内铝土矿产量为6853万吨，同比下滑0.1%。
我国铝土矿进口来源主要是：几内亚、澳大利亚和印尼。
根据海关数据显示，2021年1-10月份，我国自几内亚进口4812万吨，占比超过50%。自澳大利亚进口2852万吨，占比 31.3%；自印尼进口总额1375万吨，占比15%。
今年11月份，印尼总统放话可能在2022年停止铝土矿出口，引起市场担忧。
不过，国内企业单单在几内亚布局的产能，已经超过1亿吨，完全能补上印尼那部分。
总的来说，我国铝土矿的供应较为充足，价格基本维持在560元/吨附近。
2、氧化铝
氧化铝是铝土矿的下游。
生产氧化铝，主要用碱法。
碱法是用液碱（NaOH）分解铝土矿，分解出氢氧化铝，再经煅烧，获得氧化铝。
由于铝矿的供应充足，所以影响氧化铝价格的，就是煤炭和纯碱了。
2021年上半年，氧化铝的价格比较平稳，处在2400元/吨左右。
9月份起，在煤炭和纯碱上涨的带动下，氧化铝也迎来一波暴涨，从3000元/吨左右，攀升至4100元/吨。
随着，煤炭调控政策的到来，氧化铝的价格也迅速拐头向下。
不到一个月的时间，氧化铝主要地区加权平均价格已经从最高4100元/吨以上跌至3400元/吨，跌幅达17.07%。
氧化铝的产能一直较为过剩。
今年前三季度，相比下游铝价的高涨，氧化铝基本保持在成本线附近。
截至11月上旬，中国冶金级氧化铝运行产能7143万吨/年，建成产能8860万吨/年。
根据百川资讯，未来两年有超过 2200万吨的氧化铝产能布局。
长期来看，氧化铝供应过剩的局面，难以扭转。
这主要是因为，下游电解铝的产能受到限制。
3、电解铝
电解铝就是原铝。
目前，工业生产原铝的唯一方法是“电解法”。
通过电解，把氧化铝分解为铝和氧。
过程中，氧以二氧化碳的形式逸出。
生产一吨原铝，耗电约1.5万度，产生10~20吨二氧化碳。
可见，电解铝是个高能耗行业。
今年，国内一些省份电力供应紧张。电解铝由于耗电高，是重点减产的对象。
冶炼电解铝不仅消耗大量能源，还会排放大量二氧化碳。
据华泰研究数据，使用煤电生产一吨电解铝，会排放20.3吨二氧化碳，使用清洁能源生产1吨电解铝则会排放5.4吨二氧化碳，而使用再生铝仅排放0.6吨。
来源：华泰研究
今年年初，全国电解铝运行产能超过4000万吨/年。
若4000万吨的电解铝产能，都用煤电生产，一年要排放8亿吨的二氧化碳。
据统计，2019年中国排放了102亿吨二氧化碳，占全球的27.9%。
8亿吨的碳排放，已经相当于中国12分之一，全球约40分之一的碳排放量了。
可见，电解铝的碳排放非常高，产能必须限制。
发哥在2017年发布《清理整顿电解铝行业违法违规项目行动工作方案》，把全国电解铝产能规划为4500万吨/年。
4500万吨，成为了我国电解铝的产能红线。
所以，在下游电解铝产能有限的情况下，上游氧化铝的需求自然受限。
而氧化铝的产能还在增加，未来产能难免过剩。
04
中国是铝工业大国，产量和消费均居世界前列。
2020年，中国电解铝产量为3731.7万吨，占全球产量的57.18%。
过去几年，全球电解铝的需求较为疲软，而中国的需求呈增长趋势。
未来，新能源汽车、光伏产业的发展，将不断拉动铝的需求。
此外，若铝离子电池能够普及，铝的需求将更为巨大。
但我国经济已由高速增长阶段，转向高质量发展阶段，对能耗大、污染大的电解铝产业，不得不限制。
从未来一段时间看，我国要提高铝的产量，无非有两个方向。
一是，推动清洁能源，逐步代替煤炭发电后，适当地放开电解铝的产量。
这就是关于，风电、光伏等新能源的话题的了。
随着新能源发电的发展，我国电解铝的产能，也会逐步由北方煤电丰富地区，向西南地区具有绿色低碳能源优势的地区转移。
二是，发展铝循环利用产业，通过废铝回收，提升铝制品的产量。
我国在给电解铝设了4500万吨产能红线的同时，对再生铝产业是大力支持的。
2021年7月，根据《“十四五”循环经济发展规划》要求，推进资源节约集约利用，到2025年再生金属产量达到2000万吨，其中再生铝1150万吨。
文件中规划的再生铝产能，达到了电解铝产能的4分之一。
根据中国有色金属工业协会最新数据显示，2020年度中国再生铝产量为740万吨，照此测算未来五年复合增长率为9.2%
再生铝的产业链是，铝回收——再生铝制造——铝加工生产。
国内从事再生铝的，主要有明泰铝业，规模几乎一家独大。
铝的回收，25%来自易拉罐，25%来自报废车辆拆解，25%来自报废船舶拆解，25%来自废电线、废电子电器和企业边角料。
企业低价回收废铝后，在生产再生铝时，通常要额外添加10~30%原铝。
过去10年，铝价都较为低迷。
最低在2015年，跌破了10000元/吨。其余时间，最高到17000元/吨。
今年，煤炭大涨，下游铝需求的爆发，把铝价抬升到了接近2006年历史最高点的位置。
虽然如今又回落至1800元附近，不过，铝的应用，值得密切关注。
或许，铝也会成为下一个磷一样的资源品种。