近日,美國能源部在發(fā)布的《美國鋰
電池2021-2030年國家藍(lán)圖》中明確指出,要為鋰
電池尋找替代品,減少對鈷、鎳等稀有金屬的依賴;無獨有偶,國內(nèi)新能源汽車龍頭兼動力電池領(lǐng)軍企業(yè)比亞迪,其董事長兼總裁王傳福近日在多個場合連續(xù)發(fā)出警示:“中國發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè),不能從被石油卡脖子變成被金屬鈷、鎳卡脖子。”
另外,全球三元鋰電池領(lǐng)軍企業(yè)寧德時代也透露,目前正在進(jìn)行全固態(tài)、鋰空、無重金屬電池、鈉離子等新型電池布局,其中鈉電池計劃于7月份推出。
鈷、鎳“身價”暴漲
鈷、鎳均是戰(zhàn)略資源,在硬質(zhì)合金、功能陶瓷、催化劑、軍工行業(yè)、高能電池方面擁有廣泛應(yīng)用,有工業(yè)味精之稱。
近年來,隨著新能源汽車市場的不斷增長,作為動力電池重要原材料的鈷、鎳的用量也不斷增大,其中鈷是電池陰極(正極)的重要材料,用量可占到1/5,主要以NMC(鎳錳鈷氧化物)或NCA(鎳鈷鋁氧化物)兩種形式存在,具有性能穩(wěn)定、防腐蝕、抗起火、提高充電效率的作用。
另一材料鎳,則用于提升電池的能量密度;這在近年去鈷的趨勢下,鎳的比重越來越高,如在811電池中,鎳的占比高達(dá)80%,在三星SDI最新推出的NCA正極圓柱形電池電芯中,鎳的占比已經(jīng)提升到了91%,基于此推出的新型方形電芯能量密度可達(dá)到630Wh/L。
隨著汽車電動化的快速發(fā)展,動力電池產(chǎn)量大幅提升,根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù),2020年我國鋰離子電池產(chǎn)量高達(dá)188.5億只,而這一產(chǎn)量在2015年時僅為56億只,產(chǎn)量幾乎翻兩番。
未來,隨著汽車電動化時代的加速到來,以動力電池為主的鋰電池產(chǎn)量仍將繼續(xù)保持高速增長勢頭,根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟最新發(fā)布數(shù)據(jù),1-5月,我國動力電池產(chǎn)量累計59.5GWh,同比累計增長227.3%;1-5月,我國動力電池裝車量累計41.4GWh,同比累計增長223.9%。但這仍無法滿足市場需求,目前動力電池市場處于供應(yīng)偏緊的狀態(tài)。
動力電池行情看漲,帶動了鈷、鎳等稀缺金屬的價格上漲。早些年,鈷的價格只有20萬元/噸,但目前這一價格已經(jīng)漲到了35萬元/噸左右,而在2018年,鈷的價格曾一度漲到接近70萬元/噸的天價;而鎳的價格也是一路飆漲,今年初鎳礦的價格就從不到9萬元/噸漲到了約15萬元/噸;有色金屬網(wǎng)鎳指數(shù)顯示,近期鎳價雖有所回落,但仍處于歷史高位水平。
受此影響,鋰電池的產(chǎn)能、價格出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。事實上,上游原材料的漲價,已經(jīng)傳導(dǎo)到下游的整車制造。受采購成本波動,特斯拉近期已多次調(diào)漲旗下多款車型價格。
鈷鎳稀缺成被拋棄主因
中美兩國近期頻繁聲稱要去鈷、去鎳,原材料價格上漲只是很小的因素,背后的主因是,中國、美國均是鈷、鎳“窮國”。
相比中國,美國在新能源汽車動力電池領(lǐng)域的布局要落后些,截至目前,全球動力電池供應(yīng)商主要有寧德時代、比亞迪、LG化學(xué)、中航鋰電、國軒高科、億緯鋰能、力神、孚能科技、瑞浦能源、天津捷威、塔菲爾、星恒電源、蜂巢能源、松下及鵬輝能源等企業(yè),中國、韓國企業(yè)占據(jù)絕對市場份額,第三才是日本企業(yè),而美國企業(yè)在這一領(lǐng)域還處于落后階段,近期蘋果要造車,為解決動力電池問題,曾出面邀請寧德時代和比亞迪到美國建廠。
美國“國家藍(lán)圖”更是指出,美國目前在所有主要電池組件和電池制造方面的全球制造能力市場份額不到10%,稀土礦等原材料目前主要掌握在包括中國在內(nèi)的少數(shù)幾個國家手中,美國汽車制造商高度依賴進(jìn)口鋰電池。
美國過去利用石油掌控全球經(jīng)濟為其帶來了巨大利益,能源革命讓其非常擔(dān)憂未來會失去對汽車產(chǎn)業(yè)鏈的掌控權(quán)。為重塑新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈,降低對鈷、鎳等稀缺資源的依賴已成為美國發(fā)展新能源汽車的重要舉措。
雖然中國也是鈷、鎳“窮國”,但中國早些年的布局,卻讓我國已經(jīng)掌握了這兩大稀有金屬的主動權(quán)。如國內(nèi)最大的鎳企金川集團(tuán),擁有世界第三大硫化銅鎳礦床,在印尼的鎳項目也已開花結(jié)果,2019年印尼金川WP公司正式投產(chǎn);另一國內(nèi)巨頭華友鈷業(yè)在印尼與青山集團(tuán)合作的6萬噸鎳金屬項目也進(jìn)入后期建設(shè)階段,近年華友鈷業(yè)還加大了海外布局,保證了動力電池的生產(chǎn)需求;格林美、盛屯礦業(yè)等也均在印尼等海外鎳產(chǎn)國有布局。
在鈷領(lǐng)域,全球4大鈷礦企業(yè)原為嘉能可、歐亞資源、自由港和金川集團(tuán),只有金川集團(tuán)為中國企業(yè)。2016年,自由港因全球最大鈷資源國剛果(金)時局動蕩把全球最大的銅鈷礦TFM賣給了我國的洛陽鉬業(yè),2020年洛陽鉬業(yè)又收購了自由港在剛果金的另一世界級銅鈷礦,至此,洛陽鉬業(yè)成為全球掌握鈷資源最多的公司,加上金川集團(tuán),我國掌握了鈷的話語權(quán)。
而美國擔(dān)憂的正是這一現(xiàn)狀,擔(dān)心中國掌握核心資源會對其國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展不利。
不過,表面看我國企業(yè)雖然布局甚至掌握了全球鈷、鎳的話語權(quán),但實際上并不穩(wěn)定,主要受兩個方面影響,一是受國際時局影響,二是全球鈷、鎳資源有限。
全球鈷資源主要集中在剛果(金)、澳大利亞、古巴、贊比亞、菲律賓、俄羅斯、加拿大等國,其中剛果(金)鈷資源占全球儲量接近一半,而我國鈷資源僅占全球儲藏量的1.1%;鎳礦資源同樣不容樂觀,資源主要集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、古巴、菲律賓、印度尼西亞等國,我國鎳儲量僅為全球3.93%。這些資源國時局或政策發(fā)生改變,將對鈷、鎳供給的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,如2020年1月1日,我國鎳礦主要來源國——印度尼西亞限制鎳礦出口,該年我國鎳礦進(jìn)口量同比減少了32萬金屬噸;2021年初,我國選擇從菲律賓加大進(jìn)口量。
而真正讓鈷、鎳形成戰(zhàn)略資源的是,這兩個稀有金屬的全球儲量非常少。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計,全球已探明陸地鈷資源量約2500萬噸,儲藏量約720萬噸,剛果(金)、澳大利亞、古巴三國就占據(jù)了全球儲量的68%,而中國僅有8萬噸。根據(jù)摩根士丹利數(shù)據(jù),2014年全球用于
電動車的鈷為1300噸,預(yù)計2025年將增加到6.3萬噸,地球上的鈷資源正以肉眼可見的速度在枯竭。
另一重要資源鎳,根據(jù)智研咨詢統(tǒng)計,2017年全球鎳礦的總儲藏量大約為7400萬噸,該年全球鎳礦總產(chǎn)量是210萬噸;而2018年僅一季度,我國就進(jìn)口了330萬噸鎳礦,如此消耗下去,全球的鎳也將消耗殆盡。目前鎳在動力電池的用量僅占總用量的5%,華友鈷業(yè)集團(tuán)戰(zhàn)略發(fā)展部部長陳穎表示,這一占比將在2025年提升到20%,絕對數(shù)量將接近50萬金屬噸。
儲藏量有限的鈷、鎳資源,將會給新能源汽車動力電池持續(xù)生產(chǎn)帶來越來越嚴(yán)重的供需矛盾,比亞迪董事長兼總裁王傳福表示,中國發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè),要考慮產(chǎn)品的安全性和社會資源的承受度,不能從被石油卡脖子變成被金屬鈷、鎳卡脖子。
而美國罕見不跟中國搶資源,也是因為依賴鈷、鎳無法支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展,以目前的消耗速度,鈷、鎳枯竭可能會提前到來,屆時動力電池將會陷入因為沒有合適材料而無法生產(chǎn)的困境。這也是包括寧德時代、比亞迪等動力電池廠家極力尋找鈷、鎳替代品的重要原因。
多舉措為動力電池尋求新出路
電池廠商早期發(fā)展時就已經(jīng)意識到鈷、鎳資源不足的問題,最典型的代表是比亞迪,多年來一直堅持磷酸鐵鋰路線,與三元鋰電池相比,磷酸鐵鋰電池的最大缺陷是能量密度不足,曾一度讓市場對磷酸鐵鋰的命運產(chǎn)生擔(dān)憂。
不過無論外界如何評論磷酸鐵鋰,比亞迪始終堅持自己的路線,最終隨著刀片電池的推出,終于打破這一瓶頸,比亞迪深圳開發(fā)中心副總監(jiān)魯志佩曾在一次演講中介紹,刀片電池第一代產(chǎn)品能量密度可達(dá)到140Wh/kg,體積能量密度達(dá)到230Wh/L;預(yù)計2025年磷酸鐵鋰刀片電池能量密度將大于180Wh/kg,體積能量密度達(dá)到300Wh/L。而目前三元鋰電池裝車產(chǎn)品的普遍能量密度為160-180Wh/kg,兩者能量密度已經(jīng)基本相當(dāng)。
據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,今年5月我國磷酸鐵鋰電池單月產(chǎn)量同比大增317.3%,達(dá)8.8GWh,占動力電池總產(chǎn)量的比例達(dá)到63.6%,這是近3年來磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量首次超過三元鋰電池產(chǎn)量,這一轉(zhuǎn)變,預(yù)示著動力電池技術(shù)方案重新進(jìn)入調(diào)整期。
除了比亞迪,磷酸鐵鋰技術(shù)方案也得到了其他動力電池制造商的支持,如寧德時代,已經(jīng)在布局基于CTP 技術(shù)的磷酸鐵鋰產(chǎn)品線。
據(jù)了解,目前寧德時代是多技術(shù)方案并舉,同時推進(jìn)全固態(tài)、鋰空、無重金屬電池、鈉離子等多種技術(shù)研發(fā)。5月21日,寧德時代董事長曾毓群透露,寧德時代將于今年7月前后發(fā)布鈉電池;格林美近日也表示,其近年一直關(guān)注鈉離子電池的進(jìn)展,并已組建了專門的團(tuán)隊進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)。一石激起千層浪,中鹽化工、華陽股份、圣陽股份、南風(fēng)化工、翔豐華、欣旺達(dá)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)股票受益高漲。
另外,目前業(yè)內(nèi)最亟需的是去鈷,主推固態(tài)鋰電池,如蜂巢能源研發(fā)的NMx鎳錳酸鋰電池;各大動力電池制造商也把降低對鈷的依賴放在第一位,如NCM811、NCA等都是降低鈷用量的方案。而通過回收動力電池的方式實現(xiàn)鈷、鎳循環(huán)利用也已擺在了產(chǎn)業(yè)面前,美國在“國家藍(lán)圖”報告中做了重點規(guī)劃,希望建立完善的回收利用產(chǎn)業(yè)鏈,借此緩解鈷、鎳稀缺的痛點。
不過,時下無論何種替代路線,都還存在著待突破瓶頸,如鈉電池,其優(yōu)點是原材料來源充足,規(guī)模化應(yīng)用的成本也相對低;但缺點也很明顯,以目前技術(shù)水平,其能量密度和循環(huán)充電次數(shù)較鋰電池來說仍有差距,只適用于電動自行車等對能量密度要求不高的場景。
此外,降低對鈷的依賴的同時,對鎳的依賴卻在加大,這也將會加劇鎳礦的緊缺進(jìn)程,如三星SDI和LG化學(xué)推出的NCM 811電池,都存在這一問題,并沒有能從根本上解決鎳稀缺的現(xiàn)狀。
為此,有專家還提出了缺陷態(tài)氧化鎢電極材料鋰電池方案,只是該方案更多的是為提高鋰電池的耐低溫性能,實際上也未能從根本上擺脫對鎳的依賴。
汽車電動化趨勢已不可逆轉(zhuǎn),核心材料的稀缺,已經(jīng)給新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶來了沉重包袱,如何抖掉這些包袱,已經(jīng)擺在了各個電池企業(yè)、汽車制造商的面前,在國家戰(zhàn)略支持以及各企業(yè)的技術(shù)儲備下,新的技術(shù)路線或許將在不久得到驗證和推進(jìn)。
(責(zé)任編輯:子蕊)