全球动力电池的资源约束

动力电池|锂资源文章来源自：高工锂电网

2021-11-04 09:16:00 阅读：36

摘要本文探讨在车企大规模推电动车的计划下，电池供应链的保障面临哪些挑战，车企有哪些应对案例，给行业一些参考经验等。

【文/朱玉龙】越来越多车企提出全电动化目标，特斯拉前联合创始人则提醒：目标很美好，但在供应链问题上要确保管理到什么程度（甚至要追溯到矿山），他们并没有完全计划清楚。

本篇文章想探讨在车企大规模推电动车的计划下，电池供应链的保障面临哪些挑战，车企有哪些应对案例，给行业一些参考经验等。

1）发展情况

从历史来看，电动汽车在全球在飞速扩展，2020年底，全球一共有1000万辆电动汽车的存量（中国540万、欧洲330万、美国180万，其他地区80万）。但是从2021年开始，每年新增的电动汽车在加速，1-9月中国215.7万辆、美国42.44万台，欧洲157.87万，这三个市场前三个季度就有416万台，按照这个速度2021年一整年550万台，全球冲击600万台一年，这个数据几乎是之前电动汽车存量的一半。

图1.中国占了全球一半的电动汽车的存量

在所有的汽车企业都把电动汽车作为未来主要开发方向，全力以赴开发电动汽车的时候，接下来的问题就是，支撑电池的材料够不够？

图2.IEA统计的世界主要车企的计划

增长速度可以用数据来进行核对：2020年全球电池的需求才150GWh左右，可是中国9月份动力电池产量共计23.2GWh，1-9月产量134.7GWh，这基本和之前全球电动汽车一年的需求相当，电池的需求膨胀速度太快了。

图3.全球电池市场需求

2）材料的需求

所以，我们回溯5月份IEA写的电池资源约束报告《The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions》，详细叙述了上端锂、镍、钴还有稀土都制约着电动汽车大发展。

其实从这张图里面，我们能发现随着电动汽车和电池的爆发，对于上游资源端的需求是存在瓶颈的，而且这个问题涉及到长周期的资源开采问题，归纳下来主要涉及到铜、镍、钴和稀土这些核心材料。

图4.石油天然气到电池工业的资源、精炼和加工国

根据纯电动汽车的发展，我们可以大致估算下使用量，单车锂的用量约为10kg，镍的用量50kg，钴大概也在10kg左右。

图5.IEA对于金属材料的需求分解

从电芯的拆解核算也可以来做一个分解，以特斯拉用的LG的产品为例，大概材料可以分解下，51.75kWh，根据拆解来看，电芯的重量为201.68kg，对应的正极材料的重量为80kg，对应的镍的重量为65.57kg，钴的重量为4.8kg。

如果我们按照三元的51.75kwh作为基准，100万台Model 3 三元版本（51GWh），需要的镍6.5万吨镍，0.48万吨钴。2020年全球钴产量为14万吨，大概是这个数据。

图6.特斯拉三元NCM811电芯的重量分解

如果从一个相对更为宏观的角度切入，引用中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心发布《全球锂、钴、镍、锡、钾盐矿产资源储量评估报告（2021）》的数据来看：

全球锂矿（碳酸锂）储量1.28亿吨，资源量3.49亿吨，主要分布在智利、澳大利亚、阿根廷、玻利维亚等国。

钴矿储量668万吨，资源量2344万吨，刚果（金）、印度尼西亚、澳大利亚等国最为富集。镍矿储量9063万吨，资源量2.6亿吨，印度尼西亚位居全球储量第一，澳大利亚、俄罗斯等国资源丰富。

图7.全球电池主要电池需求金属的供给企业

从消费端来看，2020年全球锂（碳酸锂）消费量约40万吨、钴约17万吨、镍约240万吨。相对于现有储量，全球锂、镍、钾盐资源保障程度较高，钴的保障程度相对较低。从目前的实际情况来，如果中国或者全球，大量使用磷酸铁锂的方案作为入门电动汽车的方案，整体电池的需求其实是可以保证的。

3）什么是普适的技术路线？

可以说，正是国内选择了更普世的磷酸铁锂替代三元作为主流方案，才使得这段时间整体碳酸锂价格飙涨，但是钴价基本没有大的涨幅的核心原因，数据显示9月国内动力电池装机数据显示，9月三元电池装车6.14GWh，磷酸铁锂电池共计装车9.54Wh，磷酸铁锂电池连续3个月在装车量方面领先于三元电池。

产量方面9月三元电池产量9.63GWh，占总产量 41.56%；磷酸铁锂电池产量 13.51GWh，占总产量58.31%，这是连续第五个月磷酸铁锂电池产量超过三元电池。中国正是领先全球做了一次探索性的实验来确认技术路线的更迭。

图8.三元和磷酸铁锂的2021年对比

4）电池企业和车企的资源端行动

布局锂、钴、镍等关键资源，已经成为电池企业的主要手段，这方面还是中国电池企业在巨大的需求和价格涨幅面前，成为了一项基本的内容。

以宁德时代为例：

• 2018年3月通过全资孙公司加拿大时代持有北美锂业 43.59%的股权；

• 2018年4月通过加拿大时代参股北美镍业，持股25.38%；

• 2019年9月通过香港时代认购澳大利亚锂矿企业Pilbara Minerals公司1.83亿普通股，占总股本的8.5%；

• 2021年9月宣布拟在江西省宜春市建立锂电池生产基地，而宜春被称为“亚洲锂都”。

而围绕高镍做开发的LG化学与现代汽车位于印尼的合资电池工厂开始动工，计划2024年投产。这方面，完全是基于镍的需求考虑，计划与一家矿业公司组建合资企业，以提高电池正极前驱体用金属的采购能力。

对于全球各大汽车企业来说，为了确保电池、电机等核心部件的原材料供应，车企也是直接从矿商处通过长期采购协议来锁定资源的供给。

以特斯拉为例：

• 2020年6月，特斯拉向全球最大的金属矿商嘉能可采购钴原料，按照双方的长期合作协议，嘉能可将向特斯拉每年供应 6000 吨的钴；

• 2020年9月，澳大利亚锂矿生产商Piedmont Lithium宣布与特斯拉签署了一份为期五年的合作协议，将向其供应北卡罗来纳州锂矿中开采的高纯度锂矿石；

• 2021年6月，特斯拉与全球矿业巨头必和必拓签署了镍供应协议。

从目前来看，一旦需求大了必然需要在全球范围内保障自己的电池原材料供应。

5）布局回收？

我觉得电动汽车里面的电池，可以理解为人为使用的城市精矿，特斯拉联合创始人JB Straubel的公司Redwood Materials，还是非常有价值的，通过电池回收和后道的电池材料，可以构建一个循环体系。

通过建立一个电池生产和回收的循环体系，从报废汽车和蓄电池中回收材料并生产电池，在未来数十年的时间中大大减少镍、铜和钴等原材料的开采，同时减少生产过程中报废电池的损失。

实际上，电动汽车的发展的最终目标是，通过电池回收及电池材料生产，从根本上影响全球的资源可持续发展。

小结：我个人觉得电动汽车的发展，资源约束是暂时的，随着循环经济在电动汽车里面的落地，电动汽车的前景会更美好。