新能源汽车动力电池对有色金属的需求预测

2018-01-30

世界有色金属 2018年12期

（甘肃能源化工职业学院，甘肃兰州 730207）

无论是从总体上考虑国际工业减排，还是从国家形式上考虑节能减排，新能源产业的发展已成为中国工业发展的必由之路。对于中国汽车工业而言，新能源汽车已成为未来中国汽车工业发展的必然方向。对于全球汽车行业而言，无论谁在新能源汽车的发展中处于领先地位，谁都能在未来的全球汽车行业中占据一席之地[1]。对于有色金属行业，新能源汽车在动力电池方面，对部分品种有色金属的需求有很大提升，了解新能源汽车动力电池的发展必将有助于把握未来相关有色金属的发展趋势。

新能源汽车最重要的组成部分是电动机，动力电池和能量转换控制系统，新能源汽车为有色金属中的镍，锂和稀土金属迎来了新的发展机遇，将其从传统枯燥的金属行业转向了能源金属，发挥更大的价值[2]。

1 新能源汽车动力电池的现状

近些年来，随着经济社会的发展，科技和交通的不断进步，新能源汽车产业也随之兴起，汽车动力电池的销量也随之上升，数据显示2015年使用各种磷酸铁锂，锂镍钴锰氧化物（也称为三元锂）和锰酸锂有色金属的车辆数不胜数，动力电池出货量达到1,562吉瓦，同比增长近三倍。动力电池的制造需要消耗各种有色金属，主要是锂，铝，铜，镍和钴，虽然中国的有色金属矿产资源丰富，但一些重要的支柱矿产，如铝和铜，占世界总储量的比例较低，仅为39%和23%，同时，由于消费量巨大，一些有色金属的外部依赖性很高。近年来，铝，铜，镍，钴和锂的外部依存度分别达到47%，59%，57%，85%和80%左右，资源安全形势日趋严重，未来几年，中国动力电池的生产和销售仍有很大的增长空间，各种有色金属的需求将继续增加。国内学者还通过详细的调查和跟踪预测到2018年和2050年，汽车产业中对锂的需求将更近一层，具体将分别达到2200吨和21,000吨，2050年中国电池对钴的需求量将超过86,000吨，随着新能源汽车的不断发展，我们对有色金属需求量将进一步增加，这将对有色金属资源迎来巨大的挑战，将给中国相关资源的可持续供应带来越来越发严峻的挑战。本文将通过预测中国新能源汽车的生产和报废来计算未来10年对有色金属资源的需求。研究成果可为相关产业的发展提供参考。

2 锂将成为未来的能源金属

锂电池在动力电池的应用上有更大的优势，与传统的铅酸蓄电池，镍镉电池和镍氢电池等相比，它不仅更加轻便、能够承受更大的电压，具有更高的比能量值和长期的寿命，而且无记忆、无污染、自放电率低，更加安全实用，因此未来的新能源动力电池将以锂电池为主，企业汽车制造商也都将更多致力于动力锂电池汽车的开发。

相关调查研究发现，与镍氢电池相比，锂电池的最大优点是它们具有更大的存储容量，因此它们更适合用于新能源汽车。目前，锂离子动力电池已逐步取代镍氢动力电池，成为了新能源汽车的主流，而锂离子电池作为未来的主流技术路线是毋庸置疑的。

具体分析锂电池的原理，锂电池材料可分为电极（正/负）材料，隔板和电解质，负极材料是石里、固体碳颗粒等，正极则用氢化锂酸锂，锰酸锂，镍氢化镍和磷酸铁锂作为电解材料，中间的电解质和隔板则按常规处理，由此通过电解产生释放电量，这是锂电池工作的基本原理，也是应用最为典型的原理。

在电池中碳酸锂是锂电池的核心材料、磷酸铁锂的关键原料，但是碳酸锂由矿物资源精制而成，其储量有限，也就意味着将对未来锂电池的长期发展带来阻碍。

目前，生产锂电池的国际生产商主要是SQM、FMC、Chentall三家巨头公司，其年生产能力可达到7.8万吨，几乎占据了全球锂电池生产份额的百分之八十。锂电池的生产具有很高的门槛，这一直是其他公司难以挤进市场的原因，首先由于大规模生产碳酸锂企业必须有权利利用丰富的锂资源开发盐湖资源，其次，全球盐湖的大部分资源都是高镁和低锂，而从高镁和低锂旧卤素中纯化和分离碳酸锂的过程具有很大的难度和困难，而这一技术目前仅掌握在少数外国公司手中。因此，资源的困乏和技术的难度都使得碳酸锂行业难以拓展，造就了碳酸锂工业如今的全球寡头垄断模式。就国内而言，碳酸锂企业的生产主要集中在中信国安，西藏矿业集团和青海盐湖集团，其中，西藏矿业和中信国安占据了碳酸锂生产的重要部分。

3 新能源汽车的轻有色金属需求增加

随着新能源汽车的发展，不仅对动力电池的金属需求有所增加，更是从汽车质量上综合考虑和考察认为，新能源汽车动力电池的增加将意味着汽车零部件将采用轻金属，如铝合金、镁合金等来减轻汽车的重量，保证汽车的整体动力性能和设备质量。

新能源汽车的驱动系统主要是靠动力电池来驱动，如果动力电池不能完全散热，将严重影响汽车的整体性能，降低汽车的安全性和使用寿命。目前，汽车冷却系统生产中主要采用铜、铝这两种金属，其中铝具有更优的散热性能，未来意味着新能源汽车的发展将对铝有更高的需求性，除此之外铜和镍也将被广泛使用，但是，中国的矿产量相对较小，在这两种情况下，未来10年铜和镍的供应压力将进一步增加，以及钴等有色金属都将非常欠缺，无论如何，钴资源和锂资源将在2028年面临更大的供应压力，特别是作为汽车动力电池的主要材料——锂资源供应缺口将非常大。

因此，为了珍惜资源，应该从开源节流两个方面保证锂资源的长期使用，一方面应该提高相关有色金属的生产能力，另一方面，企业在生产中应该减少动力电池生产过程中不必要的材料消耗，除此之外，还应该积极响应国家政策，做好动力电池回收工作，对各种有色金属做好相关资源回收和利用的工作，全面推动电池行业和循环利用和可持续发展，降低资源不足的压力，缓解资源困境，促进新能源领域的全面发展。