钜大LARGE | 点击量：534次 | 2021年12月29日
全球动力锂电池的资源约束
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汽车的计划下，电池供应链的保障面对什么挑战，车企有什么应对案例，给行业一些参考相关相关经验等。
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（我国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，1-九月我国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.我国占了全球一半的电动汽车的存量
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
在所有的汽车公司都把电动汽车作为未来重要开发方向，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统计的世界重要车企的计划
上升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，可是我国九月份动力锂离子电池产量共计23.2GWh，1-九月产量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，我们回溯五月份IEA写的电池资源约束报告《TheRoleofCriticalMineralsinCleanEnergyTransitions》，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，有关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，归纳下来重要涉及到铜、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有关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。
假如我们按照三元的51.75kwh作为基准，100万台Model3三元版本（51GWh），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
假如从一个相对更为宏观的角度切入，引用我国地质调查局全球矿产资源战略研究中心公布《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，重要分布在智利、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.全球电池重要电池需求金属的供给公司
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。相有关现有储量，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，假如我国或者全球，大量使用磷酸铁锂的方法作为入门电动汽车的方法，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法，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，数据显示九月国内动力锂离子电池装机数据显示，九月三元电池装车6.14GWh，磷酸铁锂离子电池共计装车9.54Wh，磷酸铁锂离子电池持续3个月在装车量方面领先于三元电池。
产量方面九月三元电池产量9.63GWh，占总产量41.56%；磷酸铁锂离子电池产量13.51GWh，占总产量58.31%，这是持续第五个月磷酸铁锂离子电池产量超过三元电池。我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年比较
4）电池公司和车企的资源端行动
布局锂、钴、镍等关键资源，已经成为电池公司的重要手段，这方面还是我国电池公司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年三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年四月通过加拿大时代参股北美镍业，持股25.38%；
2019年九月通过香港时代认购澳大利亚锂矿公司PilbaraMinerals公司1.83亿普通股，占总股本的8.5%；
2021年九月宣布拟在江西省宜春市建立锂离子电池生产基地，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公司，以提高电池正极前驱体用金属的采购能力。
有关全球各大汽车公司来说，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年六月，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年九月，澳大利亚锂矿生产商PiedmontLithium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年六月，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JBStraubel的公司RedwoodMaterials，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。
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