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锂电池发展是福是祸?

钜大LARGE  |  点击量:1100次  |  2018年11月06日  

世界贸易组织于日内瓦时间2014年3月26日公布了美国、欧盟、日本诉中国稀土、钨、钼相关产品出口管理措施案专家组报告,并裁定中国实行的出口限制违反自由贸易规定。

该最新裁决不仅意味着中国自2005年来实施的稀土出口配额制将面临终结,同时也引发了围绕稀土的一系列议题的讨论。且不论美国、欧盟、日本在稀土出口限制案中对中国通过限制稀土供应来交换其他外交成果,或操纵国际稀土价格的指责是否真实,国内稀土购买者确实会因为稀土出口量减少而获益。

也就是说,稀土因被迫“出口转内销”,国内供给增加,价格保持低廉,从而导致自然资源因过度开采造成的损失,在下游设备商计算其生产成本时被忽略。而那些使用稀土的清洁能源技术,如永磁直驱风力发电机、新能源汽车、电池储能,甚至是LED节能灯泡的推广也值得进一步探讨。

根据国务院2012年发布的《中国的稀土状况与政策》白皮书,中国的稀土储量约占世界总储量的23%。根据彭博新能源财经的统计,中国在2013年为全球提供了12万吨的稀土。其中主要用于新能源技术的数量达到3万吨。

风力发电在全球范围内被视为最成熟的,也是度电发电成本最低的清洁能源技术。据全球风能协会的统计,2013年,全球风电装机容量达到35吉瓦,其中使用永磁直驱技术的风机数量占25%,约4500台。

每台永磁直驱电机使用的主要材料钕铁硼(NdFdB-NeodymiumIronBoron)就需要1吨。从2014年起,每年全球风电发展对稀土的需求量,按照永磁直驱风机装机容量预测,将接近6000吨。

清洁能源汽车对稀土的需求同样不可被忽视。在全球被广泛使用的电动汽车电池为镍金属氢化物(NiMH——NickelMetalHydride,主要使用于混合动力汽车)和添加稀土的锂铁(Lithium-ion,主要使用于混合动力及纯电动汽车)电池两种。

就以2013年销售的全球新能源汽车(包括混合动力及纯电动汽车)总数来计算,稀土使用也超过2000吨。此外,同样使用稀土锂电池作为储能设备,以及LED灯泡所使用的荧光元素对稀土开采需求也将每年增加。

自中国实施稀土出口配额以来,国外企业为确保他国新能源技术对稀土的需求,在中国纷纷设立合资公司,与国内企业共同开采,其中包括美国的矿业集团Molycorp。清洁能源的快速发展降低了当地的污染,但把污染源——稀土的过度开采留在国内。

另外,国内在近5到10年的时间也加速新能源技术的开发利用,电动汽车和电池储能的研发及推广也未间断,但都建立在低价竞争的基础上。国内风机平均销售价格低于国际平均价格15%?20%,国产电动汽车的价格甚至低于国际水平的50%以上。能够取得价格优势的前提是成本优势,特别是转移污染成本的优势。

事实上我国稀土政策已从单纯的出口限制转向生产环节。2012年开始包括商务部、环保部、工信部等多个主管部门都参与整治稀土开采加工秩序。但至今稀土的无序低廉低效的开采还在继续,在个别省份开采量超过核准量上几十倍的现实依然存在,造成环境严重破坏。

为了达到减少空气污染的目标,不能从片面提高清洁能源装机入手,或只注重已取代原油数量,更需要增加技术研发投入,特别是从提高资源利用和资源回收方面。

新能源汽车锂电池带来稀土污染与衰竭

新能源车尤其是纯电动车因为不燃油、排放少,成为环保时尚的代名词。然而,其上下游产业链带来的污染可能会让人们大吃一惊。对于新能源车产生的污染,目前人们了解最多的是发电污染:即电动车使用过程虽然实现了零排放,但发电厂的发电过程却造成了严重的烟尘污染。尤其是在中国,75%以上的电力来自煤炭发电,其污染危害性丝毫不亚于汽油燃烧。

实际上,新能源车上下游产业链带来的污染远不止于此。例如,新能源车使用的电池,在生产过程就会产生污染。石墨是电动车锂电池的构成要素,有外媒称,每辆纯电动车含有约50千克石墨,混合动力车含有约10千克,电动自行车含有约1千克,笔记本电脑含有约100克,手机含有约15克。石墨制造过程中会排放含大量重金属的强酸性污水,污染农田及饮用水,石墨粉尘漂浮至空中会引起“黑雨”和雾霾现象。

目前,锂电池已经成为新能源车的主流选择,但仍有大部分低速电动车在使用铅酸电池,生产铅酸电池的过程会产生大量铅尘、铅烟酸雾、废水、废气。铅是一种有毒的重金属,可以通过呼吸和消化系统进入人体,还可以通过胚胎和母乳导致婴儿铅中毒。铅进入人体后,可以从血液中扩散到软组织和身体器官,最终进入骨骼和牙齿,导致重大疾病。

废旧电池的回收不当会产生更大污染。废旧电池中含有重金属镉、铅、汞、镍、锌、锰等,会影响种子的萌发与生长,造成江、河、湖、海等水体的污染,其中的镉、铅、汞会更会对人体带来极大危害。有数据显示,一个小小的纽扣锂电池能污染60万升水。同样,铅酸电池如果处理不当,危害更大。

稀土污染是新能源车无法回避的另一个痼疾。稀土被称为“工业维生素”,大量运用在特种、电子等行业,是重要的战略性矿产资源。新能源车使用的电池和稀土永磁电机也使用了稀土材料。例如,某些高性能电动车搭载的同步电机就采用了稀土材料。

但是,稀土矿露天开采过程会产生放射性污染,重金属、氟、氨氮和硫酸根污染,对资源回收利用、周边大气、植物、水生态系统、土壤环境都有潜在的危害。一些地区还因为稀土过度开采,造成了山体滑坡、河道堵塞、突发性环境污染等事件。稀土开采后,矿区的生态环境恢复与治理也是一个沉重的负担。

广东潮汕地区的稀土矿藏十分丰富。2013年,广东陆丰某地区因不法分子盗采稀土,导致周围数个村的水源无法饮用。2011年,潮汕某地区还因为稀土开采污染环境,引发当地村民与盗采者的打斗。当地村民告诉记者,因为盗采稀土引发污染,他们不敢喝水库里的水,附近的青山变成了黄土高原。小孩去河里洗澡游泳也成为美好的回忆。

另一个值得关注的问题是,我国的稀土资源面临枯竭问题。国务院新闻办公室2012年发表的《中国的稀土状况与政策》白皮书称,我国稀土资源储量占全球储量的23%,却供应了全球90%的市场需求。经过半个多世纪的超强度开采,我国稀土资源保有储量及保障年限不断下降,主要矿区资源加速衰减,原有矿山资源大多枯竭。

白皮书举例说,包头稀土矿主要矿区资源仅剩1/3,南方离子型稀土矿储采比已由20年前的50降至目前的15。鉴于此,如果新能源车大面积推广的话,不仅稀土开采导致的污染会成为拦路虎,稀土是不可再生的战略资源,稀土枯竭也将影响新能源车的生产,正如石油的枯竭将给燃油车画上句号一样。

面对发电污染,业界的对策是,新能源车白天用电、晚上充电,可以将电网中无法储备的电量充分使用,降低能源消耗,同时,大力推广风力发电和水力发电等绿色能源。面对电池生产带来的污染和回收污染,国家已经制定了统一的电池回收管理办法,并大力提升电池生产和回收的技术水平。对于稀土矿藏的枯竭,目前国家的做法是,严格管理稀土开采,提高综合利用率,规范出口价格等。

总之,电池能量密度不够、配套设施不健全、国家补贴不到位等因素只是新能源车推广的显性障碍,电池污染、原材料开采引发的污染和资源枯竭,可能是藏在幕后的更大拦路虎。如何迈过这几道坎,将考验新能源车推广者的智慧和勇气。

新能源汽车锂电原材料隐忧:石墨烯/隔膜/碳酸锂

新能源汽车目标与需求不符:碳酸锂仅千吨

安泰科分析师在今天的安泰科2014年有色金属市场报告会上透露,2014年工业级碳酸锂价格与上一年基本持平。

因为新能源汽车概念,锂成为资本市场热门品种。安泰科分析师认为,全球将进入锂电池产业革命新时代。然而,从微观上来说,目前中国新能源汽车销量仅2万辆,距离2015年规划目标50万辆仍有很大差距,对碳酸锂原料形成的需求仅千吨左右。拉动碳酸锂需求的仍然是用于日用消费品的小型锂电。而全球碳酸锂需求量在几十万吨。

供应方面,2014年锂供应与上一年基本持平。

许子寒:锂电应用短期内难突破

“石墨烯从名字上听起来就是含有石墨两个字,但与石墨相比有天壤之别,石墨烯是纯碳原子组成的只有单原子厚度的二维材料。”徐子寒认为市场上热炒的石墨烯概念大都与真正意义上的石墨烯无关。

3月27日,在“第四届高工锂电产业峰会”上,深圳六碳科技有限公司创始人许子寒做了题为“石墨烯及相关材料的进展在储能领域中的应用”的主题演讲。为在场的500多名CEO、企业管理人员、投资机构、金融分析师等行业各界人士分析了石墨烯及相关材料的研发进展在储能领域中的应用。

“石墨烯是一种纯二维的亚纳米材料,全部由碳原子组成。它具有所有材料中最高的电子传输速率,最高的热导率,最好的力学性能,最薄的厚度,以及高达97.7%的透光率。”徐子寒认为,石墨烯材料因为其优良的特性,应用范围非常广泛,在超级电容和储能领域有很好的应用前景。

作为一种基础材料,又具有特殊的性质,石墨烯在多个领域都有改变整个产业的潜力。例如在锂离子电池领域,可以解决目前锂离子电池的充放电速度过慢的问题,推动电动汽车的发展;在个人消费电子领域,可以推动柔性和可穿戴式电子产品的成熟,改变我们的生活。

然而,国内真正掌握石墨烯制取技术的公司还很少,大部分公司是打着石墨烯的旗号进行资本的炒作,拿石墨微片来充当石墨烯材料混淆视听。

在徐子寒看来,石墨烯和石墨微片的性质有着本质的区别,虽然名字只有一字之差,但是石墨烯相对石墨已经有了质的变化。石墨微片的本质还是石墨,只不过在某些应用领域的效果相对石墨有一定的改善。但是不具有石墨烯的任何独特性质。

徐子寒认为,石墨烯在低端领域可以作为ITO透明导电膜替代品,可做导热应用,在高端领域可应用于光通信、芯片等领域。但是目前国内石墨烯大多均处于实验室水平,应用瓶颈在于高质量石墨烯的大规模制备。

“现在石墨烯在国内并没有明确的技术标准,所以,市场上任何人都可以把任何东西说成是石墨烯。”徐子寒认为,对于投资者而言,具体是否是石墨烯,还需要相关的人士多做一些功课,防止上当受骗。

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