【芯智驾】缺钴少镍，动力电池未来出路在何方？

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集微网消息，近日，美国能源部在发布的《美国锂电池2021-2030年国家蓝图》中明确指出，要为锂电池寻找替代品，减少对钴、镍等稀有金属的依赖；无独有偶，国内新能源汽车龙头兼动力电池领军企业比亚迪，其董事长兼总裁王传福近日在多个场合连续发出警示：“中国发展新能源汽车产业，不能从被石油卡脖子变成被金属钴、镍卡脖子。”

另外，全球三元锂电池领军企业宁德时代也透露，目前正在进行全固态、锂空、无重金属电池、钠离子等新型电池布局，其中钠电池计划于7月份推出。

钴、镍“身价”暴涨

钴、镍均是战略资源，在硬质合金、功能陶瓷、催化剂、军工行业、高能电池方面拥有广泛应用，有工业味精之称。

近年来，随着新能源汽车市场的不断增长，作为动力电池重要原材料的钴、镍的用量也不断增大，其中钴是电池阴极（正极）的重要材料，用量可占到1/5，主要以NMC（镍锰钴氧化物）或NCA（镍钴铝氧化物）两种形式存在，具有性能稳定、防腐蚀、抗起火、提高充电效率的作用。

另一材料镍，则用于提升电池的能量密度；这在近年去钴的趋势下，镍的比重越来越高，如在811电池中，镍的占比高达80%，在三星SDI最新推出的NCA正极圆柱形电池电芯中，镍的占比已经提升到了91%，基于此推出的新型方形电芯能量密度可达到630Wh/L。

随着汽车电动化的快速发展，动力电池产量大幅提升，根据国家统计局数据，2020年我国锂离子电池产量高达188.5亿只，而这一产量在2015年时仅为56亿只，产量几乎翻两番。

未来，随着汽车电动化时代的加速到来，以动力电池为主的锂电池产量仍将继续保持高速增长势头，根据中国汽车动力电池产业创新联盟最新发布数据，1-5月，我国动力电池产量累计59.5GWh，同比累计增长227.3%；1-5月，我国动力电池装车量累计41.4GWh，同比累计增长223.9%。但这仍无法满足市场需求，目前动力电池市场处于供应偏紧的状态。

动力电池行情看涨，带动了钴、镍等稀缺金属的价格上涨。早些年，钴的价格只有20万元/吨，但目前这一价格已经涨到了35万元/吨左右，而在2018年，钴的价格曾一度涨到接近70万元/吨的天价；而镍的价格也是一路飙涨，今年初镍矿的价格就从不到9万元/吨涨到了约15万元/吨；有色金属网镍指数显示，近期镍价虽有所回落，但仍处于历史高位水平。

受此影响，锂电池的产能、价格出现不稳定情况。事实上，上游原材料的涨价，已经传导到下游的整车制造。受采购成本波动，特斯拉近期已多次调涨旗下多款车型价格。

钴、镍稀缺成被抛弃主因

中美两国近期频繁声称要去钴、去镍，原材料价格上涨只是很小的因素，背后的主因是，中国、美国均是钴、镍“穷国”。

相比中国，美国在新能源汽车动力电池领域的布局要落后些，截至目前，全球动力电池供应商主要有宁德时代、比亚迪、LG化学、中航锂电、国轩高科、亿纬锂能、力神、孚能科技、瑞浦能源、天津捷威、塔菲尔、星恒电源、蜂巢能源、松下及鹏辉能源等企业，中国、韩国企业占据绝对市场份额，第三才是日本企业，而美国企业在这一领域还处于落后阶段，近期苹果要造车，为解决动力电池问题，曾出面邀请宁德时代和比亚迪到美国建厂。

美国“国家蓝图”更是指出，美国目前在所有主要电池组件和电池制造方面的全球制造能力市场份额不到10%，稀土矿等原材料目前主要掌握在包括中国在内的少数几个国家手中，美国汽车制造商高度依赖进口锂电池。

美国过去利用石油掌控全球经济为其带来了巨大利益，能源革命让其非常担忧未来会失去对汽车产业链的掌控权。为重塑新能源汽车产业链，降低对钴、镍等稀缺资源的依赖已成为美国发展新能源汽车的重要举措。

虽然中国也是钴、镍“穷国”，但中国早些年的布局，却让我国已经掌握了这两大稀有金属的主动权。如国内最大的镍企金川集团，拥有世界第三大硫化铜镍矿床，在印尼的镍项目也已开花结果，2019年印尼金川WP公司正式投产；另一国内巨头华友钴业在印尼与青山集团合作的6万吨镍金属项目也进入后期建设阶段，近年华友钴业还加大了海外布局，保证了动力电池的生产需求；格林美、盛屯矿业等也均在印尼等海外镍产国有布局。

在钴领域，全球4大钴矿企业原为嘉能可、欧亚资源、自由港和金川集团，只有金川集团为中国企业。2016年，自由港因全球最大钴资源国刚果（金）时局动荡把全球最大的铜钴矿TFM卖给了我国的洛阳钼业，2020年洛阳钼业又收购了自由港在刚果金的另一世界级铜钴矿，至此，洛阳钼业成为全球掌握钴资源最多的公司，加上金川集团，我国掌握了钴的话语权。

而美国担忧的正是这一现状，担心中国掌握核心资源会对其国内新能源汽车产业发展不利。

不过，表面看我国企业虽然布局甚至掌握了全球钴、镍的话语权，但实际上并不稳定，主要受两个方面影响，一是受国际时局影响，二是全球钴、镍资源有限。

全球钴资源主要集中在刚果（金）、澳大利亚、古巴、赞比亚、菲律宾、俄罗斯、加拿大等国，其中刚果（金）钴资源占全球储量接近一半，而我国钴资源仅占全球储藏量的1.1%；镍矿资源同样不容乐观，资源主要集中在澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴、菲律宾、印度尼西亚等国，我国镍储量仅为全球3.93%。这些资源国时局或政策发生改变，将对钴、镍供给的稳定性产生影响，如2020年1月1日，我国镍矿主要来源国——印度尼西亚限制镍矿出口，该年我国镍矿进口量同比减少了32万金属吨；2021年初，我国选择从菲律宾加大进口量。

而真正让钴、镍形成战略资源的是，这两个稀有金属的全球储量非常少。根据美国地质调查局统计，全球已探明陆地钴资源量约2500万吨，储藏量约720万吨，刚果（金）、澳大利亚、古巴三国就占据了全球储量的68%，而中国仅有8万吨。根据摩根士丹利数据，2014年全球用于电动车的钴为1300吨，预计2025年将增加到6.3万吨，地球上的钴资源正以肉眼可见的速度在枯竭。

另一重要资源镍，根据智研咨询统计，2017年全球镍矿的总储藏量大约为7400万吨，该年全球镍矿总产量是210万吨；而2018年仅一季度，我国就进口了330万吨镍矿，如此消耗下去，全球的镍也将消耗殆尽。目前镍在动力电池的用量仅占总用量的5%，华友钴业集团战略发展部部长陈颖表示，这一占比将在2025年提升到20%，绝对数量将接近50万金属吨。

储藏量有限的钴、镍资源，将会给新能源汽车动力电池持续生产带来越来越严重的供需矛盾，比亚迪董事长兼总裁王传福表示，中国发展新能源汽车产业，要考虑产品的安全性和社会资源的承受度，不能从被石油卡脖子变成被金属钴、镍卡脖子。

而美国罕见不跟中国抢资源，也是因为依赖钴、镍无法支撑新能源汽车产业的长远发展，以目前的消耗速度，钴、镍枯竭可能会提前到来，届时动力电池将会陷入因为没有合适材料而无法生产的困境。这也是包括宁德时代、比亚迪等动力电池厂家极力寻找钴、镍替代品的重要原因。

多举措为动力电池寻求新出路

电池厂商早期发展时就已经意识到钴、镍资源不足的问题，最典型的代表是比亚迪，多年来一直坚持磷酸铁锂路线，与三元锂电池相比，磷酸铁锂电池的最大缺陷是能量密度不足，曾一度让市场对磷酸铁锂的命运产生担忧。

不过无论外界如何评论磷酸铁锂，比亚迪始终坚持自己的路线，最终随着刀片电池的推出，终于打破这一瓶颈，比亚迪深圳开发中心副总监鲁志佩曾在一次演讲中介绍，刀片电池第一代产品能量密度可达到140Wh/kg，体积能量密度达到230Wh/L；预计2025年磷酸铁锂刀片电池能量密度将大于180Wh/kg，体积能量密度达到300Wh/L。而目前三元锂电池装车产品的普遍能量密度为160-180Wh/kg，两者能量密度已经基本相当。

据中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，今年5月我国磷酸铁锂电池单月产量同比大增317.3%，达8.8GWh，占动力电池总产量的比例达到63.6%，这是近3年来磷酸铁锂电池产量首次超过三元锂电池产量，这一转变，预示着动力电池技术方案重新进入调整期。

除了比亚迪，磷酸铁锂技术方案也得到了其他动力电池制造商的支持，如宁德时代，已经在布局基于CTP 技术的磷酸铁锂产品线。

据了解，目前宁德时代是多技术方案并举，同时推进全固态、锂空、无重金属电池、钠离子等多种技术研发。5月21日，宁德时代董事长曾毓群透露，宁德时代将于今年7月前后发布钠电池；格林美近日也表示，其近年一直关注钠离子电池的进展，并已组建了专门的团队进行关键技术的研究开发。一石激起千层浪，中盐化工、华阳股份、圣阳股份、南风化工、翔丰华、欣旺达等关联产业链企业股票受益高涨。

另外，目前业内最亟需的是去钴，主推固态锂电池，如蜂巢能源研发的NMx镍锰酸锂电池；各大动力电池制造商也把降低对钴的依赖放在第一位，如NCM811、NCA等都是降低钴用量的方案。而通过回收动力电池的方式实现钴、镍循环利用也已摆在了产业面前，美国在“国家蓝图”报告中做了重点规划，希望建立完善的回收利用产业链，借此缓解钴、镍稀缺的痛点。

不过，时下无论何种替代路线，都还存在着待突破瓶颈，如钠电池，其优点是原材料来源充足，规模化应用的成本也相对低；但缺点也很明显，以目前技术水平，其能量密度和循环充电次数较锂电池来说仍有差距，只适用于电动自行车等对能量密度要求不高的场景。 

此外，降低对钴的依赖的同时，对镍的依赖却在加大，这也将会加剧镍矿的紧缺进程，如三星SDI和LG化学推出的NCM 811电池，都存在这一问题，并没有能从根本上解决镍稀缺的现状。

为此，有专家还提出了缺陷态氧化钨电极材料锂电池方案，只是该方案更多的是为提高锂电池的耐低温性能，实际上也未能从根本上摆脱对镍的依赖。

汽车电动化趋势已不可逆转，核心材料的稀缺，已经给新能源汽车产业带来了沉重包袱，如何抖掉这些包袱，已经摆在了各个电池企业、汽车制造商的面前，在国家战略支持以及各企业的技术储备下，新的技术路线或许将在不久得到验证和推进。（校对/James）