新能源汽車動力電池對有色金屬的需求預測

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

無論是從總體上考慮國際工業減排，還是從國家形式上考慮節能減排，新能源產業的發展已成為中國工業發展的必由之路。對于中國汽車工業而言，新能源汽車已成為未來中國汽車工業發展的必然方向。對于全球汽車行業而言，無論誰在新能源汽車的發展中處于領先地位，誰都能在未來的全球汽車行業中占據一席之地[1]。對于有色金屬行業，新能源汽車在動力電池方面，對部分品種有色金屬的需求有很大提升，了解新能源汽車動力電池的發展必將有助于把握未來相關有色金屬的發展趨勢。

新能源汽車最重要的組成部分是電動機，動力電池和能量轉換控制系統，新能源汽車為有色金屬中的鎳，鋰和稀土金屬迎來了新的發展機遇，將其從傳統枯燥的金屬行業轉向了能源金屬，發揮更大的價值[2]。

1 新能源汽車動力電池的現狀

近些年來，隨著經濟社會的發展，科技和交通的不斷進步，新能源汽車產業也隨之興起，汽車動力電池的銷量也隨之上升，數據顯示2015年使用各種磷酸鐵鋰，鋰鎳鈷錳氧化物（也稱為三元鋰）和錳酸鋰有色金屬的車輛數不勝數，動力電池出貨量達到1,562吉瓦，同比增長近三倍。動力電池的制造需要消耗各種有色金屬，主要是鋰，鋁，銅，鎳和鈷，雖然中國的有色金屬礦產資源豐富，但一些重要的支柱礦產，如鋁和銅，占世界總儲量的比例較低，僅為39%和23%，同時，由于消費量巨大，一些有色金屬的外部依賴性很高。近年來，鋁，銅，鎳，鈷和鋰的外部依存度分別達到47%，59%，57%，85%和80%左右，資源安全形勢日趨嚴重，未來幾年，中國動力電池的生產和銷售仍有很大的增長空間，各種有色金屬的需求將繼續增加。國內學者還通過詳細的調查和跟蹤預測到2018年和2050年，汽車產業中對鋰的需求將更近一層，具體將分別達到2200噸和21,000噸，2050年中國電池對鈷的需求量將超過86,000噸，隨著新能源汽車的不斷發展，我們對有色金屬需求量將進一步增加，這將對有色金屬資源迎來巨大的挑戰，將給中國相關資源的可持續供應帶來越來越發嚴峻的挑戰。本文將通過預測中國新能源汽車的生產和報廢來計算未來10年對有色金屬資源的需求。研究成果可為相關產業的發展提供參考。

2 鋰將成為未來的能源金屬

鋰電池在動力電池的應用上有更大的優勢，與傳統的鉛酸蓄電池，鎳鎘電池和鎳氫電池等相比，它不僅更加輕便、能夠承受更大的電壓，具有更高的比能量值和長期的壽命，而且無記憶、無污染、自放電率低，更加安全實用，因此未來的新能源動力電池將以鋰電池為主，企業汽車制造商也都將更多致力于動力鋰電池汽車的開發。

相關調查研究發現，與鎳氫電池相比，鋰電池的最大優點是它們具有更大的存儲容量，因此它們更適合用于新能源汽車。目前，鋰離子動力電池已逐步取代鎳氫動力電池，成為了新能源汽車的主流，而鋰離子電池作為未來的主流技術路線是毋庸置疑的。

具體分析鋰電池的原理，鋰電池材料可分為電極（正/負）材料，隔板和電解質，負極材料是石里、固體碳顆粒等，正極則用氫化鋰酸鋰，錳酸鋰，鎳氫化鎳和磷酸鐵鋰作為電解材料，中間的電解質和隔板則按常規處理，由此通過電解產生釋放電量，這是鋰電池工作的基本原理，也是應用最為典型的原理。

在電池中碳酸鋰是鋰電池的核心材料、磷酸鐵鋰的關鍵原料，但是碳酸鋰由礦物資源精制而成，其儲量有限，也就意味著將對未來鋰電池的長期發展帶來阻礙。

目前，生產鋰電池的國際生產商主要是SQM、FMC、Chentall三家巨頭公司，其年生產能力可達到7.8萬噸，幾乎占據了全球鋰電池生產份額的百分之八十。鋰電池的生產具有很高的門檻，這一直是其他公司難以擠進市場的原因，首先由于大規模生產碳酸鋰企業必須有權利利用豐富的鋰資源開發鹽湖資源，其次，全球鹽湖的大部分資源都是高鎂和低鋰，而從高鎂和低鋰舊鹵素中純化和分離碳酸鋰的過程具有很大的難度和困難，而這一技術目前僅掌握在少數外國公司手中。因此，資源的困乏和技術的難度都使得碳酸鋰行業難以拓展，造就了碳酸鋰工業如今的全球寡頭壟斷模式。就國內而言，碳酸鋰企業的生產主要集中在中信國安，西藏礦業集團和青海鹽湖集團，其中，西藏礦業和中信國安占據了碳酸鋰生產的重要部分。

3 新能源汽車的輕有色金屬需求增加

隨著新能源汽車的發展，不僅對動力電池的金屬需求有所增加，更是從汽車質量上綜合考慮和考察認為，新能源汽車動力電池的增加將意味著汽車零部件將采用輕金屬，如鋁合金、鎂合金等來減輕汽車的重量，保證汽車的整體動力性能和設備質量。

新能源汽車的驅動系統主要是靠動力電池來驅動，如果動力電池不能完全散熱，將嚴重影響汽車的整體性能，降低汽車的安全性和使用壽命。目前，汽車冷卻系統生產中主要采用銅、鋁這兩種金屬，其中鋁具有更優的散熱性能，未來意味著新能源汽車的發展將對鋁有更高的需求性，除此之外銅和鎳也將被廣泛使用，但是，中國的礦產量相對較小，在這兩種情況下，未來10年銅和鎳的供應壓力將進一步增加，以及鈷等有色金屬都將非常欠缺，無論如何，鈷資源和鋰資源將在2028年面臨更大的供應壓力，特別是作為汽車動力電池的主要材料——鋰資源供應缺口將非常大。

因此，為了珍惜資源，應該從開源節流兩個方面保證鋰資源的長期使用，一方面應該提高相關有色金屬的生產能力，另一方面，企業在生產中應該減少動力電池生產過程中不必要的材料消耗，除此之外，還應該積極響應國家政策，做好動力電池回收工作，對各種有色金屬做好相關資源回收和利用的工作，全面推動電池行業和循環利用和可持續發展，降低資源不足的壓力，緩解資源困境，促進新能源領域的全面發展。

4 結語

總之，我們認為新能源汽車作為一個新興領域，在逐漸趕超國際步伐，推動能源汽車工業發展的同時，也對鋰、銅、鋁、鎳和稀土金屬等有色金屬有著更廣闊的市場需求。