新能源汽車發(fā)展對鈷的影響

郭玉剛｜文

本文圍繞新能源汽車發(fā)展趨勢，并展望了各國新能源汽車、動力鋰電發(fā)展規(guī)劃及對鋰電正極材料的需求，推出對鈷金屬的需求和價格影響

目前，世界各國都在積極進(jìn)行著新能源汽車的生產(chǎn)與研發(fā)，在我國的“十三五”規(guī)劃中，同樣也把“新能源”作為了未來汽車市場發(fā)展的重中之重。

2016年全球新能源汽車銷量超過80萬輛，同比上漲64%,其中中國約50.7萬輛,同比上漲53%，歐洲約20萬輛，同比上漲9.7%；美國約16萬輛，同比上漲37%。中國已經(jīng)成為全球新能源汽車銷量最大的國家。2017年上半年全球新能源汽車出貨量約為45萬輛，同比上漲42%；中國的新能源乘用車銷量最高，達(dá)到了16.4萬臺，同比上漲26.1%；美國銷量則突破了10萬臺，銷售了10.5萬臺，同比增長64.1%；挪威銷售了2.7萬臺，同比上漲了20%；德國銷售了2.2萬臺，同比大幅上漲107.5%；法國銷售了1.9萬臺，同比上漲了2.1%。中國有三家車企進(jìn)入了全球新能源汽車乘用車銷量前十名，分別是比亞迪、北汽和吉利。

從全球及中國新能源汽車2011～2016年的銷量可以看出，中國已經(jīng)成為全球最令人矚目的新能源汽車發(fā)展迅猛的國家。中國新能源汽車的快速發(fā)展首先得益于中國政府的大力支持。

圖1 全球及中國新能源汽車產(chǎn)量統(tǒng)計

近期，為了達(dá)成巴黎氣候協(xié)定所承諾的排放目標(biāo)，全球多個國家和車企宣布將在未來的數(shù)年后停售燃油車(或純內(nèi)燃機(jī)汽車)。盡管目前中國并沒有明確提出燃油車停售或者停產(chǎn)計劃，但是，在穩(wěn)定實施新能源補(bǔ)貼政策的基礎(chǔ)上，政府進(jìn)一步推出了《新能源汽車碳配額管理辦法》（征求意見稿）和《企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理暫行辦法（征求意見稿）》，等從供給側(cè)進(jìn)行管理，確定了燃油汽車產(chǎn)業(yè)反哺新能源汽車產(chǎn)業(yè)的總體思路，建立起新能源汽車發(fā)展的長效激勵機(jī)制。

就目前新能源汽車行業(yè)發(fā)展情況來看，鋰離子電池是較為成熟的技術(shù)路線，雖然存在其他物理電池(如超級電容器、飛輪儲能等)、化學(xué)電池(如液流電池、燃料電池等)，但未來五年大規(guī)模使用前景仍不如鋰離子電池。早期在車用動力鋰電池應(yīng)用體系上主要是錳酸鋰和磷酸鐵鋰。錳酸鋰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性較好，但是能量密度低、高溫循環(huán)穩(wěn)定性和存儲性能較差，因此在動力電池應(yīng)用上受到一定程度的限制。磷酸鐵鋰安全性和循環(huán)性能相對優(yōu)異，但磷酸鐵鋰也存在諸多固有的性能問題。三元材料能量密度高，循環(huán)性能優(yōu)異。多元材料鎳鈷錳酸鋰 (NCM)和鎳鈷鋁酸鋰（NCA）隨著Ni、Co、Mn（Al）三種元素比例的變化顯示出不同的性能，很大程度上綜合了各種正極材料的優(yōu)點，具有能量密度高、循環(huán)壽命長、倍率特性好和安全性能高等特點，是車用動力鋰離子電池正極材料的有力競爭者。

分析中日美各國動力電池技術(shù)規(guī)劃可以發(fā)現(xiàn)，能量密度、成本、循環(huán)壽命是動力電池主要評價指標(biāo)。2015年，各國的能量密度要求基本一致，美國對成本要求最高；預(yù)計2020年，將是中國對能量密度和壽命要求最高，美國對成本要求最高。這與各國的能源價格、低碳環(huán)保訴求和鋰電池技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)。

從BMW發(fā)布的用戶調(diào)查及動力電池指標(biāo)達(dá)成情況來看，目前車用動力鋰電池最大的短板在于能量密度和充電電流。德系車企的技術(shù)專家認(rèn)為，未來動力鋰電池提升能量密度的主要方案在于正負(fù)極材料的選擇，隨著能量密度的不斷提升，正極材料從三元材料（NCM111）逐步向高鎳三元材料（NCM811）過渡，最后發(fā)展為富鋰材料，而負(fù)極材料選擇上逐漸引入硅碳負(fù)極。

日本和韓國的動力鋰電池技術(shù)主要采用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁多元材料體系， 如 Panasonic、AESC（Nissan和NEC合資）、PEVE（豐田和松下合資）、日立VE、NEC、三星以及LG等均采用上述正極材料體系。德國等歐洲國家主要采取和其他國家電池公司合作的方式發(fā)展電動汽車，如特斯拉與松下簽約、德國大眾與日本松下、韓國SDI協(xié)議合作等，選用電池體系與日韓相同。中國政府新補(bǔ)貼政策明確提高了對于能量密度和技術(shù)門檻要求,新能源汽車輕量化、智能化的技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)合更長續(xù)航里程的要求，車用動力鋰電逐漸轉(zhuǎn)向采用多元材料體系以響應(yīng)能量密度不斷提升的要求。國內(nèi)兩大主要的磷酸鐵鋰電池廠商：比亞迪和國軒高科都已明確在乘用車上開始使用NCM，以響應(yīng)能量密度提升的要求。

目前，國內(nèi)外一些汽車企業(yè)及主流的動力電池廠商如日本的松下、AESC、Nissan及 韓 國 LGC、SKI、Samsung、都把材料選擇重點放在了高鎳含量的多元材料NCM和NCA上面。與 NCM111、NCM523相比，Ni、Co、Mn含量分別為60%、20%、20%的高鎳多元材料NCM622能量密度優(yōu)勢明顯，電池能量密度可以達(dá)到200Wh/kg以上，更高鎳含量的多元材料如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(簡 稱 NCM811)、NCA能量密度更高，隨著能量密度要求的不斷提升，動力型高鎳多元材料NCM622和NCA將成為電動汽車用鋰電池的首選正極材料。

世界大部分國家對新能源汽車設(shè)定了規(guī)劃目標(biāo)，預(yù)計到2020年全球新能源車銷量累計將超過1400萬輛，其中中國的目標(biāo)數(shù)量最大。4月6日，工信部發(fā)布了《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，明確提出到2020年我國新能源汽車年產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛，以及到2025年我國新能源汽車銷量占總銷量的比例達(dá)到20%以上的發(fā)展目標(biāo)。國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，造就了鋰電池巨大的市場需求，鋰電池行業(yè)正在成為新的風(fēng)口，為此，動力鋰電池生產(chǎn)企業(yè)全力以赴加速擴(kuò)產(chǎn)步伐。

過去5年，全球鋰電行業(yè)保持了24%的復(fù)合增長率，2016年鋰電出貨量達(dá)到118.7GWh，其中xEV用鋰電達(dá)46.8GWh，同比增長超過30%。2016年IT用鋰電占比約為57%，xEV用鋰電占比約為39%，ESS用鋰電占比約為4%。從鋰電市場趨勢來看，未來主要的出貨量增長點在xEV和ESS。

據(jù)臺灣工研院IEK統(tǒng)計，2016年全球正極材料出貨量達(dá)到21.3萬噸。多元材料（NMC+NCA）已經(jīng)成為市場占比最大的鋰電正極材料。近兩年LFP得益于車用市場（中國商用車）的快速發(fā)展，增長速度也較快。隨著技術(shù)不斷成熟，乘用車比例不斷上升，后續(xù)多元材料將獲得較大的增長幅度。

三元NCM正極材料化學(xué)式為Li(NixCoyMnz)O2，其中 x+y+z=1，不同 體 系 (如 111、532、622、811)所需的金屬量各不相同；三元NCA正極材料化學(xué)式為Li(NixCoyAlz)O2，x∶y∶z=8∶1.5∶0.5；其中鈷金屬是戰(zhàn)略小金屬，資源量比較少，且分布集中。根據(jù)美國國家地質(zhì)局USGS統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球鈷儲量為700萬噸，主要集中在剛果、贊比亞、澳大利亞、古巴等國家，其中剛果的儲量約占全球儲量的48.9%,我國鈷儲量相對比較少，約占全球的1.7%。2016年全球鈷產(chǎn)量達(dá)到10萬噸以上，剛果產(chǎn)量目前約占世界供應(yīng)量的63%。

鋰電新能源成為鈷需求的支柱產(chǎn)業(yè)，中日韓主導(dǎo)鋰電行業(yè)的發(fā)展帶動了全球鈷需求的快速增長。中國以及亞洲的市場需求份額持續(xù)穩(wěn)定的增長。2016年全球鈷需求量約9.4萬噸，其中有一半需求來自中國。中國鈷儲量較小，卻是最大的鈷消費國，中國對鈷的消費逐年遞增，尤其是電池行業(yè)用鈷量已經(jīng)從2010年的45%上升到78.69%。中國新能源汽車的快速發(fā)展更拓寬了鈷的發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域，刺激了鈷需求的快速增加。

鈷由于資源量有限，且高度集中于非洲發(fā)展中國家剛果金，受到該國政治經(jīng)濟(jì)波動影響，過去數(shù)十年來鈷價波動非常劇烈。近年來由于受到新能源汽車發(fā)展刺激需求，再加上大礦商和基金熱錢的借機(jī)炒作，又站到了漲價的風(fēng)口浪尖。

鋰電正極材料中僅鈷酸鋰（LCO）和三元材料（NCM/NCA）包含鈷元素，根據(jù)鋰電正極材料生產(chǎn)過程中鈷的消耗量，可以推算鋰電正極材料中鈷的需求量。盡管車用動力鋰電上使用的三元材料不斷增加，但由于每噸三元材料需求的鈷含量與鈷酸鋰相比大幅下降，實際動力鋰電發(fā)展帶來的鈷需求的總量增長有限，預(yù)計2017年正極材料需鈷量達(dá)到6萬噸，其中鈷酸鋰用鈷4.1萬噸，占比67%；三元材料用鈷2.1萬噸，占比33%；到2020年正極材料鈷需求量約8萬噸/年，其中鈷酸鋰用鈷4.5萬噸，占比56%，三元材料用鈷3.5萬噸，占比44%。鈷供需并未出現(xiàn)嚴(yán)重失衡的情況，鈷價大幅上漲主要是由于炒作的因素，預(yù)計后續(xù)會出現(xiàn)合理回調(diào)。

由于鈷價的成倍上漲，引發(fā)了對新能源汽車電池成本增加的隱憂。要解決鈷資源依賴國外，定價權(quán)取決于國外大礦商的問題，我們認(rèn)為國家應(yīng)該在合適的時機(jī)積極收儲，并鼓勵中國企業(yè)到海外投資鈷礦資源，同時大力扶持國內(nèi)動力電池回收產(chǎn)業(yè)。