我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及對策研究

任鑫，張艷飛，邢佳韻，崔博京，王良晨，王曉

（1.中國地質(zhì)大學（北京）地球科學與資源學院，北京 100089；2.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100032）

一、前言

硫酸鎳是鎳礦冶煉加工后的一種初級產(chǎn)品，是制備三元動力電池、電鍍鎳、鎳氫電池等產(chǎn)品的重要原材料。近年來，受益于新能源汽車領域的高速發(fā)展，2021年我國硫酸鎳消費量約為4×105t，其中新能源汽車動力電池領域硫酸鎳消費量約占60%[1]。

新能源汽車動力電池已成為硫酸鎳需求的主要增長點。2021 年我國新能源汽車市場銷量為3.52×106輛，同比增長1.6 倍[2]。隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，動力電池領域快速拉動硫酸鎳需求上漲，預計2035 年我國新能源汽車產(chǎn)量將達到2×107輛，動力電池所需硫酸鎳將增長至1.05×106t左右[3~6]，約占硫酸鎳總需求的90%。需求快速增長，但我國國內(nèi)鎳礦儲量僅占全球的3%[7]，硫酸鎳原料大部分需從國外進口，同時，主要鎳出口國家政策復雜多變，阻礙了我國動力電池產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。結合當前形勢和長遠發(fā)展來看，我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展存在較大困難。

促進我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為我國發(fā)展需求的必然選擇，在新的產(chǎn)業(yè)形勢下，保障我國硫酸鎳平穩(wěn)供應對新能源行業(yè)發(fā)展具有重要意義。現(xiàn)有研究[4,8~10]對我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展情況、下游領域的需求狀況及發(fā)展趨勢等方向進行了探討，對硫酸鎳企業(yè)投資布局、發(fā)展模式等進行了研究。然而對于我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題及未來發(fā)展，特別是發(fā)展思路、發(fā)展目標與具體舉措研究較少。

本文主要著眼于硫酸鎳產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，梳理我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，研判制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵因素，立足產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提出發(fā)展方向以及措施建議，為硫酸鎳產(chǎn)業(yè)研究提供參考。

二、我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

（一）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，一體化工廠成主要增長力

2016－2021 年，我國硫酸鎳產(chǎn)量大幅增加。2017年以前，我國硫酸鎳的產(chǎn)量基本穩(wěn)定在3×104~5×104t，隨著2017年我國新能源汽車產(chǎn)量快速增加，硫酸鎳產(chǎn)量也隨之增加，三元材料的需求拉動作用十分顯著。2021年我國硫酸鎳產(chǎn)量從2016年的5×104t增長至2.8×105t，預計2022年將增長至3.8×105t[1]（見圖1）。

我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為集中，主要分布在甘肅、廣東、廣西等地。2021年中偉新材料股份有限公司成為我國最大的硫酸鎳生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)量以鎳豆/鎳粉溶解為主[11]；格林美股份有限公司近年來硫酸鎳產(chǎn)量快速上升，電池金屬回收為其提供重要原料；金川集團股份有限公司擁有我國鎳資源最豐富的金川鎳礦，硫酸鎳產(chǎn)量較為穩(wěn)定。相對于資源型的金川集團股份有限公司，中偉股份有限公司、格林美股份有限公司、華友鈷業(yè)股份有限公司等一系列電池工廠的產(chǎn)量進一步增加，同時這些企業(yè)投資礦山，從鎳礦到三元電池的一體化流程貫通，利潤和產(chǎn)量都將實現(xiàn)大規(guī)模增長（見圖2）。

（二）生產(chǎn)原料由硫化鎳礦轉向紅土鎳礦

圖1 2016-2021年中國及其他國家硫酸鎳產(chǎn)量變化[1]

從生產(chǎn)原料來看，硫酸鎳的生產(chǎn)路線主要包括五條：①硫化鎳礦→高冰鎳→硫酸鎳；②硫化鎳礦→精煉鎳→硫酸鎳；③紅土鎳型礦→濕法冶煉鎳中間品→硫酸鎳；④紅土型鎳礦→火法冶煉鎳鐵→高冰鎳→硫酸鎳；⑤回收鎳產(chǎn)品→再加工→硫酸鎳[9]（見圖3）。硫酸鎳的主要原料來源于品位較高的硫化鎳礦，近年來開始使用紅土鎳礦作為原料，一方面是由于紅土鎳礦開采歷史較短，資源豐富，生產(chǎn)的鎳生鐵相對過剩，由鎳生鐵至高冰鎳的技術已成熟；另一方面隨著硫化鎳礦儲量的不斷減少，品位下降，開采和冶煉成本隨之增加，供應難以滿足需求。因此，隨著中間品加工技術的突破，低品位紅土鎳礦可以通過濕法冶煉鎳中間品生產(chǎn)硫酸鎳，較高品位的紅土鎳礦通過生產(chǎn)鎳生鐵轉產(chǎn)高冰鎳，進而生產(chǎn)硫酸鎳[8,12,13]。

我國硫酸鎳生產(chǎn)主要采用濕法冶煉中間品、鎳豆（粉）等。2020年我國硫酸鎳原料高冰鎳及濕法冶煉中間品用量占一半左右，2021年由于濕法冶煉項目產(chǎn)量受限，新項目投產(chǎn)未定，投產(chǎn)后產(chǎn)量提升較為緩慢，高冰鎳及濕法冶煉中間品在硫酸鎳生產(chǎn)中的用量僅比2020 年高出2×104t（見圖4）。與此相對的是鎳豆（粉）的用量大增，鎳豆（粉）主要通過硫化鎳礦生產(chǎn)，產(chǎn)能相對穩(wěn)定，在高冰鎳、濕法冶煉中間品產(chǎn)量不足以支撐需求時，主要采用鎳豆（粉）生產(chǎn)硫酸鎳。

圖3 硫酸鎳生產(chǎn)路徑

圖2 2021年我國硫酸鎳產(chǎn)量前十企業(yè)[11]

由于我國鎳資源主要以硫化鎳礦為主，原料供應能力不足，因此需要大量進口。2021年，濕法中間品進口4.1×105t（實物量），鎳豆、鎳粉、鎳板等進口2.2×105t（實物量），高冰鎳進口1.6×104t（實物量）。以濕法冶煉中間品為例，我國主要進口自巴布亞新幾內(nèi)亞、新喀里多尼亞、澳大利亞等國（見圖5）。受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，巴布亞新幾內(nèi)亞進口量由2020 年的1.8×105t 下降至2021 年的1.3×105t；澳大利亞進口8.3×104t，同比上漲140%，主要是由于第一量子礦業(yè)有限公司在澳大利亞的Ravensthorp項目復產(chǎn)，產(chǎn)量快速增長[1]；印度尼西亞進口增長至6×104t，目前印度尼西亞是全球濕法冶煉鎳中間品項目的集中地，前期建設的濕法項目產(chǎn)量上升，印度尼西亞鎳中間品產(chǎn)量和出口量不斷上升。

三、我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

我國是全球硫酸鎳第一大生產(chǎn)國，冶煉加工技術不斷提升，但也要注意到，我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展還面臨諸多問題，原料仍較高程度依賴進口；硫酸鎳生產(chǎn)中碳排放量居高不下，回收體系仍不健全，缺少原料且資源利用率低，我國硫酸鎳持續(xù)穩(wěn)定供應仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

（一）國內(nèi)鎳資源匱乏，硫酸鎳原料供應受限

原料問題仍然是我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約因素。印度尼西亞等國采用紅土鎳礦生產(chǎn)硫酸鎳，資源豐富，礦石、勞動力等成本遠遠低于我國。相比之下，我國鎳礦儲量僅占全球的3%，以硫化鎳礦為主且開發(fā)較早[14]，使用國內(nèi)硫化鎳礦生產(chǎn)硫酸鎳成本高且資源難以滿足需求。目前我國硫酸鎳原料主要來源于進口，原料進口對國外依賴度較高，未來全球鎳供應增量將主要來源于印度尼西亞[15]，但該國已開始布局本國動力電池產(chǎn)業(yè)，鎳產(chǎn)品出口政策變動頻繁，我國硫酸鎳原料供應受到限制，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。

圖5 我國濕法冶煉鎳中間品進口來源[16]

圖4 2020年與2021年硫酸鎳原料對比[1]

（二）硫酸鎳生產(chǎn)碳排放強度較高，其中紅土鎳礦路徑碳排放遠高于硫化鎳礦

在雙碳背景下，新能源汽車的發(fā)展與碳減排息息相關，硫酸鎳作為新能源汽車動力電池的主要原料，其生產(chǎn)過程中的碳排放將會受到更多關注。與鋼鐵、鋅、精煉銅等相比，硫酸鎳生產(chǎn)的碳排放強度較高，其中，由紅土鎳礦生產(chǎn)硫酸鎳的碳排放量顯著高于硫化鎳礦[10,17]，鎳生鐵-高冰鎳生產(chǎn)硫酸鎳的碳排放強度最大（見圖6）。在硫酸鎳需求快速增長的形勢下，未來生產(chǎn)過程中的碳排放將隨之增加，硫酸鎳生產(chǎn)將會面臨更大的碳排放壓力。

（三）下游三元電池成本上升，高性價比的磷酸鐵鋰電池擠占市場份額

我國硫酸鎳下游需求主要集中在新能源汽車動力電池領域，主流的動力電池包括鎳鈷鋰三元電池、磷酸鐵鋰電池等。三元電池具有更高的續(xù)航里程和電池容量，但成本和安全性相較磷酸鐵鋰電池更低[18]，2019 年以前三元電池的裝機量快速上升，但近兩年由于我國新能源汽車的補貼退坡，車企在考慮成本因素的前提下，轉向磷酸鐵鋰電池，2021 年我國磷酸鐵鋰電池裝機量為79.8 GW·h，占總裝機量的51.7%，同比增長227.4%（見圖7）[19]。具有低成本優(yōu)勢磷酸鐵鋰電池裝機量仍有繼續(xù)增加的趨勢，而三元電池的主要原材料鎳價居高不下，在原料價格持續(xù)上漲的趨勢下，三元電池的市場份額短期內(nèi)或?qū)⒗^續(xù)下降，硫酸鎳需求增速也將隨之下降。

（四）動力電池回收產(chǎn)業(yè)體系不完善，再生資源利用率低

我國硫酸鎳原料匱乏，回收利用不止可以緩解硫酸鎳供應短缺問題，提高材料的可持續(xù)利用能力，同時也有利于我國建立更安全、更有彈性的國內(nèi)材料供應鏈。

在硫酸鎳的下游產(chǎn)品中退役動力電池未來將成為主要的回收利用來源，其他領域的硫酸鎳消費量較少，相應的回收價值較低。動力電池中鎳金屬回收率理論上可達到99%，但由于我國動力電池的回收利用作為一個新興領域正處于起步階段，目前回收體系尚不完善，造成大量鎳資源浪費和環(huán)境污染。動力電池理論報廢年限為5~8年，我國2014—2017年第一批動力電池已經(jīng)到達回收年限，但報廢電池量較小，實際具有回收價值的電池數(shù)量少，導致電池回收成本高，再生鎳的使用比例較低，2021年僅占13%。除此之外，我國動力電池回收標準仍未完善，缺乏對退役電池安全性、耐久性、可靠性等方面的檢測標準，電池剩余量評估的技術和人才儲備不足等問題同樣制約著我國動力電池的回收再利用[20]。以上多種原因?qū)е挛覈鴦恿﹄姵鼗厥阵w系不完善，再生鎳產(chǎn)量低。

圖6 主要礦產(chǎn)資源生產(chǎn)二氧化碳排放強度對比[17]

圖7 我國動力電池裝機量對比[19]

四、我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

（一）我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)融合加速，企業(yè)集中度提高

由于動力電池對續(xù)航能力、安全性、成本控制等諸多方面都有著嚴格的要求，因此從保障原料供應鏈安全穩(wěn)定、技術協(xié)同發(fā)展、低成本競爭優(yōu)勢等角度，整車及電池龍頭廠商對原料企業(yè)的持續(xù)供應成本控制、品質(zhì)管理、技術研發(fā)等能力高度重視，也有意愿通過重組等方式進行產(chǎn)業(yè)鏈延伸，共同打造具備國際競爭力的電池原料一體化產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的深度融合成為行業(yè)的發(fā)展趨勢，具有上下游一體化產(chǎn)業(yè)鏈布局的企業(yè)將有可能在未來競爭勝出。例如，寧德時代新能源科技股份有限公司早在2018年9月就宣布與格林美股份有限公司、青山控股集團有限公司合作，宣布在印度尼西亞建設紅土鎳礦生產(chǎn)電池級硫酸鎳項目，電池企業(yè)、新能源車企和礦山聯(lián)合，以提升原料保障，降低價格變動帶來的風險。

在產(chǎn)業(yè)融合加速的形勢下，硫酸鎳行業(yè)的企業(yè)集中度會不斷增加。沒有形成規(guī)模的企業(yè)將面臨高成本，低利潤，生存較難的困境[21]。因此，隨著硫酸鎳行業(yè)內(nèi)大企業(yè)規(guī)模不斷拓展，在產(chǎn)能越來越多的情況下，大企業(yè)會擠壓小公司的生存空間，硫酸鎳企業(yè)集中度逐漸增加。

（二）生產(chǎn)原料向紅土鎳礦傾斜，濕法冶煉中間品成為主流原料

硫酸鎳的主要生產(chǎn)原料中鎳鐵轉產(chǎn)高冰鎳路線與不銹鋼產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密，其產(chǎn)量將會受制于不銹鋼的需求變化，同時，其所需原料高品位紅土鎳礦資源逐漸減少，因此使用這種方式生產(chǎn)硫酸鎳限制較大；鎳豆（粉）溶解硫酸鎳是將鎳礦加工為豆、粉，之后再溶解，該路徑生產(chǎn)硫酸鎳具有生產(chǎn)成本高、利潤低的明顯劣勢；與之相反，濕法冶煉中間品具有成本較低、碳排放較少、原料充足等優(yōu)勢，未來將會成為硫酸鎳的主要原料[8,9]（見表1），盡管目前投產(chǎn)量較少，但隨著各項目的相繼建設，2022年后我國企業(yè)在印度尼西亞投產(chǎn)的項目將會大幅提升（見表2），但濕法冶煉中間品生產(chǎn)硫酸鎳目前仍然具有較高的碳排放，未來將逐步改進現(xiàn)有技術，降低成本，減少碳排放。隨著新能源車對硫酸鎳需求的持續(xù)提升，預計濕法冶煉項目將成為未來國內(nèi)外企業(yè)硫酸鎳開發(fā)的主流技術。

（三）高鎳三元電池需求上漲，帶動硫酸鎳產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

據(jù)安泰科信息股份有限公司的數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國電池領域硫酸鎳消費在2.4×105t 左右，同比增長72%。近兩年來磷酸鐵鋰電池受益于微型車市場電動化，迅速搶占市場份額，但三元電池的續(xù)航里程優(yōu)勢仍然遠超磷酸鐵鋰電池，三元電池主要用于B 級、C 級車[18,22]，本質(zhì)上三元電池和磷酸鐵鋰電池的目標客戶重疊度不高。因此從長期來看，磷酸鐵鋰電池與三元電池將會實現(xiàn)差異化增長，二者并行發(fā)展。

2021年高鎳三元電池的產(chǎn)量占比從2020年的22%增長至39%，三元電池高鎳化趨勢較2020年更為明顯[1]。隨著高鎳三元電池能量密度逐漸提高，技術、品質(zhì)管控都將提升，且能量密度提升后帶來的單位成本下降亦將有利于新能源汽車的普及。未來新能源汽車將持續(xù)向更高能量密度，更長續(xù)航里程發(fā)展，高鎳化三元電池的發(fā)展趨勢愈加明顯。因此三元電池“高鎳低鈷”甚至“高鎳無鈷”趨勢將會進一步帶動我國硫酸鎳需求的快速增長。

表1 硫酸鎳生產(chǎn)路徑對比

表2 部分待投產(chǎn)的濕法冶煉中間品項目

（四）動力電池回收體系逐步完善，再生鎳的使用將緩解原料緊張局面

我國出臺多個政策助推動力電池回收市場發(fā)展，動力電池回收體系逐步完善。從國家相關部門密集出臺的多項動力電池回收法律法規(guī)和標準來看，國家對鋰電池回收領域相當關注，這極大地推動了鋰電池的回收利用。2020年，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件（2019 年本）》，在規(guī)定鎳、鈷、錳的綜合回收率應不低于98%的基礎上，又增加了“鋰的回收率不低于85%，稀土等其他主要有價金屬綜合回收率不低于97%”的規(guī)定[23]。加強對環(huán)保的要求及提高回收利用率，在一定程度上提高了行業(yè)準入門檻，倒逼企業(yè)技術升級，同時完善動力電池溯源管理，保證參與企業(yè)一定的商業(yè)利益。

我國動力電池回收行業(yè)將不斷完善，從法規(guī)、政策、技術、標準、產(chǎn)業(yè)等方面，加快推動新能源汽車動力電池回收利用，再利用硫酸鎳產(chǎn)量將會不斷提高，我國硫酸鎳原料緊張的局面將得以緩解。

五、我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路和發(fā)展目標

（一）發(fā)展思路

緊密結合國家戰(zhàn)略發(fā)展要求，通過整合可利用鎳資源，加大資源控制力度，培育出力量雄厚、創(chuàng)新能力強的具有國際影響力的大型硫酸鎳企業(yè)；提高我國資源利用率和利用價值，完善回收體制機制，保障原料有效供給；開展基礎理論和實驗研究，在各環(huán)節(jié)提高自主創(chuàng)新能力，將資源價值最大化利用；實現(xiàn)我國硫酸鎳高質(zhì)量發(fā)展，引領未來全球硫酸鎳產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為我國新能源汽車動力電池行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供支撐。

（二）發(fā)展目標

結合我國實際情況和硫酸鎳產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，提出以下中長期發(fā)展目標。

1.2025 年目標：保障硫酸鎳原料有效供給

提高我國硫酸鎳產(chǎn)業(yè)供應能力，原料進口集中有所下降；提高優(yōu)質(zhì)礦山占有率，建立企業(yè)合作平臺，保障資源有效供給；加大硫酸鎳企業(yè)環(huán)保力度，提升我國企業(yè)質(zhì)量，達到與現(xiàn)在相比，綜合能耗降低20%的目標；建立完善的鎳回收體制機制，改善我國目前鎳資源浪費，回收利用率低的現(xiàn)狀，在現(xiàn)有基礎上培養(yǎng)2~3家大型回收利用企業(yè)，從而緩解我國硫酸鎳原料供應緊張現(xiàn)狀。

2.2035 年：硫酸鎳產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展

我國在硫酸鎳原料生產(chǎn)領域占據(jù)重要地位，進口集中度大大降低；提高我國鎳資源綜合利用率，優(yōu)化各環(huán)節(jié)生產(chǎn)工藝；建立我國海外投資鎳企業(yè)與國內(nèi)企業(yè)合作備忘錄，實現(xiàn)我國鎳產(chǎn)業(yè)整體競爭力明顯提高；全面提高下游產(chǎn)品循環(huán)利用率，提高回收技術，再生鎳使用量超過原生鎳。

六、對策建議

（一）注重供應體系的建立，促進多樣化原料供應

加大對硫酸鎳產(chǎn)業(yè)供應體系的規(guī)劃力度，創(chuàng)造有利于硫酸鎳原料的多樣化投資條件，緩解目前原料緊缺的問題，建立有效、穩(wěn)定的供應體系。鼓勵企業(yè)大力開拓國外硫酸鎳市場，適當增加對相關企業(yè)的融資支持力度，支持企業(yè)走出去合作開發(fā)鎳資源，分散硫酸鎳原料的進口來源，同時加快投資不同硫酸鎳原料市場，達到平穩(wěn)供應的目的。

（二）促進技術創(chuàng)新，降低生產(chǎn)成本，減少供應壓力

技術創(chuàng)新可以在減輕供應壓力和生產(chǎn)成本方面發(fā)揮重要作用，與硫酸鎳原料相關的成本占總成本的大部分，因此可以在硫酸鎳生產(chǎn)方面加強技術創(chuàng)新的研發(fā)工作，以便提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，更有效地利用材料，盡可能地提高供應量，從而提高市場競爭力。

（三）加快發(fā)展再生鎳行業(yè)，提高再生鎳用量

回收利用可以減輕對硫酸鎳原料的供應壓力。加強各種硫酸鎳物料的回收，尤其是未來大規(guī)模退役的動力電池回收，制定相關政策，通過激勵達到使用壽命的產(chǎn)品的回收利用，實施生產(chǎn)者延伸責任制度，讓生產(chǎn)者承擔部分回收費用與回收責任，促進生產(chǎn)者與回收企業(yè)聯(lián)合回收體系建設。同時完善收集和分類體系，并積極提高回收技術，為再生鎳產(chǎn)量的快速增長做充分的準備。

（四）加快推進我國企業(yè)國際化、產(chǎn)業(yè)一體化進程，提升核心競爭力

我國應加快培育一批一體化生產(chǎn)、國際化大型企業(yè)，未來形成礦產(chǎn)資源冶煉-硫酸鎳產(chǎn)品加工制造-循環(huán)利用一體化的綜合性國際化企業(yè)。引導企業(yè)在資源投資、循環(huán)利用等方面積極布局，以提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展能力、保障原材料平穩(wěn)供應、提升核心競爭力。同時積極促進我國企業(yè)間合作，共同開發(fā)海外鎳資源礦產(chǎn)冶煉及硫酸鎳生產(chǎn)，有效提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。通過推動產(chǎn)業(yè)一體化、國際化進程，一方面能夠保障我國硫酸鎳原料的平穩(wěn)供應，另一方面通過產(chǎn)業(yè)一體化，能夠有效降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品盈利能力，增強企業(yè)核心競爭力。