[汽車之家 深評] 越來越多車企提出全電動化計劃表，特斯拉前CTO斯特勞貝爾則“警告”到：目標很美好，但在供應鏈問題上要確保到什么程度，包括要追溯到礦山，車企并沒有完全計算清楚。本篇文章想探討在車企大規模推電動車的計劃下，電池供應鏈的保障將面臨哪些挑戰？
1）電動汽車增速迅猛
2020年底，全球共有1000萬輛電動汽車的存量（中國540萬、歐洲330萬、美國180萬，其他地區80萬），相比2015年100萬輛的存量已有很大跨越。到了今年，電動汽車銷量增速進一步提高，1-9月中國電動汽車銷量215.7萬輛、美國42.44萬輛，歐洲157.87萬輛，這三大市場前三個季度就有416萬輛，按照這個速度，2021年全球電動汽車銷量有望沖擊600萬輛，幾乎是之前存量的一半。
『中國占了全球電動汽車存量的一半』
向清潔能源的過渡，意味著從燃料密集型系統向材料密集型系統的轉變。接下來的問題就是，當所有汽車企業都把電動汽車作為未來主要的開發平臺，全力以赴開發電動汽車的時候，要問一句：支撐電池的材料夠不夠？
『IEA統計部分主流車企的電動化計劃』
這個速度可以用數據來進行核對，2020年全球電池的需求才150GWh左右，可是中國9月份動力電池產量共計23.2GWh，1-9月產量134.7GWh，這基本和之前全球電動汽車的一年的需求相當，電池供應的需求膨脹速度太快了。
穩定的動力電池供應對實現清潔能源轉型至關重要。根據SNE Research預測，到2023年新能源汽車的動力電池需求預計將達到406GWh，供應預計為335GWh，缺口約為18%；到2025年，供應缺口將達到40%。
2）上游材料資源緊俏
IEA（國際能源機構）在今年5月發布了一份電池資源約束報告《The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions》，詳細敘述了上游原材料鋰、鎳、鈷、稀土等都制約著電動汽車大發展。
和石油產業集中在若干個國家一樣，動力電池關鍵金屬的供應也集中在少數幾個國家。電動汽車銷量和電池供應的持續爆發，對于上游資源端的需求是存在瓶頸的，而且涉及到長周期的資源開采問題，關鍵金屬礦業項目從發現到投產平均需要16年時間，時間期限不太可能縮短，后續將引發供應安全擔憂。
根據中國地質調查局全球礦產資源戰略研究中心發布《全球鋰、鈷、鎳、錫、鉀鹽礦產資源儲量評估報告（2021）》的數據來看：全球鋰礦（碳酸鋰）儲量1.28億噸，資源量3.49億噸，主要分布在智利、澳大利亞、阿根廷、玻利維亞等國。鈷礦儲量668萬噸，資源量2344萬噸，剛果（金）、印度尼西亞、澳大利亞等國最為富集。鎳礦儲量9063萬噸，資源量2.6億噸，印度尼西亞位居全球儲量第一，澳大利亞、俄羅斯等國資源豐富。
對礦產資源匱乏的國家和地區而言，動力電池原材料需要進口是其發展新能源汽車的劣勢。中國鋰資源還算豐富，但碳酸鋰品位相對較差，開采難度大；鈷和鎳資源缺乏，嚴重依賴進口。鋰、鈷、鎳等礦石進口依存度分別高達80%、97%及80%。
我們可以大致估算下使用量，一輛電動汽車鋰的用量約為10kg，鎳的用量50kg，鈷大概也在10kg左右。由于全球鈷資源越來越少，動力電池降鈷是大趨勢。正極材料高鎳化是未來發展方向，鎳的需求在未來將會增加。
『電動汽車使用的礦物質大約是傳統汽車的六倍』
從電芯材料的拆解也可以來做一個核算，以特斯拉用的LG電池包為例，51.75kWh電芯的重量為201.68kg，對應的正極材料重量為80kg，對應鎳的重量為65.57kg，鈷的重量為4.8kg。如果我們以51.75kWh三元鋰作為基準，100萬輛Model 3三元鋰版本車型（51GWh），需要6.5萬噸鎳，0.48萬噸鈷，消耗量不菲。
| 特斯拉三元NCM 811電芯的重量分解 | |
| 能量 | 51.75kWh |
| 電芯數量 | 2976 |
| 電芯重量 | 67.77 |
| 化學體系 | LiNi0.82 Mn0.11 Co0.06 O2 |
| 負極 | 34.48% |
| 正極 | 39.65% |
| 隔膜 | 2.79% |
| 電解液 | 5.68% |
| 封裝 | 17.4% |
2020年全球鋰（碳酸鋰）消費量約40萬噸、鈷約17萬噸、鎳約240萬噸。相對于現有儲量，全球鋰、鎳、鉀鹽資源保障程度較高，鈷的保障程度相對較低。基于此考慮，如果中國或者全球，大量使用磷酸鐵鋰的方案作為入門電動汽車的方案，整體的電池的需求其實是可以保證的。
3）什么是普適的技術路線？
在中國市場，動力電池的技術路線幾經更迭。推廣初期，磷酸鐵鋰電池由于成本低、安全性高、循環壽命長等優勢占主導地位，2016年銷量占比超過六成，而含有稀有金屬材料的三元鋰電池占比僅為22%。此后三年，由于補貼政策向更長的續航里程傾斜，擁有更高能量密度的三元鋰電池開始占上風，2019年銷量占比近7成，磷酸鐵鋰份額滑落至32%。
隨著補貼大幅退坡，磷酸鐵鋰電池與三元電池的成本差距增大，優勢再次凸顯。可以說，正是因為近期磷酸鐵鋰電池的回潮，才使得鈷價在整體碳酸鋰價格飆漲的這段時期相對穩定。
最新國內動力電池裝機數據顯示，2021年9月三元鋰電池裝車6.14GWh，磷酸鐵鋰電池共計裝車9.54GWh，磷酸鐵鋰電池連續3個月在裝車量方面領先于三元電池。產量方面9月三元電池產量9.63GWh，占總產量41.56%；磷酸鐵鋰電池產量13.51GWh，占總產量58.31%，這是連續第五個月磷酸鐵鋰電池產量超過三元電池。中國領先全球做了一次探索性的實驗，來確認技術路線的更迭。
素有風向標意義的特斯拉，近日宣布標準續航版Model 3和Model Y都將改用磷酸鐵鋰電池。比亞迪更激進，計劃旗下電動汽車將全部采用磷酸鐵鋰刀片電池。還有蔚來、小鵬、廣汽埃安等旗下標準續航或者低續航車型都開始采用磷酸鐵鋰電池。都反映了車企對于成本和供應鏈保障的考量。
4）電池企業和車企全球“掃礦”
鋰、鈷、鎳等資源的價格仍在不斷上漲，迫使電池廠商盡可能掌控一些關鍵原材料的自給，以收購、控股等方式捆綁上游原材料資源。
以寧德時代為例，2018年3月通過全資孫公司加拿大時代持有北美鋰業43.59%的股權；2018年4月通過加拿大時代參股北美鎳業，持股25.38%；2019年9月通過香港時代認購澳大利亞鋰礦企業Pilbara Minerals公司1.83億普通股，占總股本的8.5%；2021年9月宣布擬在江西省宜春市建立鋰電池生產基地，而宜春被稱為“亞洲鋰都”。
圍繞高鎳做開發的LG化學，與現代汽車位于印尼的合資電池工廠已經開始動工，計劃2024年投產。基于鎳的需求考慮，LG化學計劃與一家礦業公司組建合資企業，以提高電池正極前驅體用金屬的采購能力。
部分車企先知先覺，直接從礦商處通過長期采購協議來鎖定資源的供給。特斯拉明顯走在最前列：2020年6月，特斯拉向全球最大的金屬礦商嘉能可采購鈷原料，按照雙方的長期合作協議，嘉能可將向特斯拉每年供應6000噸的鈷。2020年9月，與澳大利亞鋰礦生產商Piedmont Lithium簽署為期五年的合作協議，將向其供應北卡羅來納州鋰礦中開采的高純度鋰礦石。2021年6月，特斯拉與全球礦業巨頭必和必拓簽署鎳供應協議。
除了特斯拉，寶馬、大眾、豐田、長城等也開啟了直接買礦的操作，更多車企采取的是和電池廠綁定合作，承諾電池的采購量，電池廠通過向礦產商的承購獲取穩定的資源供應。總而言之，“資源為王”的時代已經來臨。
5）建立回收體系才是出路
資源總有開采完的時候，還是需要找到可持續的替代方案，眼下最關鍵的一環就是電池回收。通過建立電池生產和回收的循環體系，從報廢汽車和蓄電池中回收材料并生產電池，能夠在未來數十年里大大減少鎳、銅和鈷等原材料的開采，同時減少生產過程中報廢電池的損失。
動力電池電漿中的鎳、鈷、鋰純度相比起礦石和礦物鹽中提取的原料純度會高出許多，這也是動力電池拆解利用市場的獲利根本原因。據國際市場調研機構報告顯示，全球電池回收市場規模預計將在2020年到2024年增長約合人民幣404億元，年均復合增長率將達9%。國際能源署也預計，2030年左右全球鋰離子電池回收市場將增長到約合人民幣1648億元。
『動力電池梯次利用及再生利用流程』
車企也加快了回收業務的布局。大眾汽車于今年年初正式啟動電池回收計劃，首個汽車動力電池回收試點工廠位于德國薩爾茨吉特，初期規劃每年將回收3600個電池系統。寶馬集團與德國本土企業Duesenfeld進行合作，共同研究電池回收技術，計劃將電池回收率提升至96%。福特、通用汽車等制造商都表示，它們計劃在電動汽車中使用回收材料。
動力電池廠商和車企都尋求在生產過程和創新過程等其他環節降低成本，減少影響。對于電動汽車的發展，資源約束是暫時的，隨著循環經濟在電動汽車里面的落地，電動汽車的前景會更美好。（文/汽車之家行業評論員 朱玉龍）
