新能源汽車產業涉及的中國礦石資源現狀

溫豐源，張小霞，常運昌

（多氟多化工股份有限公司，河南焦作454006）

新能源汽車產業涉及的中國礦石資源現狀

溫豐源，張小霞，常運昌

（多氟多化工股份有限公司，河南焦作454006）

隨著未來新能源汽車產業的不斷發展壯大，對中國礦產資源的需求將快速增長，關注中國礦產資源形勢的變化，有利于制定科學可行的產業發展規劃。從礦石資源現狀、礦石在新能源電池材料上的應用以及未來市場需求方面闡述了與新能源電池相關的礦石資源情況。指出為適應中國新能源產業的快速發展，需采取相應措施以提供足夠的資源保障。

新能源；礦石；電池

電池是新能源汽車的核心資源，目前三元電池和磷酸鐵鋰電池運用最為廣泛。2016年工信部雖暫停將三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄，但作為一種有效的“治霾”方式，新能源汽車的推廣及動力電池行業仍受到資本追捧。隨著新能源汽車的不斷發展，生產新能源電池所需的礦產資源將會成為新能源汽車制造的制約點。新能源電池材料涉及電解液、新型電極材料、正負極材料、高比能鋰離子電池關鍵材料、納米新材料等，另外素有“工業味精”之稱的稀有金屬鈷、鋰，以及稀土釹、鏑和鋱都是用在新能源汽車上的材料。有研究機構表明，2016年中國新能源汽車累計產銷量超過50萬輛，到2020年新能源汽車累計產銷量將達到500萬輛。隨著未來新能源汽車產業的不斷發展壯大，對中國礦產資源的需求將快速增長，關注中國礦產資源形勢的變化，有利于制定科學可行的產業發展規劃，建立螺旋式上升的良性發展局面。

1 鋰礦資源

1.1 中國鋰礦資源現狀

中國鋰資源儲量豐富，占世界第二位。鋰在自然界中主要以固體礦和液體礦兩種形式存在。固體礦有鋰輝石、鋰云母等，主要分布在四川、江西、湖北、河南及湖南等地；液體礦主要為鹽湖鹵水、地下鹵水和海水等，分布于青海、西藏及新疆等地［1］。

1.2 鋰在新能源電池材料上的應用

鋰電池是20世紀30～40年代研制開發的優質能源，以開路電壓高、比能量高、工作溫度范圍寬、放電平衡、自放電子等優點廣泛應用于各種領域，是非常有前途的動力電池。未來隨著國外鋰電池巨頭入華投產，中國動力鋰電池企業將面臨發展壓力，降低成本、提高性能與產能將成為發展大勢。有研究認為，與產能密切相關的鋰礦資源、直接決定電池性能的電池材料領域將成為電池企業突破的關鍵。

1.3 鋰的未來市場需求

碳酸鋰作為鋰產業鏈中樞，具有至關重要的地位。伴隨新能源汽車漲勢，中國工業級碳酸鋰價格呈階梯狀上揚，從2015年年初周期內低價40214元/t漲至6月30日周期內高價45 071元/t，上揚了12.08%，同比上漲了15.89%（生意社大宗榜數據顯示）。隨著鋰電池技術成熟和相關配套設施完善，電動車對燃油車的替代速度還將進一步加快。鋰礦需求的增長勢必對鋰資源的安全保障構成嚴重的需求危機，因此需要不斷加大鋰礦資源的勘探與開采［2］。

2 錳礦資源

2.1 中國錳礦資源現狀

中國錳資源總量不足，品位較低。根據美國地質調查局（USGS）2015年發布的數據，2014年中國錳礦石（金屬）儲量為4400萬t，占全球儲量的7.7%，位列第六。但其中含錳大于30%的富礦僅占總資源量的5%，其余95%為貧錳礦。而且在開采資源過程中，實際平均利用率（可用礦石比）僅為50%。從分布上看，中國錳資源主要集中在西南和中南地區，其中廣西、湖南最豐富，兩省保有儲量占全國的55%以上。其次是貴州、云南、四川、遼寧、湖北和陜西6個省區儲量合計約占全國的38%。

2.2 錳在電池材料中的應用

錳的用途非常廣泛，90%的錳用于鋼鐵工業，10%的錳用于有色冶金、化工、電子、電池、農業等部門。錳的氧化物由于資源豐富、價格便宜、無毒無污染等特點，在鋰離子二次電池正極材料的大規模生產中具有廣闊前景。

2.2.1 錳鋰氧化物

錳鋰氧化物有層狀結構的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4兩類，它們都是鋰電池正極材料研究的熱點。LiMnO2屬于正交晶系，理論比容量達到286 mA·h/g，充放電范圍為2.5～4.3 V，是一種較有開發前景的正極材料。缺點是其在循環過程中，晶型易轉變為尖晶石型結構，使其比容量下降。目前提高其電化學性能的手段有摻雜和合成復合材料等。LiMn2O4屬于立方晶系，理論容量為148mA·h/g，可產生4.0 V的高電壓平臺，但循環過程中容量會發生緩慢衰減，影響其應用。目前通常采用摻雜或包覆等方法對其電化學性能進行改善。

2.2.2 錳鎳鈷復合氧化物

層狀錳鎳鈷復合氧化物正極材料綜合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO23種層狀材料的優點，其綜合性能優于以上任一單一組分正極材料，存在明顯的三元協同效應，通過引入錳，不僅可以降低材料成本，還可以提高材料的安全性。而LiMnxNiyCo1-x-yO2材料充放電平臺略高于LiCoO2，適合現有各類鋰離子電池應用產品，有望取代其他正極材料。

2.3 錳的未來市場需求

中國錳礦石主要消耗在生產硅錳合金、電解金屬錳、電解二氧化錳、硫酸錳及其他錳產品上。歷年數據顯示，中國消費錳礦石量在逐年上升，進口錳礦石量也在逐年增大，冶金用錳礦石的進口依存程度已升至63.2%（按金屬量計）。2015年1～10月錳產品進口數量見表1。

表1 2015年1～10月中國錳產品進口數量及金額

3 鈷礦資源

3.1 中國鈷礦資源現狀

據美國地質調查局2015年最新統計，全球已探明陸地鈷資源量約為2 500萬t，儲量為720萬t。截止2014年中國鈷礦儲量為8萬t。中國鈷礦資源不多，獨立鈷礦床尤其少，主要伴生于鐵、鎳、銅等礦產中，單一鈷礦儲量只占全國鈷礦總儲量的2%左右。2015年1～6月中國鈷礦進口量為124 187.201 t，2016年1～6月中國鈷礦進口量為84 932.126 t，同比下降31.61%。目前中國市場鈷礦仍有一定庫存，且剛果華友供應鏈受到國際指責，受此影響2016年中國進口鈷礦有所下降，但消費增加仍十分迅猛。專家認為，受鈷供需格局以及其本身絕對價格高等多重因素影響，未來鈷價將緩慢上揚（數據來源：海關信息）。

3.2 鈷在新能源電池材料中的應用

鈷作為戰略性金屬，擁有優良的物理、化學及機械性能，是生產耐高溫、耐腐蝕及高強度材料的重要原料，應用非常廣泛。鈷主要的應用形態有鈷合金、金屬鈷粉、四氧化三鈷、氧化鈷、氧化亞鈷、硫酸鈷、氯化鈷等，目前應用較多的領域包括磁性材料、催化劑、粘結劑、鋰離子二次電池、電鍍、化學試劑、色釉料等行業。電池領域已經成為促進中國鈷消費的重要增長動力。鈷在充電電池領域中主要是以鈷酸鋰和三元材料的形式作為鋰電池正極材料。鈷酸鋰是鋰離子電池中一種較好的正極材料，具有加工性能好、工作電壓高、放電平穩、比能量高、循環性能好等優點，適合大流量放電和鋰離子的嵌入和脫出，在鋰離子電池中得到率先使用。但鈷酸鋰的價格昂貴，抗過充電性能差，循環壽命較短，對環境有污染性。而三元材料在容量與安全性方面是比較均衡的材料，循環性能好于鈷酸鋰，隨著配方的不斷改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7 V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。鈷在三元材料中的質量分數約為28%，相對于鈷酸鋰中鈷占60%來說，鈷含量大大降低，成本也隨之降低。未來，單位電池的含鈷量將有所降低，到2025年鈷在電池領域的年均增速將慢于鋰電池產量增速，約為10%～14%［3］。

3.3 鈷的未來市場需求

中國鈷酸鋰市場需求變化呈現典型的中國市場特征，歷史短、發展快，多數企業在短時間內進入，但生產規模不大，產品主要集中在中低檔。據統計，2014年中國鈷酸鋰行業鈷消費量約為2.7萬t，同比增加28.6%；三元材料領域鈷消費量約為4 650 t，同比大幅增加106.6%。貯氫合金和球鎳對鈷的消費保持穩定。數據表明，中國鈷酸鋰產量穩步增長，但所占份額有所下降。2014年中國鈷酸鋰產能為6萬t，產量約為4.5萬t，鈷酸鋰市場所占份額下降，主要是受三元材料替代效應影響［4］。鈷作為重要的戰略性新興礦產，其供應不足將會嚴重制約中國經濟社會的可持續發展。為應對日益高漲的需求趨勢，政府及研究機構都在積極尋求應對策略：一是加大海外投資力度；二是加強廢舊資源的循環利用；三是建立鈷相關產品的儲備體系，加大鈷礦勘查力度；四是進行技術創新和鈷替代品的研發。這些政策的實施，對維護中國鈷資源使用安全具有重要意義。

4 鎳礦資源

4.1 中國鎳礦資源現狀

據美國地質調查局2015年數據顯示，全球鎳儲量為8 100萬t，中國鎳儲量為300萬t。中國硫化物型鎳礦資源較為豐富，主要分布在西北、西南和東北等地，保有儲量占全國總儲量的比例分別為76.8%、12.1%、4.9%。就各省（區）來看，甘肅儲量最多，占全國鎳礦總儲量的62%（其中金昌的鎳產量提煉規模居全球第二位），其次是新疆（11.6%）、云南（8.9%）、吉林（4.4%）、湖北（3.4%）和四川（3.3%）。同時，中國的紅土鎳礦資源比較缺乏，目前紅土鎳礦保有量僅占全部鎳礦資源的9.6%，不僅儲量較少，而且品味低，開采成本比較高，中國每年都需大量進口紅土鎳礦來發展不銹鋼工業。

據中國產業信息網整理顯示，2014年中國鎳產量為35.36萬t，與上一年相比增長37%。2015年1～10月累計，中國鎳產量為 30.08萬t，同比增長12.96%。從目前數據來看，中國鎳產量呈逐年上升趨勢。

4.2 鎳在新能源電池材料中的應用

鎳具有很好的可塑性、耐腐蝕性和磁性能等，主要用于不銹鋼、合金鋼、耐蝕合金、電池、電鍍、化學六大產業，其中不銹鋼產業的鎳消費量占總消費量的60%。隨著全球對新能源汽車尤其是混合動力汽車研發熱度的不斷升溫，電池行業用鎳逐漸增加，用鎳總量雖然不大，但所涉及的企業眾多。目前國外鎳業跨國公司掌握著羰基鎳生產的專有技術，幾乎壟斷了全球新型電池用鎳粉市場，中國新型電池生產發展對國產鎳粉的需求非常殷切，隨著國家發展動力汽車的政策措施越來越具體，電池用鎳將是未來行業發展的重點。鎳在充電電池領域中主要是以三元材料的形式作為鋰電池正極材料。鎳鈷錳酸鋰以相對廉價的鎳和錳取代了鈷酸鋰中2/3以上的鈷，成本方面的優勢非常明顯。鎳鈷錳酸鋰材料和鈷酸鋰在電化學性能和加工性能方面非常接近，使得鎳鈷錳酸鋰材料成為新的電池材料而逐漸取代鈷酸鋰，成為新一代鋰離子電池材料的主要研究方向。

4.3 鎳的未來市場需求

據專業分析師分析，2015—2016年中國原生鎳產量呈現下滑趨勢，2015年中國原生鎳產量為60.2萬t，同比下滑約13%，2016年產量繼續下滑10%左右至54.2萬t。除了環保壓力外，虧損是產量預期下滑的主要原因。據生意社監測，2016年年初中國鎳現貨均價為69162.5元/t，年中為73312.5元/t，下半年進入需求淡季，鎳價不容樂觀。從產業鏈各方面情況看，鎳價短期不可避免地面臨著大漲后的調整壓力，但長期上漲趨勢保持完好，印尼斷供引起的鎳價上漲依然是市場關注的重點，因此鎳價長期將會震蕩回暖。鎳在三元材料中的用量遠小于不銹鋼市場鎳用量，鎳需求量和消費量在未來一段時間內仍由不銹鋼、鎳基合金、電鍍、合金鋼、鑄造等市場所影響。

5 鈦礦資源

5.1 中國鈦礦資源現狀

據美國地質調查局2015年公布的數據表明，全球銳鈦礦、鈦鐵礦和金紅石的資源總量超過20億t，其中鈦鐵礦儲量約為7.2億t，中國鈦鐵礦儲量為2億t，占全球儲量的28%，排名全球第一。

中國共有鈦礦床142個，其分布于20個省區，主要產地為四川、河北、海南、湖北、廣東、廣西、山西、山東、陜西、河南等省。中國鈦礦床的礦石工業類型比較齊全，既有原生礦也有次生礦，原生釩鈦磁鐵礦為主要工業類型。在鈦鐵礦型鈦資源中，原生礦占97%，砂礦占3%；在金紅石型鈦資源中，絕大部分為低品位的原生礦，其儲量占全國金紅石資源的86%，砂礦為14%。全國原生鈦鐵礦共有45處，主要分布在四川攀西和河北承德，是中國最主要的鈦礦資源。鈦鐵砂資源有85處，主要分布在海南、云南、廣東、廣西等地，儲量為500萬t，也是中國重要的鈦礦資源。相比之下，金紅石礦資源較少，資源產地有41處，主要分布在河南、湖北和山西等地，儲量為200萬t。

5.2 鈦在新能源電池材料中的應用

鈦以鈦酸鋰形式應用于鋰離子電池負極材料，理論比容量為 175 mA·h/g，實際比容量大于160 mA·h/g。鈦酸鋰作為負極材料具有其獨特的優勢：循環壽命長，穩定性能好；放電平臺可達1.55 V，且平臺非常平坦。鈦酸鋰是一種“零應變材料”，這種零應變性使其在鋰電池負極材料中備受關注。同時，它也有導電能力不足、電位窗高的缺點，而通過碳包覆或者摻雜手段可提高電子電導率，也可采用金屬取代部分鈦適當降低鈦酸鋰電位值，同時可通過顆粒納米化和摻雜手段進一步提高鈦酸鋰高倍率性能。

5.3 鈦的未來市場需求

表2 2013—2014年中國鈦產品產能和產量

2014年中國鈦礦產量首次突破400萬t，創下中國鈦礦產量新高，2013—2014年中國鈦產品產能和產量見表2。從需求來看，中國已經成為全球最大的鈦精礦市場，也是具有從礦石處理到鈦材生產完整鈦工業的為數不多的國家之一。鈦精礦的需求，從全球范圍來看，還是集中在鈦白粉領域。據統計，全球90%的鈦精礦被用來生產鈦白粉，4%用在生產海綿鈦，6%用在鈦焊條等其他方面。具體來看，全球鈦材消費的主要領域是民用航空和工業領域，這兩部分基本上瓜分了鈦材消費市場的93%。隨著鈦工業水平的不斷提高，中國鈦市場容量將不斷增大。鈦酸鋰電池因具有高安全性、長壽命和快速充電等優點被認定為汽車鋰電池首選，預計未來全球鈦酸鋰需求量將出現爆發式增長。中國鈦酸鋰產業起步晚于美國和日本，但發展迅猛。目前，中國鈦酸鋰生產企業數量及鈦酸鋰產能已經遠超美日兩國，成為全球最大的鈦酸鋰生產國，隨著鈦酸鋰需求量的不斷增加，鈦的消費量也會增長，但這部分鈦所占鈦材消費比例不大，因此對鈦消費市場不會產生大的影響。

6 稀土礦資源

6.1 中國稀土礦資源現狀

據美國地質調查局2015年資料顯示，世界稀土儲量為 1.3億 t（以稀土氧化物計），其中中國5 500萬t，是稀土的主產國，長期供應世界90%的稀土產量，稀土是中國為數不多的戰略性資源品種。中國稀土資源以地域和類型分成三大類：北方為混合型稀土礦，南方以離子吸附型稀土礦為主，西部四川冕寧和山東微山兩地的稀土礦以氟碳鈰礦為主［5］。中國稀土資源總量的98%分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區，形成北、南、東、西的分布格局，并具有北輕南重的分布特點。2010—2015年中國稀土行業經歷了從政策到價格的巨大變化。中國稀土出口量大增的同時售價卻在大幅下降。究其原因，主要是中國企業普遍對海外市場采取薄利多銷策略。從2015年1月起中國正式取消了長達17 a的出口配額限制，5月又取消了礦石出口稅，加上近期人民幣貶值，使得當前環境越來越有利于稀土出口。

6.2 稀土礦在新能源電池材料中的應用

現階段稀土材料產品應用在電動汽車、混合動力汽車等產業的發展，可以大幅增加稀土永磁電機、動力電池等稀土高端材料和產品的用量。對于鋰離子電池正負極材料的研發，稀土元素的加入使電池充電穩定性提高，同時保證材料的結構穩定性，改善和提高循環性能。稀土元素擴充了鋰離子遷移的三維通道，有效提高了材料的電化學循環可逆性，延長了電池壽命。

6.3 稀土礦未來市場需求

稀土應用行業一直是國家鼓勵發展的行業，并列入 《中華人民共和國國民經濟和社會發展 “十二五”規劃》和《新材料產業“十二五”發展規劃》重點發展的行業。隨著戰略性新興產業加快發展，稀土作為支撐相關產業發展的重要基礎原料，發展空間廣闊。專業人士分析，近年來中國稀土拋光粉年需求量為1.5萬～2萬t。其中飾品和建材用拋光粉價格相對較低，需求量變化不大，年需求量維持在5 000～6 000 t水平；釹鐵硼永磁材料需求已進入中速增長期，年增長率從20%以上降低到10%～15%；白光LED熒光粉2014年需求量約為100 t。隨著稀土材料廣泛應用于鋰電池的研發，不斷改善電池產品性能和延長電池使用壽命，這部分稀土需求比例將會逐步增長。

7 結語

隨著電動汽車補貼政策及政府示范效應，新能源汽車將進入高速發展期，其快速增長成為鋰電池需求爆發主要推動力。目前，新能源鋰電池企業主要集中在日本、中國和韓國，相應鋰電池材料生產也主要集中在以上國家。鋰電池材料生產所需鋰、鈷、錳、鎳等金屬資源在中國相對豐富，但仍有部分金屬需要進口，中國冶煉加工產能遠大于礦山產能，傳統貿易進口精礦雖能滿足生產需要，但資源話語權、定價權愈來愈向礦山集中，下游冶煉加工利潤愈來愈少，甚至虧損。因此，中國礦企進行海外資源并購是突破國際礦業巨頭制約的有效手段，同時還需要不斷推進資源利用方式轉變和提高礦產資源開發利用效率，建立、建全礦產資源綜合利用規劃體系，為中國新能源產業快速發展提供足夠的資源保障。

［1］ 羅清平，郭朋成，李存增，等.我國鋰資源分布及提取工藝研究現狀［J］.濕法冶金，2012，31（2）：67-70.

［2］ 鄧姝皓，楊子萱，楊佳逸，等.由扎布耶鹽湖粗鹽制備高純碳酸鋰新工藝研究［J］.無機鹽工業，2016，48（4）：26-30.

［3］ 周艷晶，李穎，柳群義，等.中國鈷需求趨勢及供應問題淺析［J］.中國礦業，2014，23（12）：16-19.

［4］ 周大偉，李峒峒.2014鎳鈷風云傳［N］.中國有色金屬報，2014-11-12（4）.

［5］ 張培善，陶克捷，楊主明，等.中國稀土礦物學［M］.北京：科學出版社，1998：31-32.

聯系方式：wfyxf-163@163.com

Present status of mineral resources related to new energy vehicles industry in China

Wen Fengyuan，Zhang Xiaoxia，Chang Yunchang
（Do-Fluoride Chemicals Co.，Ltd.，Jiaozuo 454006，China）

With future′s unceasing development and expansion of the new energy vehicles industry，the demand of mineral resources in China will rise rapidly.Concerning the situation changes of China′s mineral resources is beneficial to draw up a scientific and feasible industry development plan.The situations of mineral resources related to the new energy vehicles industry were reviewed from the aspects of present status，applications in new energy batteries and market demand.It was also pointed out that in order to adapt to the rapid development of China′s new energy industry，appropriate measures should be adopted to provide enough resources.

new energy；ore；battery

TQ13

A

1006-4990（2017）01-0006-04

2016-08-07

溫豐源（1983— ），男，本科，工程師，長期從事氟化工研究，已發表論文2篇，獲得科技成果1項，獲國家授權專利3項。