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，為了達成巴黎氣候協(xié)定所承諾的排放目標，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)定實施新能源補貼政策的基礎上，政府進一步推出了《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）》，等從供給側進行管理，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用體系上主要是錳酸鋰和磷酸鐵鋰。錳酸鋰結構穩(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。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發(fā)展水平密切相關。

從BMW發(fā)布的用戶調查及動力電池指標達成情況來看，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。德系車企的技術專家認為，未來動力鋰電池提升能量密度的主要方案在于正負極材料的選擇，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，而負極材料選擇上逐漸引入硅碳負極。

日本和韓國的動力鋰電池技術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。中國政府新補貼政策明確提高了對于能量密度和技術門檻要求,新能源汽車輕量化、智能化的技術發(fā)展趨勢結合更長續(xù)航里程的要求，車用動力鋰電逐漸轉向采用多元材料體系以響應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定了規(guī)劃目標，預計到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到20%以上的發(fā)展目標。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)正在成為新的風口，為此，動力鋰電池生產(chǎn)企業(yè)全力以赴加速擴產(chǎn)步伐。

過去5年，全球鋰電行業(yè)保持了24%的復合增長率，2016年鋰電出貨量達到118.7GWh，其中xEV用鋰電達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)量達到10萬噸以上，剛果產(chǎn)量目前約占世界供應量的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)展應用領域，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炒作，又站到了漲價的風口浪尖。

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，預計2017年正極材料需鈷量達到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)嚴重失衡的情況，鈷價大幅上漲主要是由于炒作的因素，預計后續(xù)會出現(xiàn)合理回調。

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，定價權取決于國外大礦商的問題，我們認為國家應該在合適的時機積極收儲，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)。