2021年我國電池材料需求情況研究①

何 藝，王兆龍，鮑 偉，陳 龍，盧曉陽，曹國慶

(1.生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029;2.浙江華友循環科技有限公司，浙江 桐鄉 314599;3.珠海格力綠色再生資源有限公司，廣東 珠海 519070;4.浙江南都電源動力股份有限公司，浙江 杭州 311305;5.北京資源強制回收環保產業創新戰略聯盟，北京 100101;6.蘇州大學化學電源研究所，江蘇 蘇州 215006)

1 引言

電池主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋅錳電池等十多個系列，電池材料分別涉及鋰、鈷、鎳、銅、鋁、鉛、銻、鋅、錳、鎘、汞、銦、儲氫稀土等。隨著電池產銷量逐年增長，電池材料需求量增加，對資源、生態環境保護產生較大影響。

2 鋰離子電池產量

據工信部電子信息司數據，2021年全國鋰離子電池產量324 GWh，同比增長106%，其中消費、動力、儲能型鋰離子電池產量分別為72 GWh、220 GWh、32 GWh，分別同比增長18%、165%、146%。據研究機構測算，正極材料、隔膜、電解液增幅接近100%。鋰離子電池全行業總產值突破6 000億元。[1]

據不完全統計，2021年鋰離子電池與材料產業鏈投資擴產項目約317個項目，281個公布投資金額，投資總額逾1.27萬億元。在電解液領域，統計在內的47個項目中，44個項目公布了投資金額，投資總額約482.52億元。

2.1 鋰離子電池正極材料產量

據不完全統計，2021年，正極材料及上游原材料領域為投資熱點，91個項目累計產能超過1 239.7萬噸，其中76個項目公布了投資金額，合計約2 853.02億元。

根據中國有色金屬工業協會鋰業分會數據，2021年我國正極材料產量約111.17萬噸，同比增加約100.78%。其中，鈷酸鋰產量10.1萬噸，三元材料產量44.05萬噸，磷酸鐵鋰產量45.91萬噸，錳酸鋰產量11.11萬噸。鈷酸鋰電池、三元電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池單體能量密度分別平均達到200 Wh/kg、280 Wh/kg、170 Wh/kg、120 Wh/kg，按其測算可配套生產鋰離子電池產量235 GWh。如表1所示。[2]

表1 2016—2021年我國鋰離子電池正極材料產量Table 1 Output of cathode materials for lithium ion batteries in China from 2016 to 2021.

(正極材料產量數據來源：中國有色金屬工業協會鋰業分會)

根據工信部數據，2021年全國鋰離子電池產量324 GWh，其中消費、動力、儲能型鋰離子電池產量分別為72 GWh、220 GWh、32 GWh，由此測算正極材料需求用量約159萬噸，如表2所示。

表2 2021年鋰離子電池產量正極材料需求量測算Table 1 Production of lithium ion batteries and demand for cathode materials in 2021.

2.2 鋰離子電池負極材料產量

負極材料占鋰離子電池成本10%～15%。據不完全統計，2021年，負極材料領域新建或擴建項目23個，產能合計約194萬噸，投資總額約552.93億元。[3]

我國鋰離子電池負極材料出貨量由2016年11.8萬噸增至2020年34.7萬噸～36.5萬噸。根據研究機構EVTank數據[4]，2021年我國負極材料出貨量達到77.9萬噸，同比增長86.4%。

2.3 鋰離子電池隔膜產量

隔膜材料占鋰離子電池成本10%～20%。據不完全統計，2021年隔膜領域24個項目產能總計123.15億m2，投資總額約682.5億元[4]。

據研究機構EVTank數據[5]，2020年，中國鋰離子電池隔膜出貨量為38.7億m2，同比增長29.9%，其中濕法隔膜出貨量27.2億m2，出貨量占比提升至70.3%。起點研究院(SPIR)數據，2020年隔膜產量約37.8億m2，同比增加23.1%。

據GGII調研數據[6]，2021年中國鋰離子電池隔膜出貨量78億m2，同比增長超100%。據《高功能薄膜》數據，2021年上半年，鋰離子電池隔膜出貨量34.5億m2。推估2021年全年隔膜產量70億m2。

2021年全球鋰離子電池隔膜產量105.5億m2，預計2022年全球隔膜需求量將超135億m2。從遠期來看，據國際機構W-Scope測算[7]，到2025年全球鋰離子電池市場規模接近1 400 GWh，對隔膜需求將達到200億m2;到2030年全球鋰離子電池市場規模或將超3 000 GWh，對隔膜需求將接近320億m2，是2020年隔膜需求量的5.3倍。

2.4 鋰離子電池電解液產量

2021年電解液領域47個項目產能合計435.8萬噸，投資總額約487.02億元。根據百川盈孚數據[4]，國內電解液現有產能約65萬噸，較2020年末增加25%。

2021年上半年，中國電解液產量18.25萬噸，同比增長115.4%[8]。

據GGII數據[8]，2021年上半年電解液出貨量為20.1萬噸，同比增長152%。由此推估2021年電解液產量40萬噸。根據網絡數據，2020年，我國電解液產量23萬噸～26.9萬噸，同比增加約30.7%。

電解液一般由電解質鋰鹽、高純度有機溶劑、添加劑等原料按一定比例配制而成。電解液占動力電池總成本10%～15%。按質量占比劃分，電解質鋰鹽占電解液的比例10%～15%，有機溶劑占比約80%，添加劑占比5%～10%。按成本占比劃分，一般而言，電解質鋰鹽占比約45%，有機溶劑占比約25%，添加劑占比約20%，其他生產費用約10%。具體配比要依據動力電池廠商需求而定制。

動力電池電解液耗用量約為1 200噸/GWh，2021年鋰離子電池產量324 GWh，按其測算，2021年電解液需求量約39萬噸。[9]

按每噸電解液配比0.12 t六氟磷酸鋰，以此計算，對應2021年需電解液40萬噸，需六氟磷酸鋰4.8萬噸；2025年需電解液108萬噸，需六氟磷酸鋰13萬噸。

表3 2016—2021年我國鋰離子電池主要材料產量測算[2,3,4,5]Table 1 output estimation of main materials of lithium ion batteries in China from 2016 to 2021.

3 鋰離子電池相關材料需求情況

3.1 鎳材料需求情況

2022-02-21，央視財經欄目報道，據有色金屬研究機構安泰科預計[10]，2022年全球鎳需求將達到305萬噸，同比增速9.4%。我國鎳需求165.5萬噸，同比增速7.3%。

鋰離子電池正極材料采用含鎳三元復合材料，氫鎳電池、鎘鎳電池與鐵鎳電池生產采用鎳材料，隨著電池生產用鎳量增加，從2020～2021年，中國的鎳消費結構中，動力電池鎳用量占比從10%提升至15%。

據安泰科數據[10]，2021年我國原生鎳(原生物料生產的鎳產品，包括電解鎳、含鎳生鐵、鎳鹽等，折金屬量)產量66.9萬噸，同比下降10.1%。鎳材料價格上漲幅度較大。據安泰科統計，2021年電解鎳現貨均價為13.7萬元/t，同比上漲25.6%。

據海關總署數據，2021年鎳礦、電解鎳分別進口4 352.9萬噸、26.2萬噸，分別同比增長11.4%、100%。2021年電解鎳現貨均價為13.7萬元/t，同比上漲25.6%。

3.2 鈷材料需求情況

據安泰科數據[10]，2021年我國精煉鈷(包括電解鈷、鈷粉、鈷鹽等，折金屬量)產量12.8萬噸，同比增長26.7%。電池行業鈷用量約占總量69%，鈷資源對外依存度超過80%。鈷材料價格上漲幅度較大。據安泰科統計，2021年電解鈷現貨均價36.3萬元/t，同比上漲40.1%。

3.3 鋰材料需求情況

據安泰科數據[2]，2021年我國碳酸鋰、氫氧化鋰產量分別為24萬噸、17.5萬噸，同比增長40.4%、88.6%。鋰主要應用于鋰離子電池領域，鋰用量約占總消費量50%。鋰材料價格上漲幅度較大，2021年碳酸鋰、氫氧化鋰現貨均價分別為12.2萬元/t、11.3萬元/t，同比上漲177%、117%。

據中國有色工業協會鋰業分會統計，2021年我國碳酸鋰產量29.82萬噸(產能約50萬噸)，增幅約59.47%；氫氧化鋰產量19.03萬噸(產能約26萬噸)，同比增幅約105%。我國利用國內鹽湖鹵水(6萬噸)、鋰云母精礦(6萬噸)及鋰輝石(1萬噸)、回收含鋰廢料(3萬噸),生產的鋰鹽折合碳酸鋰當量約16萬噸，鋰原料對外依存度約65%。在材料價格方面，2021全年鋰離子電池上游材料市場價格持續上漲，其中，碳酸鋰年末價格26.6萬元/t，年漲幅432%；氫氧化鋰年末價格21.66萬元/t，年漲幅316.67%；磷酸鐵鋰年末價格10.5萬元/t，年漲幅183.78%。據中國有色工業協會鋰業分會數據[2]，2021年我國電解質材料六氟磷酸鋰產量為5.2萬噸。

3.4 銅箔材料需求情況

據國家統計局數據[11]，2021年，我國精煉銅產量1 049萬噸，同比增長7.4%，近兩年平均增長3.5%。銅材產量2 124萬噸，同比下降0.9%。銅應用于鋰離子電池負極集流體，以及太陽能電池用鍍錫銅帶等。2021年中國鋰離子電池用銅箔市場出貨量約14.4萬噸。2021年鋰離子電池產量如按230億只測算，銅箔需求量約10萬噸。我國新能源汽車產量和保有量約占世界總量的一半，因此電池銅箔消費量約占世界消費總量的50%。

2021年銅現貨價格高位震蕩。據中國有色金屬工業協會統計，12月銅現貨均價69 683元/t，環比下降2.1%，同比上漲20.3%；全年現貨均價68 490元/t，同比上漲40.5%。[12]

據有關機構預測，2021～2022年，全球鋰電銅箔需求量分別為29.65萬噸、38.75萬噸，到2025年，全球鋰電銅箔需求量將達到76.82萬噸。以國內銅箔價格測算，2021年至2022年，全球鋰電銅箔市場空間分別為223億元、292億元，到2025年有望達到580億元。[13]

3.5 鋁箔材料需求情況

正極集流體(極耳)，極耳厚度約為0.1 mm，正極基體鋁箔厚度約為0.016 mm，鋰離子電池的導電母線。按1 GWh鋰離子電池用鋁箔約750 t測算，2021年我國鋰離子電池產量290～324 GWh,鋁箔需求量22～24萬噸。2025年鋁箔需求量將達到30萬噸。[14]

據中國有色金屬報數據[15]，2021年全國電池/電子鋁箔總產能可達130萬噸/年，其中電池鋁箔為60萬噸/年。2019～2022年是中國電池鋁箔企業大發展時期，已投產及在建企業約200家，總生產能力約150萬噸。

2015年中國電池箔的產量約3萬噸，2017年消費量4.5萬噸，2020年產量達8萬噸。根據GGII調研數據，2020年國內鋰離子電池鋁箔出貨量為6.1萬噸，預計2021年中國電池鋁箔出貨量有望突破12萬噸。

2020年中國鋁箔產量為415萬噸，2020年中國進口鋁箔7.2萬噸，比2019年的進口量增長4.8%，2020年出口鋁箔123.3萬噸，同比下降4.8%。我國新能源汽車產量和保有量約占世界總量的一半，因此電池鋁箔消費量約占世界消費總量的50%。2021年全球鋰電池用鋁箔市場銷售額達到了7.3億美元[16]。

據中國有色金屬工業協會統計[12]，2021年，鋁價持續高位運行，全年現貨均價18 946元/t，同比上漲33.5%。

3.6 鉛材料需求情況

2021年我國鉛蓄電池產量251.87 GWh，鉛蓄電池用鉛量約530萬噸，占鉛消費總量82%左右。不同統計數據來源，2021年金屬鉛材料產量如下。

(1)據國家統計局數據，2021年我國鉛產量736萬噸，同比分別增長11.2%。2020年中國鉛產量為644.3萬噸，較2019年的579.7萬噸同比增長11.14%。

(2)根據安泰科數據[17]，2021年樣本企業精鉛產量476.1萬噸，同比增幅達3.0%，即13.7萬噸，其中，原生鉛產量同比下降3.9%，至235.5萬噸；增量全部來自再生鉛方面，再生鉛產量同比增加10.7%至240.6萬噸，再生鉛產量占比50.5%。2021年鉛現貨均價15 278元/t，同比上漲3.4%。

(3)根據卓創資訊數據，2021年我國精鉛總產量608.535萬噸，較2020年增加57萬噸，增幅10.34%；其中增量主要為再生鉛，再生精鉛產量280.59萬噸，占全年鉛產量46.1%。

(4)據Mysteel數據，2021年11月再生鉛產量32.97萬噸，2021年1-11月再生鉛產量329.33萬噸,累計同比增長15%。預計12月再生鉛產量為31.15萬噸，2021年全年再生鉛產量約360萬噸。

綜上所述，2021年我國再生鉛產量240.6～360萬噸，由此推算，其廢鉛蓄電池回收處理量376～563萬噸。

3.7 銻材料需求情況

銻主要應用于起動型鉛蓄電池正極板柵合金，低銻合金中銻含量0.75%～3%，高銻合金中銻含量為4%～12%。按起動型鉛蓄電池產量75.60 GWh,正極板柵合金47.23萬噸，銻含量3%測算，銻需求量約1.42萬噸。[18]

據中國有色金屬工業協會統計數據，2019年全球銻探明儲量為150萬噸,其中中國48萬噸，2020年1～11月銻品累計產量為21.20萬噸，同比下降4.12%。據海關統計數據，2020年1～11月累計進口量為41 939.0 t，同比下降26.1%。1～11月累計銻產品出口量為44 699.4 t，同比下降15.1%。

3.8 鋅材料需求情況

據國家統計局數據，2021年，我國金屬鋅產量為656.1萬噸，同比增長1.7%。鋅錳電池、氧化銀電池、鋅空氣電池負極采用鋅或氧化鋅，2021年電池行業金屬鋅推估用量20萬噸，其鋅用量約占鋅消費總量的3%。據中國有色金屬工業協會統計[19]，2021年，我國鋅現貨均價為22 579元/t，同比增長22.1%。

3.9 錫材料需求情況

3.9.1 鉛蓄電池板柵合金用錫量

錫主要應用于鉛蓄電池板柵鉛鈣錫合金，硫酸電解液中添加硫酸亞錫，電池單體極板組裝鑄焊連接條，2020年鉛蓄電池產量227.36 GWh，錫用量約1.63萬噸。2021年鉛蓄電池產量251.87 GWh，錫用量約1.81萬噸。而錫錠價格強勢上漲，對電池產業影響較大。

3.9.2 太陽能電池用鍍錫銅帶用錫量

光伏組件中電池片串聯焊接和電池方陣并聯層疊兩個環節需要使用光伏焊帶。目前光伏焊帶以鍍(涂)錫銅帶為主，錫含量約為17%；光伏組件焊帶的使用量在550～800 t/GW，對應不同焊帶類型，鍍層(涂層)的錫含量在60%或63%，光伏用錫量為56～86 t/GW，取中值在70 t/GW。2021年全國太陽能電池產量為234.05 GW，同比增長42.1%，用錫量約1.64萬噸。

3.9.3 錫產量

2020年錫產量達到20.29萬噸，國內表觀需求量亦從2014年19.38萬噸增長至2020年21.61萬噸。2021年中國錫錠產量為15.4萬噸，同比增長8.3%，全球占比約42%。2021年我國電池行業用錫匡算為3.44萬噸，占比約22.31%[20,21]。

據Mysteel統計，2021年我國全年錫產量16.57萬噸,同比增加13.97%。

ITA數據顯示，2021年全球精錫供給量為36.7萬噸，而需求為38.25萬噸。2021全年我國進口精錫4 894 t，同比減少72.4%；出口精錫1.4萬噸，同比增加219.8%;凈出口精錫量9 426 t。

據上海有色網統計，2020年錫錠產量為15.007 6萬噸，同比增長5.52%。

3.10 儲氫材料材料需求情況

2021年，氫鎳電池推估產量為6.4億只，儲氫材料用量約1.1萬噸。據中國稀土行業協會數據[12]，2021年稀土儲氫材料產量10 778 t，同比增長16.7%。

3.11 鎘材料需求情況

在安全可靠性要求高，大功率充放電使用環境，仍需采用鎘鎳電池，例如磁浮列車、地鐵、航空、船舶，以及特殊車輛設備等。2021年，我國鎘鎳電池推估產量為7 863.5萬只，鎘耗用量約2 865.9 t。

3.12 汞材料與無汞化進程

2017-08-16,《關于汞的水俁公約》(公告2017年第38號)正式生效，禁止生產含汞電池(氧化汞原電池及電池組、鋅汞電池、含汞量高于0.000 1%的圓柱型堿錳電池、含汞量高于0.000 5%的扣式堿錳電池)。要求2020年前淘汰含汞電池，對含汞氧化銀電池和含汞鋅空氣電池可豁免。要求15年后應關閉汞礦，禁止新增汞礦開采。

據企業調查，目前，我國堿性鋅錳電池、紙板鋅錳電池、糊式鋅錳電池、氧化銀電池全部實現無汞，因此電池制造基本不人為添加汞材料。

4 結束語

根據上述有色金屬電池行業需求討論與評價，可見電池材料與資源、能源、環保緊密相關，對電池行業影響主要有以下幾點。

(1) 金屬材料與化合物是電池主要材料，使用量大，亟待研究解決資源保障問題，亟待建立和完善電池材料供應鏈，保障電池材料供應，穩定材料市場價格，促進電池與相關產業可持續發展。

(2) 目前，電池生產企業多，電池產銷量大，電池價格提升難度大，而金屬材料持續漲價，提高了電池生產成本，嚴重影響生產企業經濟效益。

(3) 隨著電池產量增加，電池制造過程采用的金屬量也持續增加，電池生產過程中重金屬污染物產排量隨之增加，亟待加強企業環境管理。

(4) 隨著電池制造金屬與化合物材料采用量增長，并廢電池產生量逐年增加，與之相關的污染物排放量也將隨之增加，加強環境管理迫在眉睫。