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(guī)模推電動車的計劃下，電池供應鏈的保障將面臨哪些挑戰(zhàn)？
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(qū)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(tǒng)向材料密集型系統(tǒng)的轉變。接下來的問題就是，當所有汽車企業(yè)都把電動汽車作為未來主要的開發(fā)平臺，全力以赴開發(fā)電動汽車的時候，要問一句：支撐電池的材料夠不夠？
『IEA統(tǒng)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(wěn)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(fā)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(fā)展。
和石油產業(yè)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(xù)爆發(fā)，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(yè)項目從發(fā)現到投產平均需要16年時間，時間期限不太可能縮短，后續(xù)將引發(fā)供應安全擔憂。
根據中國地質調查局全球礦產資源戰(zhàn)略研究中心發(fā)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(qū)而言，動力電池原材料需要進口是其發(fā)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(fā)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(tǒng)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。
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(huán)壽命長等優(yōu)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(xù)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(yōu)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(wěn)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(xù)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(xù)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(xù)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(xù)航或者低續(xù)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(yè)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(yè)43.59%的股權；2018年4月通過加拿大時代參股北美鎳業(yè)，持股25.38%；2019年9月通過香港時代認購澳大利亞鋰礦企業(yè)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(fā)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(yè)公司組建合資企業(yè)，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(xié)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(xié)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(xié)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(yè)巨頭必和必拓簽署鎳供應協(xié)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(wěn)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(xù)的替代方案，眼下最關鍵的一環(huán)就是電池回收。通過建立電池生產和回收的循環(huán)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(guī)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(yè)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(guī)劃每年將回收3600個電池系統(tǒng)。寶馬集團與德國本土企業(yè)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(chuàng)新過程等其他環(huán)節(jié)降低成本，減少影響。對于電動汽車的發(fā)展，資源約束是暫時的，隨著循環(huán)經濟在電動汽車里面的落地，電動汽車的前景會更美好。
