锂价1年飙涨近500%，特斯拉下场采矿， 关键材料供需缺口到底多大

撰文 | Penn

编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第134篇原创

环球零碳

碳中和领域的《新青年》

摘要：目前，世界各国大力发展低碳发电、高效储能、特高压电网、电动汽车、永磁电机等低碳技术，试图通过占领技术制高点，实现对国际清洁能源产业的掌控，而清洁能源技术的发展依赖于多种关键金属材料。全球清洁能源产业的发展将会引发新一轮国际竞争，矿产资源供需形势正在发生显著变化并成为跨国企业和大国资源博弈的焦点。

在特斯拉全力扩张产能之际，飙升的锂价成为了其最大的“绊脚石”，特斯拉可能要亲自下场采矿了。

特斯拉CEO马斯克于美国时间4月9日在推特转发了一条锂价十年涨幅的推文，并公开表示：“锂价已经涨到疯狂的水平，特斯拉或许不得不直接进入（锂矿）大规模的开采和精炼业务，除非成本压力有所缓解。”他同时认为：“锂元素本身并不短缺，因为地球上几乎到处都有锂，但开采/提炼的速度很慢。”

来源：推特

成本因素是特斯拉选择亲自下场采矿的重要原因。据电动汽车行业专业信息提供商Benchmark Mineral Intelligence的统计，锂价在过去一年已经超过480%。作为全球电池用锂价格的主要参考之一，国内电池级碳酸锂（99.5%）的最新报价为49.65万元一吨，今年以来已经上涨了80%。

来源：Investing.com

锂价的飙升，只是关键原材料价格飞涨的冰山一角。在过去这段时间里，其他关键原材料的价格，如钴、镍、钕，都出现了不同程度的飙涨。

关键矿产资源或关键原材料，是国际上近年新提出的资源概念，指以稀有、稀散和稀土元素为主体的战略性关键金属矿产资源，它们被认为是支撑低碳产业发展不可或缺的物质基础，这些金属物质因其对新能源、新材料、通讯信息、航空航天、国防军工等新兴产业具有不可替代重大用途且其安全供应存在高风险。

最重要的关键材料是铜、镍、锂和稀有金属，特别是钕和镝。铜是连接发电机和终端用户的电力线的重要组成部分。锂和镍被用来生产可充电电池。钕和镝在风力涡轮机和电动汽车中的永久磁铁中发挥着关键作用。这些元素都不能轻易被替代品取代。

从全球看，关键材料的供需情况到底如何？如何破解价格不断上涨的局面？

01

关键材料的需求

随着可持续技术在未来几十年的部署，作为可再生能源发电和能源系统电气化的一部分，对关键材料的需求预计将迅速增长。清洁能源技术，比如太阳能光伏和聚光太阳能技术的实现依赖锗、碲、铟、镓、锰等元素作为能源转化的关键超导材料；风力发电机依赖钕、镝、镨等稀土元素作为磁性原料；新能源汽车和燃料电池均依赖镍、钴、锂等作为电极材料，燃料电池还依赖铂作为储能材料。

根据国际货币基金组织(IMF)的研究，一个典型的电动汽车电池组需要大约8公斤锂、35公斤镍、20公斤锰和14公斤钴，而充电站需要大量的铜。在过去的一年中，因为对电动车的需求急剧上升，所有关键材料的价格在2021年明显上升，其中最具代表性的锂价格飙升了五倍。

图说：2021年五种关键材料的价格上涨情况

来源：IRENA (Conte, 2022)

3月29日，国际可再生能源署（IRENA）发布了最新版《世界能源转型展望：1.5°C 路径》报告，认为在温控在1.5°C情景下，2021年至2050年的能源转型投资为131万亿美元，在此条件下，国际可再生能源署给出了2050年关键材料需求估计：预计到2050年，铜的需求量将达到每年5-7亿吨，镍的需求量将达到500-800万吨/年，锂的需求量将达到每年2-4百万吨，钕的需求量将达到0.2-0.5百万吨/年。

图说：国际可再生能源署1.5°C情景下铜、镍、锂和钕的实际（2021年）和预测（2050年）需求量

来源：IRENA

对于最具代表性的锂来说，它是电动车和固定式电池存储系统中使用的电池的重要组成部分。2020年，电动车占全球汽车销量的约4%。预计到2030年，这一份额将增长5至10倍。锂的生产需要大幅增长以满足这一需求。

国际能源署在这份报告中，给出了到2030年锂的供应和需求的四组预测，在所有情景下，预计需求均将超过供应。在“基本”情境下，最早在2024年就会出现这种情况；在 "可能的 "场景下，到2027年需求将超过供应，而在2030-2050年锂的需求量可能会增加更多，因此增加锂的生产是非常必要的。

图说：2016-2030年锂供应和需求预测的四种情况

注：2016年和2018年的数字是实际数字；所有其他数字是预测。“基本”情境显示了现有和在建项目。“可能的”情况包括处于可行性阶段和仍在勘探中的项目。

来源：IRENA（Gielen和Lyons，2022）

与此同时，运输部门向电动汽车的转型正在进行，对电池的需求迅速增加。每辆汽车至少需要250公斤的电池材料。因此，每年生产1亿辆汽车将需要2500万吨的电池材料。

BloombergNEF2021年预测，到2030年，全球对电池材料的需求为1400万吨，比2020年增加了7倍。虽然人们的注意力往往集中在锂、钴和镍上，它们约占电池重量的五分之一，但铜、铝和石墨也被使用。随着电动车产量的增加，对铜、铝、铁和锰的需求将大幅增加。

图说：电池材料的实际（2020年）和预测（2030年）需求

来源：IRENA (Gielen, 2021)

02

关键材料的供给

为满足日益增长的需求并避免供应瓶颈，必须加快采矿活动的扩张速度。各国政府必须认识到迅速加强采矿活动的影响。确保采矿作业的安全，提高回收和废物管理规划方面的专业知识，并制定标准以追踪整个供应链中的矿物，这些都是至关重要的。

我们仍选择具有代表性的锂来进行分析。锂矿主要分为盐湖卤水锂矿和固体矿石锂矿，它们各占全世界锂矿床的一半左右。阿根廷、玻利维亚和智利拥有大型的卤水型锂矿床；澳大利亚、加拿大、中国和美国主要拥有以锂辉石矿为基础的矿床。

锂目前的供应量，2050年的预计需求量，目前的储量、资源和回收量以及最大的生产和加工国家的信息如图所示。

图说：锂供应情况一览

来源：IRENA

根据美国地质调查局2021年的数据，2020年锂的产量达到0.082百万吨，或0.436百万吨LCE。澳大利亚是最大的供应商，产量为0.04百万吨，其次是智利（0.018百万吨）、中国（0.014百万吨）和阿根廷（0.006百万吨）。12个矿场承担了全球产量的大部分。随着非洲、欧洲和北美的新矿场开张，锂供应的地理多样性预计将得到改善。

世界上已知的锂储量约为8千万吨，预计到2050年，需求将达到每年2-4百万吨，许多国家还没有实现商业化生产。与2019年的水平相比，预计到2025年锂的供应量将增加三倍（从50万吨增加到150万吨）。新的供应量预计将来自澳大利亚和智利的产量翻倍，以及新的市场进入者的生产，特别是玻利维亚、墨西哥和津巴布韦。其他预测表明，如果目前的项目开采量不扩大，到2027年，供应和需求的平衡可能转为赤字，并随着需求的持续增加而增长。锂的供应必须以可持续的方式迅速加速，以维持不断增长的电动汽车行业。

图说：2019-2025年锂的预计供应情况

注：2019年为实际数字

来源：IRENA (Trading Economics, 2021)。

从全球角度来看，一些材料面临即时的供应短缺，其他材料预计在中期或长期内会出现短缺。其中，铜的储量为21亿吨，预计到2050年，需求量将达到每年5-7千万吨。虽然储量充足但由于需求超过供应，预计短期内会出现瓶颈。镝的需求将超过供应量的3.5倍，将需要替代品。锂的储量为8千万吨，预计到2050年，需求将达到每年2-4百万吨；如果在此之前没有项目加入，最早可能在2027年出现供应赤字。钕的储量为8百万吨，预计到2050年需求量将达到0.2-0.5百万吨/年，预计到2030年，需求将超过供应2倍之多。镍的储量为8900万吨，预计到2050年需求量将达到500-800万吨/年。预计到2025年，需求将超过供应。

图说：铜、镝、锂、钕和镍的供需平衡

来源：IRENA

少数国家在清洁能源金属的生产中占主导地位。三个国家（智利、秘鲁和中国）生产近一半的铜。对于其他关键材料，前三个生产商至少占全球产量的一半。刚果民主共和国占全球钴产量的69%，中国占全球稀有金属产量的59%，澳大利亚占全球锂产量的50%，印度尼西亚占全球镍产量的33%。中国拥有最大的稀有金属矿藏，占产量的90%。

加工和提炼的集中度甚至更高。中国在钴(65%)、锂(58%)、铜(40%)和镍(35%)的加工中占据了主导地位。算上中国在刚果民主共和国的投资，它的钴加工量将占世界钴产量的72%。过高的集中度加剧了如美国、日本、澳大利亚等消费国对单一供应商依赖的担心。

图说：生产和加工铜、镍、钴、稀土元素和锂的前三个国家

来源: IRENA (Gielen, 2021)

03

如何减少供应短缺的风险

由于能源转型需要稳定的关键材料供应，人们期待政府采取行动，而不是把所有的责任单独交给市场。他们必须意识到可能阻碍关键材料稳定供应的风险，如地缘政治问题、采矿和加工率不足等。他们可以采取的应对这些挑战的关键行动包括：

1）发展循环经济

2）为产品创新创造合适的条件

3）投资于研发并加强研究和国际合作

4）建立一个关于关键材料的结构化国际对话。

在发展循环经济方面，以太阳能光伏技术的报废管理为例，国际可再生能源署预测，全球累计太阳能光伏项目产生的废物将从2021年的0.2百万吨增加到2030年的4百万吨，2040年接近5千万吨，到2050年超过2亿吨。

图说：在国际可再生能源署1.5°C情景下，预计到2050年太阳能光伏项目的累积废物量

来源：IRENA

太阳能光伏板废弃物可以被修复、再利用和回收，提供额外的原材料并创造价值。到2050年，可从太阳能光伏电池板废弃物中回收超过1770万吨的原材料，创造约88亿美元的价值。

从技术角度来看，回收太阳能光伏组件、风力涡轮机和电池都是可行的。然而，回收方法需要改进和进一步发展。例如，在电池回收方面，需要采用具有成本效益的方法来回收电池中的其他矿物（如塑料和石墨）。

除了回收利用，刺激产品创新和材料替代也很重要。

创新可以帮助设计产品，减少或消除对关键材料的需求，并使其在使用寿命结束后被回收利用。产品创新的一个重要组成部分是用更丰富的材料替代关键材料。例如，永磁体被广泛用于风力涡轮机和电动车设计中，但存在可行的替代品，一些主要制造商已经用缠绕式转子和感应式转子来消除对稀土元素（REEs）的需求。其他例子包括调整电池阴极材料，以减少或消除使用钴的需要，以及用铝取代电缆中使用的铜。

另外，加强研究和国际合作，促进国际管理，也是应对关键金属供需不平衡的重要方式。

基于关键矿产资源对国家安全和新兴产业发展的重大意义，欧美等发达经济体，近年先后制定了各自的关键矿产发展战略。

美国在2022年2月对关键矿物清单进行了更新，确定了对美国经济和国家安全至关重要的 50 种矿物商品的新清单。在2022年3月28日的年度预算申请中，拜登政府要求国会向国防部提供4300万美元，发展电池制造能力，并提供2.53亿美元来资助“战略和关键材料”的国防储备。

欧盟于2008年第一次公布关键矿产资源清单，之后每3年进行一次更新。2020年9月，欧盟公布了最新修订的关键矿产资源清单，共有30种对欧盟具有重大经济和战略价值的矿产被列入该清单。

加强研究和国际合作可以提高整个价值链的生产力和成本效益，同时改善关键材料的供应。各国政府在制定能源转型计划时，必须考虑关键材料的供需问题。不应仅由市场来处理进口依赖问题；政府应在制定战略方面发挥积极作用，以减少风险并确保必要材料的充分供应。

关键材料的获取正日益成为地缘政治关注的一个问题。运作良好的市场需要高水平的透明度，以便在全球范围内有效管理关键材料的供应。为此，需要制定全球关键材料战略。国际可再生能源署，作为唯一一个真正拥有全球成员的国际能源转型组织，可以将各国聚集在一起讨论这个问题，并促进对供应的管理。提供结构化的全球对话，促进自由贸易和供应商的多样化，是应对地缘政治挑战的富有成效的对策。

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参考资料：

[1]https://www.cnbc.com/2022/04/08/elon-musk-telsa-may-have-get-into-mining-refining-lithium-directly.html

[2]https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials_en

[3]https://www.usgs.gov/news/national-news-release/us-geological-survey-releases-2022-list-critical-minerals

[4]翟明国,吴福元,胡瑞忠,蒋少涌,李文昌,王汝成,王登红,齐涛,秦克章,温汉捷.战略性关键金属矿产资源:现状与问题[J].中国科学基金,2019,33(02):106-111.DOI:10.16262/j.cnki.1000-8217.2019.02.002.

[5]汪鹏,王翘楚,韩茹茹,汤林彬,刘昱,蔡闻佳,陈伟强.全球关键金属-低碳能源关联研究综述及其启示[J].资源科学,2021,43(04):669-681.

[6]https://www.irena.org/publications/2022/Mar/World-Energy-Transitions-Outlook-2022

[7]王登红.关键矿产的研究意义、矿种厘定、资源属性、找矿进展、存在问题及主攻方向[J].地质学报,2019,93(06):1189-1209.DOI:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2019186.

[8]https://www.irena.org/Technical-Papers/Critical-Materials-For-The-Energy-Transition

[9]https://www.whitehouse.gov/briefing-room/presidential-actions/2021/02/24/executive-order-on-americas-supply-chains/

[10]https://www.whitehouse.gov/omb/briefing-room/2022/03/28/fact-sheet-the-presidents-budget-for-fiscal-year-2023/

[11]https://www.industry.gov.au/data-and-publications/2022-critical-minerals-strategy

[12]Conte, N. (2022), How Metals Prices Performed in 2021, https://elements.visualcapitalist.com/how-metals-prices-performed-in-2021/.

[13]Gielen, D. (2021), Critical minerals for the energy transition, Technical Paper 5/2021, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.

[14]Gielen D. and M. Lyons (2022), Critical Materials for the Energy Transition: Rare Earth Elements, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.

[15]USGS (2021), Copper, https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-copper.pdf

[16]BNEF (2021b), “BloombergNEF ups battery demand forecast”, Canadian Mining Journal,

http://www.canadianminingjournal.com/news/bloombergnef-ups-battery-demand-forecast/(accessed 21 March 2022).

[17]Trading Economics (2021), “Lithium”, https:// tradingeconomics.com/commodity/lithium,(accessed 21 March 2022). 

END

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