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      新能源車會導致磷礦緊缺嗎?
      發布時間:2022-07-19 來源:《財經》雜志     分享到:

       2021年以來,新能源車銷量快速增長,對上游原材料的需求大幅提升。在新能源車所需的原材料當中,磷資源引人關注。

        磷資源的開發熱度近幾個月突然提高,多家磷化工企業宣布要切入新能源車供應鏈,投資興建磷酸鐵鋰產能。

        根據百川盈孚數據,2021年中國71%的磷礦石用于制作化肥,磷資源對中國糧食安全至關重要。磷屬于不可再生資源,根據美國地質調查局的統計,2021年中國磷礦石基礎儲量為32億噸,按照目前平均每年開采1億噸左右的速度,僅夠開采30年。

        那么,新能源車帶來的磷資源消耗,是否會導致中國磷礦緊缺呢?

        我們測算發現:

      • 近期新能源車消耗的磷資源有限,但隨著新能源車銷量不斷提升,將逐步打破磷資源的供需平衡。

      • 到2030年,新能源車消耗的磷礦資源將占全國總消費量9.5%左右。

      • 隨著基礎儲量下降和磷礦石品位下降,靠國內磷資源滿足市場需求難度越來越大,對外依存度將逐步上升。

        短期內影響不大

        新能源車的動力電池目前主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

        磷資源主要消耗在磷酸鐵鋰電池的正極材料磷酸鐵鋰上。雖然動力電池電解液所用的六氟磷酸鋰也會消耗磷資源,但其消耗量相比于正極材料來說低很多,因此暫且忽略電解液的影響。根據光大證券研究所測算,每千瓦時磷酸鐵鋰動力電池需要正極材料2121克,需要電解液0.73升,電解液中80%以上是有機溶劑,僅有10%左右的質量是六氟磷酸鋰材料。

        2021年前,新能源車市場規模不大,消耗的磷資源也有限,2020年僅占全國磷礦總消費的0.41%。

        2021年,中國新能源車銷量猛增157%,根據中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據,2021年中國磷酸鐵鋰動力電池產量為125.4GWh。

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      根據從湖北興化工發集團股份有限公司(600141.SH)、四川發展龍蟒股份有限公司(002312.SZ)得到的數據:1GWh的磷酸鐵鋰動力電池,需要2500噸左右的磷酸鐵鋰正極材料;而生產1噸磷酸鐵鋰需要消耗4.3噸磷礦石(制備過程中剩余的磷資源仍可轉化為磷肥)。

        也就是說,2021年中國生產的磷酸鐵鋰動力電池,總計消耗了31.35萬噸磷酸鐵鋰,對應的磷礦石的消耗量為134.8萬噸。

        中國2021年磷礦石產量為1.03億噸,新能源車僅消耗了1.3%的磷資源,影響不大。但未來幾年,新能源車銷量將持續高速增長,而磷酸鐵鋰電池在可見的未來都將是市場主流。

        磷酸鐵鋰電池到2030年都將是市場主流

        2021年中國新能源汽車銷量為352萬輛,同比增長157%,中國汽車工業協會預計2022年將達到550萬輛,同比增長56%以上。據中信證券預測,2025年中國新能源汽車銷量將達到1300萬輛。據中國電動汽車百人會理事長陳清泰預測,2030年中國新能源汽車銷量將超過1500萬輛,比亞迪董事長王傳福則預測2030年中國新能源汽車銷量占比達到70%。

        中國汽車市場總銷量規模已經趨于穩定,2019年到2021年均為2600萬輛上下,中國汽車工業協會預計2022年銷量規模為2700萬輛,假設2030年中國汽車總銷量規模仍為2700萬輛左右,新能源車銷量占比70%意味著銷量將達到1900萬輛左右。

        新能源車的動力電池存在多種技術路線,互相競爭、此消彼長,但磷酸鐵鋰電池在2030年之前,依然能憑借成本、性能占據市場主導地位。

        從目前主流的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池來看,磷酸鐵鋰電池占比已反超三元鋰電池。2020年全年、2021年全年、2022年上半年,磷酸鐵鋰占中國動力電池產量分別為41%、57%、60%,而三元鋰電池占比則不斷下降,分別為58%、43%、40%。

        磷酸鐵鋰電池成本低,安全性好,但能量密度低,三元鋰電池能量密度高,但需要用到鈷、鎳等金屬,因此成本更高。

        2020年以來,比亞迪發布了磷酸鐵鋰刀片電池,提升了磷酸鐵鋰電池的能量密度,磷酸鐵鋰電池的市場占比持續提升,其產量增長速度也超過新能源車市場增速。

        中國磷酸鐵鋰動力電池產量在2021年同比增加267.7%,2022年上半年同比增加226.8%,同期,中國新能源車銷量同比增速分別為157%和120%。

        因此,我們預測中國磷酸鐵鋰電池產量在2022年同比增長100%,高于2022年中國新能源汽車56%的同比增速。2022年上半年,中國磷酸鐵鋰電池產量為123.2GWh,全年預計可達250.8GWh。


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      2023年到2030年,我們預測磷酸鐵鋰電池的增速與新能源車市場保持同步。這是因為磷酸鐵鋰電池無法完全取代三元鋰電池,許多高端車型、追求性能的車型仍然選擇采用三元鋰電池。

        2022年5月開始,磷酸鐵鋰電池月度產量的占比已經趨于穩定:根據中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據,其5月、6月的產量占比分別為54%和56%,比1月-4月的63%、63%、60%、64%明顯下降。

        磷酸鐵鋰電池未來也將面對鈉電池、固態電池的競爭。

        全固態電池用固態電解質替代目前動力電池所用的液態電解質,可提升動力電池的能量密度和安全性。固態電池的核心是電解質材料,而其正極材料可以選用磷酸鐵鋰,也可以選用三元材料,但目前固態電池的技術路線尚不清晰,很難預測其對于磷資源的需求。

        全固態電池的大規模商用還有很長的路要走。其技術難度大、成本高,光大證券預計固態電池2025年可規?;a,2030年全固態電池可實現商業化應用。

        根據日經新聞網報道,豐田是2020年到2022年公開固態電池相關專利最多的企業,豐田計劃2025年之前推出配備全固態電池的混合動力汽車;日產計劃2024年建設全固態電池的生產線,2028年之前推出全固態電池的純電動汽車。

        全固態電池能否降低成本是其大規模商業化的前提,相比起來,磷酸鐵鋰電池仍能夠在很長一段時間內憑借成本優勢占據市場主流。

        鈉離子電池使用鈉資源作為正極材料,替代目前主流的三元材料和磷酸鐵鋰材料,由于鈉資源的價格低廉、儲備豐富,使鈉離子電池具備極大的成本優勢。

        鈉離子電池的正極材料主要有三種技術路線,分別采用:

      1。 層狀過渡金屬氧化物,主要應用鈉、銅、鐵、錳資源;

      2。 普魯士藍類似物,主要應用鈉、錳、鐵、鈷資源;

      3。 聚陰離子化合物,主要應用鈉和氟磷酸鹽資源。

        鈉離子電池目前處于產業化初期,技術路線尚不清晰,很難預測其對于磷資源需求的影響。

        2017年中國第一家鈉離子電池生產商中科海鈉成立,2021年寧德時代發布其第一代鈉離子電池,但寧德時代在投資者互動平臺上表示,目前其鈉離子電池仍在推進當中,公司致力于在2023年實現產業化。

        不過,相比起來,鈉離子半徑大于鋰離子,相同空間內能容納的鈉離子數量少于鋰離子,這就決定了鈉離子電池的能量密度不如鋰離子電池,所以,鈉離子電池更適用于儲能、電動兩輪車、小型電動車的應用場景,而中大型新能源車還是需要鋰離子電池,否則將面臨里程焦慮。

        另外,鈉離子電池仍然需要用錳、鈷材料,其大規模商業化之后的成本尚不確定,是否真的能比磷酸鐵鋰電池便宜很多,還需要觀察。

        這意味著,中期內新能源車對磷資源的需求將逐年遞增,2025年之后,國內的磷礦石將逐漸開始供不應求。

        2030年新能源車磷資源消耗量將升至9.5%

        從供應來看,根據國家統計局的數據,2018年到2021年的中國磷礦石產量分別為9632.6萬噸、9332.4萬噸、8893.3萬噸、10289.9萬噸。鑒于2017年之后湖北、貴州、四川等磷礦資源大省保護不可再生資源的政策導向,和打擊非法開采、提高環保要求監管實操,盡管國內市場對磷的需求會逐步增長,但國內產量卻不會有大的提高。我們預測,2025年到2030年,中國磷礦石產量均在1億噸上下波動。

        從需求來看,中國磷礦石70%以上用于制作化肥。2018年到2021年中國農用氮磷鉀化肥折純產量分別為5459.6萬噸、5624.9萬噸、5395.8萬噸、5446萬噸,變化不大。

        但銷量不斷提升的新能源車將消耗更多的磷礦石,逐漸打破目前的供需平衡。

        按照磷酸鐵鋰電池在2023年到2030年的產量增長速度與新能源車增長速度保持一致的預測,則2025年中國磷酸鐵鋰動力電池產量將達到616.2GWh,消耗磷礦石662.4萬噸;2030年中國磷酸鐵鋰動力電池產量將達到885.2GWh,消耗磷礦石951.6萬噸。

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            也就是說,到2025年,新能源車消耗的磷資源占比將達6.6%,2030年將達9.5%。如果磷肥和其他領域對磷礦石的需求保持不變,那么磷礦石將無法靠國內產量維持供需平衡。

        另外,中國磷資源基礎儲量逐漸降低,品位逐漸下降,未來磷礦石的供應難度也將增加。

        根據《全球磷礦資源開發利用現狀及市場分析》里的數據,中國的磷礦石基礎儲量已從2002年的40.5億噸下降到2016年的32.4億噸,同時磷資源富礦越來越少,剩下的大多是貧礦,目前中國生產過程中所用到的磷礦石平均品位為19.4%,低于全球平均20%的水平。

        這意味著中國磷資源的對外依存度將逐步升高。

        據美國地質調查局數據,2021年,全球磷礦資源儲量約為685億噸。摩洛哥擁有磷礦資源500億噸,儲量占全球73%;中國儲量32億噸,儲量占全球4.7%,位居第二。

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