新能源汽车产业涉及的中国矿石资源现状

温丰源，张小霞，常运昌

（多氟多化工股份有限公司，河南焦作454006）

新能源汽车产业涉及的中国矿石资源现状

温丰源，张小霞，常运昌

（多氟多化工股份有限公司，河南焦作454006）

随着未来新能源汽车产业的不断发展壮大，对中国矿产资源的需求将快速增长，关注中国矿产资源形势的变化，有利于制定科学可行的产业发展规划。从矿石资源现状、矿石在新能源电池材料上的应用以及未来市场需求方面阐述了与新能源电池相关的矿石资源情况。指出为适应中国新能源产业的快速发展，需采取相应措施以提供足够的资源保障。

新能源；矿石；电池

电池是新能源汽车的核心资源，目前三元电池和磷酸铁锂电池运用最为广泛。2016年工信部虽暂停将三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录，但作为一种有效的“治霾”方式，新能源汽车的推广及动力电池行业仍受到资本追捧。随着新能源汽车的不断发展，生产新能源电池所需的矿产资源将会成为新能源汽车制造的制约点。新能源电池材料涉及电解液、新型电极材料、正负极材料、高比能锂离子电池关键材料、纳米新材料等，另外素有“工业味精”之称的稀有金属钴、锂，以及稀土钕、镝和铽都是用在新能源汽车上的材料。有研究机构表明，2016年中国新能源汽车累计产销量超过50万辆，到2020年新能源汽车累计产销量将达到500万辆。随着未来新能源汽车产业的不断发展壮大，对中国矿产资源的需求将快速增长，关注中国矿产资源形势的变化，有利于制定科学可行的产业发展规划，建立螺旋式上升的良性发展局面。

1 锂矿资源

1.1 中国锂矿资源现状

中国锂资源储量丰富，占世界第二位。锂在自然界中主要以固体矿和液体矿两种形式存在。固体矿有锂辉石、锂云母等，主要分布在四川、江西、湖北、河南及湖南等地；液体矿主要为盐湖卤水、地下卤水和海水等，分布于青海、西藏及新疆等地［1］。

1.2 锂在新能源电池材料上的应用

锂电池是20世纪30～40年代研制开发的优质能源，以开路电压高、比能量高、工作温度范围宽、放电平衡、自放电子等优点广泛应用于各种领域，是非常有前途的动力电池。未来随着国外锂电池巨头入华投产，中国动力锂电池企业将面临发展压力，降低成本、提高性能与产能将成为发展大势。有研究认为，与产能密切相关的锂矿资源、直接决定电池性能的电池材料领域将成为电池企业突破的关键。

1.3 锂的未来市场需求

碳酸锂作为锂产业链中枢，具有至关重要的地位。伴随新能源汽车涨势，中国工业级碳酸锂价格呈阶梯状上扬，从2015年年初周期内低价40214元/t涨至6月30日周期内高价45 071元/t，上扬了12.08%，同比上涨了15.89%（生意社大宗榜数据显示）。随着锂电池技术成熟和相关配套设施完善，电动车对燃油车的替代速度还将进一步加快。锂矿需求的增长势必对锂资源的安全保障构成严重的需求危机，因此需要不断加大锂矿资源的勘探与开采［2］。

2 锰矿资源

2.1 中国锰矿资源现状

中国锰资源总量不足，品位较低。根据美国地质调查局（USGS）2015年发布的数据，2014年中国锰矿石（金属）储量为4400万t，占全球储量的7.7%，位列第六。但其中含锰大于30%的富矿仅占总资源量的5%，其余95%为贫锰矿。而且在开采资源过程中，实际平均利用率（可用矿石比）仅为50%。从分布上看，中国锰资源主要集中在西南和中南地区，其中广西、湖南最丰富，两省保有储量占全国的55%以上。其次是贵州、云南、四川、辽宁、湖北和陕西6个省区储量合计约占全国的38%。

2.2 锰在电池材料中的应用

锰的用途非常广泛，90%的锰用于钢铁工业，10%的锰用于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。锰的氧化物由于资源丰富、价格便宜、无毒无污染等特点，在锂离子二次电池正极材料的大规模生产中具有广阔前景。

2.2.1 锰锂氧化物

锰锂氧化物有层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4两类，它们都是锂电池正极材料研究的热点。LiMnO2属于正交晶系，理论比容量达到286 mA·h/g，充放电范围为2.5～4.3 V，是一种较有开发前景的正极材料。缺点是其在循环过程中，晶型易转变为尖晶石型结构，使其比容量下降。目前提高其电化学性能的手段有掺杂和合成复合材料等。LiMn2O4属于立方晶系，理论容量为148mA·h/g，可产生4.0 V的高电压平台，但循环过程中容量会发生缓慢衰减，影响其应用。目前通常采用掺杂或包覆等方法对其电化学性能进行改善。

2.2.2 锰镍钴复合氧化物

层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO23种层状材料的优点，其综合性能优于以上任一单一组分正极材料，存在明显的三元协同效应，通过引入锰，不仅可以降低材料成本，还可以提高材料的安全性。而LiMnxNiyCo1-x-yO2材料充放电平台略高于LiCoO2，适合现有各类锂离子电池应用产品，有望取代其他正极材料。

2.3 锰的未来市场需求

中国锰矿石主要消耗在生产硅锰合金、电解金属锰、电解二氧化锰、硫酸锰及其他锰产品上。历年数据显示，中国消费锰矿石量在逐年上升，进口锰矿石量也在逐年增大，冶金用锰矿石的进口依存程度已升至63.2%（按金属量计）。2015年1～10月锰产品进口数量见表1。

表1 2015年1～10月中国锰产品进口数量及金额

3 钴矿资源

3.1 中国钴矿资源现状

据美国地质调查局2015年最新统计，全球已探明陆地钴资源量约为2 500万t，储量为720万t。截止2014年中国钴矿储量为8万t。中国钴矿资源不多，独立钴矿床尤其少，主要伴生于铁、镍、铜等矿产中，单一钴矿储量只占全国钴矿总储量的2%左右。2015年1～6月中国钴矿进口量为124 187.201 t，2016年1～6月中国钴矿进口量为84 932.126 t，同比下降31.61%。目前中国市场钴矿仍有一定库存，且刚果华友供应链受到国际指责，受此影响2016年中国进口钴矿有所下降，但消费增加仍十分迅猛。专家认为，受钴供需格局以及其本身绝对价格高等多重因素影响，未来钴价将缓慢上扬（数据来源：海关信息）。

3.2 钴在新能源电池材料中的应用

钴作为战略性金属，拥有优良的物理、化学及机械性能，是生产耐高温、耐腐蚀及高强度材料的重要原料，应用非常广泛。钴主要的应用形态有钴合金、金属钴粉、四氧化三钴、氧化钴、氧化亚钴、硫酸钴、氯化钴等，目前应用较多的领域包括磁性材料、催化剂、粘结剂、锂离子二次电池、电镀、化学试剂、色釉料等行业。电池领域已经成为促进中国钴消费的重要增长动力。钴在充电电池领域中主要是以钴酸锂和三元材料的形式作为锂电池正极材料。钴酸锂是锂离子电池中一种较好的正极材料，具有加工性能好、工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能好等优点，适合大流量放电和锂离子的嵌入和脱出，在锂离子电池中得到率先使用。但钴酸锂的价格昂贵，抗过充电性能差，循环寿命较短，对环境有污染性。而三元材料在容量与安全性方面是比较均衡的材料，循环性能好于钴酸锂，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7 V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。钴在三元材料中的质量分数约为28%，相对于钴酸锂中钴占60%来说，钴含量大大降低，成本也随之降低。未来，单位电池的含钴量将有所降低，到2025年钴在电池领域的年均增速将慢于锂电池产量增速，约为10%～14%［3］。

3.3 钴的未来市场需求

中国钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史短、发展快，多数企业在短时间内进入，但生产规模不大，产品主要集中在中低档。据统计，2014年中国钴酸锂行业钴消费量约为2.7万t，同比增加28.6%；三元材料领域钴消费量约为4 650 t，同比大幅增加106.6%。贮氢合金和球镍对钴的消费保持稳定。数据表明，中国钴酸锂产量稳步增长，但所占份额有所下降。2014年中国钴酸锂产能为6万t，产量约为4.5万t，钴酸锂市场所占份额下降，主要是受三元材料替代效应影响［4］。钴作为重要的战略性新兴矿产，其供应不足将会严重制约中国经济社会的可持续发展。为应对日益高涨的需求趋势，政府及研究机构都在积极寻求应对策略：一是加大海外投资力度；二是加强废旧资源的循环利用；三是建立钴相关产品的储备体系，加大钴矿勘查力度；四是进行技术创新和钴替代品的研发。这些政策的实施，对维护中国钴资源使用安全具有重要意义。

4 镍矿资源

4.1 中国镍矿资源现状

据美国地质调查局2015年数据显示，全球镍储量为8 100万t，中国镍储量为300万t。中国硫化物型镍矿资源较为丰富，主要分布在西北、西南和东北等地，保有储量占全国总储量的比例分别为76.8%、12.1%、4.9%。就各省（区）来看，甘肃储量最多，占全国镍矿总储量的62%（其中金昌的镍产量提炼规模居全球第二位），其次是新疆（11.6%）、云南（8.9%）、吉林（4.4%）、湖北（3.4%）和四川（3.3%）。同时，中国的红土镍矿资源比较缺乏，目前红土镍矿保有量仅占全部镍矿资源的9.6%，不仅储量较少，而且品味低，开采成本比较高，中国每年都需大量进口红土镍矿来发展不锈钢工业。

据中国产业信息网整理显示，2014年中国镍产量为35.36万t，与上一年相比增长37%。2015年1～10月累计，中国镍产量为 30.08万t，同比增长12.96%。从目前数据来看，中国镍产量呈逐年上升趋势。

4.2 镍在新能源电池材料中的应用

镍具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性能等，主要用于不锈钢、合金钢、耐蚀合金、电池、电镀、化学六大产业，其中不锈钢产业的镍消费量占总消费量的60%。随着全球对新能源汽车尤其是混合动力汽车研发热度的不断升温，电池行业用镍逐渐增加，用镍总量虽然不大，但所涉及的企业众多。目前国外镍业跨国公司掌握着羰基镍生产的专有技术，几乎垄断了全球新型电池用镍粉市场，中国新型电池生产发展对国产镍粉的需求非常殷切，随着国家发展动力汽车的政策措施越来越具体，电池用镍将是未来行业发展的重点。镍在充电电池领域中主要是以三元材料的形式作为锂电池正极材料。镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中2/3以上的钴，成本方面的优势非常明显。镍钴锰酸锂材料和钴酸锂在电化学性能和加工性能方面非常接近，使得镍钴锰酸锂材料成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂，成为新一代锂离子电池材料的主要研究方向。

4.3 镍的未来市场需求

据专业分析师分析，2015—2016年中国原生镍产量呈现下滑趋势，2015年中国原生镍产量为60.2万t，同比下滑约13%，2016年产量继续下滑10%左右至54.2万t。除了环保压力外，亏损是产量预期下滑的主要原因。据生意社监测，2016年年初中国镍现货均价为69162.5元/t，年中为73312.5元/t，下半年进入需求淡季，镍价不容乐观。从产业链各方面情况看，镍价短期不可避免地面临着大涨后的调整压力，但长期上涨趋势保持完好，印尼断供引起的镍价上涨依然是市场关注的重点，因此镍价长期将会震荡回暖。镍在三元材料中的用量远小于不锈钢市场镍用量，镍需求量和消费量在未来一段时间内仍由不锈钢、镍基合金、电镀、合金钢、铸造等市场所影响。

5 钛矿资源

5.1 中国钛矿资源现状

据美国地质调查局2015年公布的数据表明，全球锐钛矿、钛铁矿和金红石的资源总量超过20亿t，其中钛铁矿储量约为7.2亿t，中国钛铁矿储量为2亿t，占全球储量的28%，排名全球第一。

中国共有钛矿床142个，其分布于20个省区，主要产地为四川、河北、海南、湖北、广东、广西、山西、山东、陕西、河南等省。中国钛矿床的矿石工业类型比较齐全，既有原生矿也有次生矿，原生钒钛磁铁矿为主要工业类型。在钛铁矿型钛资源中，原生矿占97%，砂矿占3%；在金红石型钛资源中，绝大部分为低品位的原生矿，其储量占全国金红石资源的86%，砂矿为14%。全国原生钛铁矿共有45处，主要分布在四川攀西和河北承德，是中国最主要的钛矿资源。钛铁砂资源有85处，主要分布在海南、云南、广东、广西等地，储量为500万t，也是中国重要的钛矿资源。相比之下，金红石矿资源较少，资源产地有41处，主要分布在河南、湖北和山西等地，储量为200万t。

5.2 钛在新能源电池材料中的应用

钛以钛酸锂形式应用于锂离子电池负极材料，理论比容量为 175 mA·h/g，实际比容量大于160 mA·h/g。钛酸锂作为负极材料具有其独特的优势：循环寿命长，稳定性能好；放电平台可达1.55 V，且平台非常平坦。钛酸锂是一种“零应变材料”，这种零应变性使其在锂电池负极材料中备受关注。同时，它也有导电能力不足、电位窗高的缺点，而通过碳包覆或者掺杂手段可提高电子电导率，也可采用金属取代部分钛适当降低钛酸锂电位值，同时可通过颗粒纳米化和掺杂手段进一步提高钛酸锂高倍率性能。

5.3 钛的未来市场需求

表2 2013—2014年中国钛产品产能和产量

2014年中国钛矿产量首次突破400万t，创下中国钛矿产量新高，2013—2014年中国钛产品产能和产量见表2。从需求来看，中国已经成为全球最大的钛精矿市场，也是具有从矿石处理到钛材生产完整钛工业的为数不多的国家之一。钛精矿的需求，从全球范围来看，还是集中在钛白粉领域。据统计，全球90%的钛精矿被用来生产钛白粉，4%用在生产海绵钛，6%用在钛焊条等其他方面。具体来看，全球钛材消费的主要领域是民用航空和工业领域，这两部分基本上瓜分了钛材消费市场的93%。随着钛工业水平的不断提高，中国钛市场容量将不断增大。钛酸锂电池因具有高安全性、长寿命和快速充电等优点被认定为汽车锂电池首选，预计未来全球钛酸锂需求量将出现爆发式增长。中国钛酸锂产业起步晚于美国和日本，但发展迅猛。目前，中国钛酸锂生产企业数量及钛酸锂产能已经远超美日两国，成为全球最大的钛酸锂生产国，随着钛酸锂需求量的不断增加，钛的消费量也会增长，但这部分钛所占钛材消费比例不大，因此对钛消费市场不会产生大的影响。

6 稀土矿资源

6.1 中国稀土矿资源现状

据美国地质调查局2015年资料显示，世界稀土储量为 1.3亿 t（以稀土氧化物计），其中中国5 500万t，是稀土的主产国，长期供应世界90%的稀土产量，稀土是中国为数不多的战略性资源品种。中国稀土资源以地域和类型分成三大类：北方为混合型稀土矿，南方以离子吸附型稀土矿为主，西部四川冕宁和山东微山两地的稀土矿以氟碳铈矿为主［5］。中国稀土资源总量的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地区，形成北、南、东、西的分布格局，并具有北轻南重的分布特点。2010—2015年中国稀土行业经历了从政策到价格的巨大变化。中国稀土出口量大增的同时售价却在大幅下降。究其原因，主要是中国企业普遍对海外市场采取薄利多销策略。从2015年1月起中国正式取消了长达17 a的出口配额限制，5月又取消了矿石出口税，加上近期人民币贬值，使得当前环境越来越有利于稀土出口。

6.2 稀土矿在新能源电池材料中的应用

现阶段稀土材料产品应用在电动汽车、混合动力汽车等产业的发展，可以大幅增加稀土永磁电机、动力电池等稀土高端材料和产品的用量。对于锂离子电池正负极材料的研发，稀土元素的加入使电池充电稳定性提高，同时保证材料的结构稳定性，改善和提高循环性能。稀土元素扩充了锂离子迁移的三维通道，有效提高了材料的电化学循环可逆性，延长了电池寿命。

6.3 稀土矿未来市场需求

稀土应用行业一直是国家鼓励发展的行业，并列入 《中华人民共和国国民经济和社会发展 “十二五”规划》和《新材料产业“十二五”发展规划》重点发展的行业。随着战略性新兴产业加快发展，稀土作为支撑相关产业发展的重要基础原料，发展空间广阔。专业人士分析，近年来中国稀土抛光粉年需求量为1.5万～2万t。其中饰品和建材用抛光粉价格相对较低，需求量变化不大，年需求量维持在5 000～6 000 t水平；钕铁硼永磁材料需求已进入中速增长期，年增长率从20%以上降低到10%～15%；白光LED荧光粉2014年需求量约为100 t。随着稀土材料广泛应用于锂电池的研发，不断改善电池产品性能和延长电池使用寿命，这部分稀土需求比例将会逐步增长。

7 结语

随着电动汽车补贴政策及政府示范效应，新能源汽车将进入高速发展期，其快速增长成为锂电池需求爆发主要推动力。目前，新能源锂电池企业主要集中在日本、中国和韩国，相应锂电池材料生产也主要集中在以上国家。锂电池材料生产所需锂、钴、锰、镍等金属资源在中国相对丰富，但仍有部分金属需要进口，中国冶炼加工产能远大于矿山产能，传统贸易进口精矿虽能满足生产需要，但资源话语权、定价权愈来愈向矿山集中，下游冶炼加工利润愈来愈少，甚至亏损。因此，中国矿企进行海外资源并购是突破国际矿业巨头制约的有效手段，同时还需要不断推进资源利用方式转变和提高矿产资源开发利用效率，建立、建全矿产资源综合利用规划体系，为中国新能源产业快速发展提供足够的资源保障。

［1］ 罗清平，郭朋成，李存增，等.我国锂资源分布及提取工艺研究现状［J］.湿法冶金，2012，31（2）：67-70.

［2］ 邓姝皓，杨子萱，杨佳逸，等.由扎布耶盐湖粗盐制备高纯碳酸锂新工艺研究［J］.无机盐工业，2016，48（4）：26-30.

［3］ 周艳晶，李颖，柳群义，等.中国钴需求趋势及供应问题浅析［J］.中国矿业，2014，23（12）：16-19.

［4］ 周大伟，李峒峒.2014镍钴风云传［N］.中国有色金属报，2014-11-12（4）.

［5］ 张培善，陶克捷，杨主明，等.中国稀土矿物学［M］.北京：科学出版社，1998：31-32.

联系方式：wfyxf-163@163.com

Present status of mineral resources related to new energy vehicles industry in China

Wen Fengyuan，Zhang Xiaoxia，Chang Yunchang
（Do-Fluoride Chemicals Co.，Ltd.，Jiaozuo 454006，China）

With future′s unceasing development and expansion of the new energy vehicles industry，the demand of mineral resources in China will rise rapidly.Concerning the situation changes of China′s mineral resources is beneficial to draw up a scientific and feasible industry development plan.The situations of mineral resources related to the new energy vehicles industry were reviewed from the aspects of present status，applications in new energy batteries and market demand.It was also pointed out that in order to adapt to the rapid development of China′s new energy industry，appropriate measures should be adopted to provide enough resources.

new energy；ore；battery

TQ13

A

1006-4990（2017）01-0006-04

2016-08-07

温丰源（1983— ），男，本科，工程师，长期从事氟化工研究，已发表论文2篇，获得科技成果1项，获国家授权专利3项。