鎳由于具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延展性和很高的化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于不銹鋼、電鍍、電池、化工等領(lǐng)域,基本涵蓋了從民用產(chǎn)品到航天航空、導(dǎo)彈、潛艇、原子能反應(yīng)堆等各個(gè)行業(yè)。
鎳被稱為“工業(yè)維生素”,不銹鋼是其第一大消費(fèi)領(lǐng)域,該領(lǐng)域消費(fèi)占全球比例高達(dá)70%,廣泛用于工業(yè)機(jī)械制造、家庭用品以及航空航天、坦克艦艇、原子能反應(yīng)堆等領(lǐng)域。
由于在合金中加入鎳可以使其在高溫下具有較高強(qiáng)度和一定的抗氧化腐蝕能力,16%的鎳消費(fèi)用于不銹鋼以外的其他合金中。鎳也常用作防護(hù)裝飾性鍍層,在該領(lǐng)域消費(fèi)占比為8%。
鎳同時(shí)是鎳氫電池、鎳鎘電池、三元材料鋰離子電池等多種電池的重要原料,在便攜設(shè)備、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,目前電池領(lǐng)域鎳消費(fèi)占比僅為5%,但由于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)、工業(yè)儲(chǔ)能等行業(yè)快速發(fā)展,鎳在電池領(lǐng)域的需求潛力巨大。
鎳還常作為氫化催化劑和永磁材料,用于電子遙控、原子能工業(yè)和超聲工藝等。
國(guó)際鎳業(yè)研究組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,截至2020年,全球原生鎳消費(fèi)中,不銹鋼與合金對(duì)原生鎳的消費(fèi)占總消費(fèi)的78%,電池領(lǐng)域鎳消費(fèi)占比5%。我國(guó)不銹鋼對(duì)鎳的消費(fèi)占比更大,僅不銹鋼一項(xiàng)占國(guó)內(nèi)原生鎳總消費(fèi)量的84%,電池領(lǐng)域鎳消費(fèi)占比僅為3%,鎳用于電鍍占比7%。
全球金屬統(tǒng)計(jì)局(WBMS)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2020年全球精煉鎳的消費(fèi)量較2019年下降3.8%,下滑至235.37萬(wàn)噸。2021年1-7月,全球精煉鎳的消費(fèi)量升至159.2萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)49.6%,也高于2019年同期的138.3萬(wàn)噸。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,全球金屬統(tǒng)計(jì)局將純鎳、鎳鐵和硫酸鎳都計(jì)入了精煉鎳的消費(fèi)總量中。
不銹鋼消費(fèi)可能會(huì)輕微收縮
不銹鋼是指在大氣條件下具備耐銹性,以及在各種液體介質(zhì)中有耐蝕性的合金。按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),不銹鋼是指以不銹、耐蝕性為主要特性并且鉻元素含量在10.5%以上,碳元素在1.2%以下的鋼。
市場(chǎng)上常見(jiàn)的不銹鋼產(chǎn)品,按成分可分為Cr不銹鋼(400系)、Cr-Ni不銹鋼(300系)、Cr-Mn-Ni不銹鋼(200系)。通常,200系產(chǎn)品為中低端產(chǎn)品,300系、400系為中高端。2020年全球不銹鋼產(chǎn)量中,200系占比25.2%,300系占比52.45%,400系占比22.35%。
據(jù)Mysteel不完全統(tǒng)計(jì),中國(guó)不銹鋼現(xiàn)有年產(chǎn)能4000萬(wàn)噸左右,主要的產(chǎn)能集中在福建、廣西、廣東、山西、江蘇等省份。前五大生產(chǎn)基地鋼廠的產(chǎn)能占比高達(dá)77%,且以民營(yíng)鋼廠為主導(dǎo)力量。
在我國(guó)現(xiàn)有煉鋼結(jié)構(gòu)中,200系不銹鋼產(chǎn)量占比約33%,300系不銹鋼產(chǎn)量占比約為52%,而400系不銹鋼產(chǎn)量占比為15%左右。300系不銹鋼的比例低于全球(不含中國(guó))300系不銹鋼的比例約4%,顯示我國(guó)在高等級(jí)不銹鋼的消費(fèi)水平上與世界水平尚有一定差距。
據(jù)Mysteel統(tǒng)計(jì),2021年中國(guó)32家不銹鋼廠粗鋼總產(chǎn)量3244.66萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)8.74%。其中,200系產(chǎn)量979.62萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)1.82%;300系產(chǎn)量1636.66萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)10.97%;400系產(chǎn)量628.38萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)14.9%。
據(jù)Mysteel統(tǒng)計(jì),2022年國(guó)內(nèi)不銹鋼新增產(chǎn)能718萬(wàn)噸,目前可確定投產(chǎn)產(chǎn)能為352萬(wàn)噸,其中,300系222萬(wàn)噸,400系130萬(wàn)噸,以上產(chǎn)能均在2022年上半年釋放。
根據(jù)英國(guó)鋼鐵咨詢公司MEPS報(bào)告顯示,2021年,全球不銹鋼粗鋼產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)5650萬(wàn)噸,較2020年5089萬(wàn)噸同比增長(zhǎng)11%,將創(chuàng)下近10年最高同比增幅。預(yù)計(jì)2022年全球不銹鋼產(chǎn)量同比增速回落至4%。
未來(lái),中國(guó)不銹鋼新增產(chǎn)能是否順利投產(chǎn)需要看不銹鋼的利潤(rùn)和國(guó)內(nèi)減碳政策情況。數(shù)據(jù)顯示,2022年1月,不銹鋼出現(xiàn)虧損,導(dǎo)致大量鋼廠減產(chǎn)。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,1月,200系不銹鋼檢修減產(chǎn)約30萬(wàn)噸,約占200系不銹鋼月產(chǎn)量35%;300系不銹鋼檢修減產(chǎn)約25.5萬(wàn)噸,約占300系不銹鋼月產(chǎn)量17%。
電池級(jí)硫酸鎳消費(fèi)
還會(huì)快速增長(zhǎng)但是存在變數(shù)
硫酸鎳按照用途可以分為電鍍級(jí)硫酸鎳(鎳22.2%、鈷0.05%max)和電池級(jí)硫酸鎳(鎳22.2%、鈷0.4%)兩類,其中,電鍍級(jí)占比20%,電池級(jí)占比80%。電池級(jí)硫酸鎳是三元材料中鎳金屬的來(lái)源。電池級(jí)硫酸鎳可以制備鎳鈷鋁氫氧化物(簡(jiǎn)稱NCA)和鎳鈷錳氫氧化物(俗稱三元前驅(qū)體,簡(jiǎn)稱NCM)。三元前驅(qū)體是鎳鈷錳酸鋰三元材料的主要組成部分,鎳鈷錳酸鋰三元材料又是三元鋰電池正極材料的主要組成部分。
從當(dāng)前鋰電池市場(chǎng)看,正極材料對(duì)電池的儲(chǔ)能密度、循環(huán)壽命、安全性等具有直接影響。常見(jiàn)的正極材料可以分為四種:鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)和三元材料(包括NCM和NCA)。鈷酸鋰材料的安全性能較差、容量相對(duì)較低,大大限制了其應(yīng)用范圍。錳酸鋰材料在高溫循環(huán)中錳離子溶解會(huì)導(dǎo)致材料的容量嚴(yán)重衰減。磷酸鐵鋰雖然價(jià)格低廉、循環(huán)性能好和安全性高使其率先應(yīng)用于電動(dòng)汽車中,但其導(dǎo)電性能差,振實(shí)密度低限制了電池能量密度。而三元材料結(jié)合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰(鋁酸鋰)的優(yōu)點(diǎn),其理論容量和能量密度最優(yōu)。
三元材料中鎳和鈷是主要的電活性原子,鎳提供容量作用,鎳含量越高,電池的能量密度越大。鈷貢獻(xiàn)一部分容量的同時(shí)可以穩(wěn)定結(jié)構(gòu),提高材料的電子導(dǎo)電性和改善循環(huán)性能。而錳和鋁只起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用,同時(shí)降低材料成本。因此,為了不斷提升材料的比容量,就需要朝著高鎳化、高電壓的方向發(fā)展。三元材料的高鎳化是指含鎳量的提高,具體包括NCM622、NCM811體系與NCA體系。NCA材料鎳含量高,能量密度類似NCM811,壓實(shí)密度接近NCM523。
鎳鈷錳三元正極材料中鎳鈷錳比例可在一定范圍內(nèi)調(diào)整,并且其性能隨著鎳鈷錳比例的不同而變化。因此,出于進(jìn)一步降低鈷鎳等高成本過(guò)渡金屬的含量,以及進(jìn)一步提高正極材料的性能的目的,世界各國(guó)在鎳鈷錳三元材料的研究和開(kāi)發(fā)方面做了大量的工作,提出了多個(gè)具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系。
三元鋰電池主要分為鎳鈷錳(NCM)和鎳鈷鋁(NCA)兩條技術(shù)路線。
然而,由于三元鋰電池鎳鈷價(jià)格太高,2021年,磷酸鐵鋰電池增長(zhǎng)勢(shì)頭超過(guò)三元鋰電池,這可能意味著2022年鋰電池對(duì)鎳消費(fèi)拉動(dòng)存在變數(shù)。據(jù)動(dòng)力電池創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù),2021年,動(dòng)力電池產(chǎn)量突破了219.7GWh,同比增長(zhǎng)163.4%。其中,三元電池沒(méi)有突破100GWh,但也在93.9GWh高位;磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量為125.4GWh,占比達(dá)到57.1%,同比增長(zhǎng)262.9%。磷酸鐵鋰壓過(guò)三元電池的增長(zhǎng)。
從2021年全年來(lái)看,純電動(dòng)乘用車使用了121.73GWh電池,占比78.7%;而純電大巴、純電專用車和插電混動(dòng)乘用車各自在10-12GWh的年需求量,可以說(shuō)動(dòng)力電池領(lǐng)域是高度集中于乘用車市場(chǎng)的。
從去年12月交付的車輛來(lái)看,特斯拉、比亞迪和五菱的鐵鋰化非常迅速(75%以上),緊隨其后的是長(zhǎng)安和歐拉(40%以上)。而大部分其他汽車企業(yè)目前還在籌劃階段,主要受限于磷酸鐵鋰的產(chǎn)能和整車的切換速度。
目前,磷酸鐵鋰的電池系統(tǒng)能量密度大部分都是在140Wh/kg以下,能量密度和三元電池比較,還是有一些差距的,因部分三元電池的能量密度已經(jīng)超過(guò)200Wh/kg。為何磷酸鐵鋰的電池在能量密度不及三元電池的情況下增長(zhǎng)超過(guò)三元電池呢?
筆者認(rèn)為,可能是新能源汽車補(bǔ)貼滑坡的問(wèn)題。三元電池系統(tǒng)確實(shí)在能量密度方面占據(jù)一些優(yōu)勢(shì),但是最大的問(wèn)題還是綜合性價(jià)比處于下風(fēng)。三元電池的純電動(dòng)汽車能達(dá)到700公里續(xù)航,但是基本是依靠100kWh左右的電池產(chǎn)品。20kWh以內(nèi),在沒(méi)有政府補(bǔ)貼的情況下,新能源汽車在安全性和成本上,裝載磷酸鐵鋰電池的新能源更具優(yōu)勢(shì)。隨著2022年的成本壓力加劇,車企需要大規(guī)模切換磷酸鐵鋰,才能比較有效應(yīng)對(duì)成本問(wèn)題。
結(jié)論
短期來(lái)看,由于純鎳庫(kù)存持續(xù)偏低,近10年以來(lái),在各類原生鎳產(chǎn)品中,鎳豆、電解鎳等一級(jí)鎳產(chǎn)品產(chǎn)量呈現(xiàn)停滯不前甚至收縮態(tài)勢(shì),全球原生鎳產(chǎn)品增量主要來(lái)自鎳生鐵。鎳期貨合約標(biāo)的為純鎳,因此純鎳供應(yīng)增長(zhǎng)不足可能是導(dǎo)致鎳期貨價(jià)格上漲的一個(gè)重要原因。
鎳鐵方面,一方面受國(guó)內(nèi)能耗雙控和限電等政策影響,2021年國(guó)內(nèi)鎳鐵產(chǎn)量較2020年出現(xiàn)較大幅度的下降,其中,按鎳元素來(lái)計(jì)算,同比下降18%;另一方面,2021年鎳鐵進(jìn)口同比增速也較2020年下滑,將進(jìn)一步導(dǎo)致鎳元素供應(yīng)收縮。預(yù)計(jì)2022年國(guó)內(nèi)鎳鐵產(chǎn)量會(huì)出回升,因能耗雙控不會(huì)再出出現(xiàn)“一刀切”下鄉(xiāng)。硫酸鎳方面,2021年,鎳鐵轉(zhuǎn)化為高冰鎳尚未放量,但不排除2022年轉(zhuǎn)產(chǎn)加速的可能。
從需求來(lái)看,鎳在新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域增長(zhǎng)還會(huì)保持較快的增長(zhǎng),因?yàn)?022年新能源汽車的滲透率還會(huì)進(jìn)一步提升,但是在政府補(bǔ)貼滑坡的情況下,新能源汽車配備磷酸鐵鋰的量超過(guò)三元電池的增長(zhǎng)量,這可能導(dǎo)致2022年鎳消費(fèi)增長(zhǎng)不及預(yù)期。
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