中国储能网讯:随着全球电动汽车需求的迅猛增长,对电池和关键矿物(如锂、钴、镍)的需求也随之急剧上升。2024年12月以来,国际能源署(IEA)、未来资源研究所(Resources for the Future,RFF)、伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)、能源转型委员会(Energy Transitions Commission)、国际清洁运输理事会(ICCT)等多个国际机构相继发布了有关电动汽车如何发展的政策报告,从不同视角探讨了电动汽车关键矿物供应链的现状、面临挑战及未来展望。回顾国内,我国早在2012年由国务院发布了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,明确了坚持纯电驱动的战略取向。2020年,国务院又发布了《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,提出到2035年,纯电动汽车将成为新销售车辆的主流。鉴于此,本文对近期主要国际机构关于电动汽车相关的政策文件进行梳理,旨在全面了解电动汽车关键矿物供应链现状、面临挑战及未来发展趋势,并在此基础上提出对我国的启示建议,为相关决策提供参考。
一、电动汽车关键矿产供应链现状
1、电动汽车关键矿产的需求激增
随着电动汽车普及,锂、钴、镍等关键矿产需求的急剧增长。一方面,全球电动汽车销量及电池需求激增。根据《2024年全球电动汽车展望》报告提出,2024年全球电动汽车销售量约为1700万辆,中国、欧洲和美国是主要的电动汽车市场,约占全球电动汽车销售总量的95%以上。随着电动汽车广泛应用,预计到2030年全球电动汽车销售量将达到4000万辆,到2035年将超过7000万辆[1]。另一方面,随着电动汽车迅猛发展,也加剧了对锂、钴、镍、锰等关键矿物的需求。根据IEA发布的《电动汽车电池供应链可持续性》[2]和《2024年全球电动汽车展望》报告显示,预计到2030年,全球电动汽车电池需求将增加4.5倍,到2035年将增加近7倍。IEA预测在2050年实现净零排放情景下,到2040年石墨需求也将增加近两倍,而镍、钴和稀土需求将增加一倍[3]。电池需求将继续激增,随着其产量不断扩大,人们不免对锂、镍、钴等关键矿物的可持续发展产生担忧。
2、关键矿产供应链集中化、多元化
电动汽车供应链包括矿产开采、原材料加工、电池制造、整车组装等多个环节,涉及不同企业和国家,形成了复杂的供应链网络[4]。全球电动汽车关键矿产供应链格局呈现出地理集中与多元化需求并存的特点。一方面,全球范围内多种关键矿物的开采和加工主要集中在少数几个国家和地区。例如,锂开采主要集中在澳大利亚、智利和中国,钴开采主要集中在刚果(金),而电池制造主要集中在中国、韩国和日本[5]。另一方面,随着电动汽车市场的全球化,各国正积极寻求矿物来源的多元化,并致力于技术创新。美国、欧盟等通过立法推动供应链多元化,支持关键矿物和关键材料创新技术的发展,如研发直接锂提取技术,旨在提高锂的回收率和生产速度[6]。
3、电动汽车电池回收已初具规模
随着电动汽车电池寿命的到期,电池回收产业开始形成规模[7]。一方面,许多国家和地区已经出台了电池回收政策。例如,《欧盟电池和废电池法规》要求成员国确保电池生产者对其产品整个生命周期进行负责,包括回收环节。另一方面,电池回收技术不断发展,包括物理法、化学法和生物法等。如火法冶金、湿法冶金和直接回收等技术路径都有其适用的肥料类型和回收率;自动化拆解、人工智能和战略伙伴关系等新兴技术和商业模式,正在推动电池回收行业创新发展。此外,随着电动汽车和蓄能电池大规模部署,电池回收将成为未来关键矿物二次供应的主要来源。预计到2030年,全球电池回收能力将显著超过可用废料;到2050年,电动汽车和储能系统报废产生的铜废料将成为回收铜的主要来源。
二、电动汽车关键矿产供应链挑战
1、关键矿产供应存在潜在安全风险
一是关键矿产供需缺口显著且替代受限。一方面,预计到2035年,铜、锂、石墨等关键原材料将出现全球短缺现象,如欧盟需求激增形成供需不匹配,严重阻碍欧盟能源转型和清洁技术部署,尤其是在电动汽车电池领域[8]。另一方面,许多关键矿物还没有找到有效替代品,如锂在电池制造中起着关键作用,但尚未找到能够大规模替代锂的矿物[9]。二是地理依赖性与供应链脆弱性。例如,锂是新能源汽车和储能设备的核心原料,许多国家和地区的锂资源供应高度依赖中国。根据新华网报道,中国锂储量跃居世界第二[10]。若中国锂加工能力受到政策调整、自然灾害等限制,全球锂供应可能陷入紧张局势。钴资源加工能力高度集中在刚果(金)等少数国家,一旦这些地区出现政治动荡、基础设施损坏等问题,全球钴供应将面临极大风险[11], [12]。
2、技术创新与商业化协同发展受限
新兴技术虽然有望缓解关键原材料供应紧张局势,但相关技术多处于早期阶段,商业化面临挑战。一方面,技术创新能力不足。未来资源研究所在发布的报告中就指出,目前全球范围内关于关键矿物开采和精炼技术的研发投入相对较少,导致技术创新进展缓慢[13]。同时,现有开采和精炼技术往往能耗高、污染大,且回收效率低,如传统锂矿开采回收率往往低于50%。另一方面,商业化进程仍存在诸多不确定性。新兴直接提锂技术虽然具有更高的回收率,但尚未实现大规模商业化应用。如氢-阳极工艺(Hydro-to-Anode)是一项循环利用的创新技术,可从废旧电池阳极材料中回收99.9%的高纯度石墨。直接锂提取技术可提升锂回收率,但其商业化过程需要时间和大规模试点,在美国资助的项目中,约2/3仍处于基础研究或应用示范阶段[14], [15]。
3、易受政策、市场及环境多重影响
一方面,政策调整和市场波动对电动汽车市场及关键矿物供应链产生重大影响。2025年1月20日,白宫发布的总统行政命令提出通过消除机动车准入监管障碍,撤销电动汽车“强制令”(Electric Vehicle Mandate)[16];欧洲则可能考虑调整政策来应对来自中国磷酸铁锂(LFP)电池进口的挑战[17]。另一方面,环境与可持续发展面临挑战。关键原材料开采和精炼对环境影响显著,包括排放、水短缺、酸化和尾矿处理等问题,威胁生态系统平衡并可能引发公众反对,延长项目审批。此外,关键原材料市场价格波动大,将增加经济不确定性,进而加剧供应紧张,依赖进口面临挑战。
三、电动汽车关键矿产供应链发展趋势
1、多元化发展以降低安全风险
为了降低供应安全风险,电动汽车关键矿产供应链将朝着多元化方向发展。一是矿物来源多元化。企业和政府将努力寻找新的矿产来源,减少对少数几个国家和地区的依赖。例如,加拿大、阿根廷和墨西哥等国家正在积极发展锂矿产业。二是供应商多元化。电池制造商正将努力扩大供应商范围,降低对单一供应商的依赖。如特斯拉正在与多家电池制造商合作,以确保电池供应稳定。三是技术多元化。随着创新技术不断发展,新电池技术和材料将不断涌现。这将为电动汽车关键矿产供应链提供更多选择,降低对特定矿产依赖。
2、可持续发展以减少环境影响
电动汽车关键矿产供应链将朝着可持续方向发展,旨在降低对环境的影响。一是绿色开采技术。矿产开采企业将采用更加环保的开采技术,减少对环境的破坏。例如,采用地下开采方式可以减少对地表植被的破坏。二是清洁能源广泛使用。比如,在矿产加工和电池制造过程中,企业将更多地使用清洁能源,减少温室气体排放,可采用太阳能和风能等可再生能源为工厂供电。三是循环经济模式。电池回收和再利用将成为电动汽车关键矿产供应链的重要组成部分。通过废旧电池中关键矿产回收再利用,可减少对新矿物的开采和加工。
3、智能化发展以提高运营效率
电动汽车关键矿产供应链将朝着智能化方向发展,提高效率和透明度。一是数字化转型。供应链中各个环节将采用数字化技术,提高运营效率和透明度。如采用区块链技术可以追踪矿产来源和流向,确保供应链透明度和可追溯性。二是智能物流系统。智能物流系统将优化矿产和原材料运输和配送,降低运输成本和延误风险。如采用物联网技术可实时监控物流位置和状态。三是人工智能(AI)应用。AI将在供应链管理中发挥重要作用,帮助企业进行需求预测、库存管理和生产计划。如采用机器学习算法等AI技术可精准预测关键矿产未来需求趋势,优化生产计划。