全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷分析

全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷

由于鈉離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與鋰離子電池相同，因此，鈉離子電池可以借鑒鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，極大的簡(jiǎn)化鈉離子電池的生產(chǎn)工序。但是由于鈉離子半徑要比鋰離子大70%，導(dǎo)致鈉離子電池能量密度不足，為此，相關(guān)企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入力度，鈉離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題被逐漸攻克，前期制約鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的正負(fù)極材料均已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，層狀氧化物正極+碳基負(fù)極+有機(jī)電解液體系的鈉離子電池即將邁入到商業(yè)化階段，有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。同時(shí)，鈉離子電池的原材料成本相對(duì)于鋰離子電池具有天然的優(yōu)勢(shì)，尤其是在碳酸鋰價(jià)格處于高位的情況更為顯著，鋰離子電池成本居高不下將推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速。全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷全球鋰資源分布高度集中，形成寡頭壟斷局面，2020年，73%鋰資源分布在北美洲和南美洲，其他地區(qū)如大洋洲（8%）、亞洲（7%）、歐洲（7%）和非洲（5%）則分布較少。關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)2017年10月11日，《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》）正式發(fā)布?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》是我國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的首個(gè)指導(dǎo)性政策，由國(guó)家能源局科技司牽頭，電力司、新能源司、市場(chǎng)監(jiān)管司參加的起草工作小組和20位專家組成的專家咨詢組，委托中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟牽頭，中科院工程熱物理所、中科院物理所、中國(guó)電科院、清華大學(xué)等具體負(fù)責(zé)相關(guān)研究工作。隨著《指導(dǎo)意見(jiàn)》的頒發(fā)與落實(shí)，以及儲(chǔ)能技術(shù)的迅猛發(fā)展、成本不斷下降、電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用未來(lái)的前景無(wú)疑將越來(lái)越廣闊?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》從促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體要求、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施三個(gè)方面提出了指導(dǎo)性意見(jiàn)，為全面促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了政策依據(jù)。《指導(dǎo)意見(jiàn)》還指出，近年來(lái)，我國(guó)儲(chǔ)能呈現(xiàn)多元發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)：抽水蓄能發(fā)展迅速；壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能，超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容，鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用加速；儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)氫技術(shù)也取得了一定進(jìn)展。我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。加快儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，推進(jìn)我國(guó)能源行業(yè)供給側(cè)改革、推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革具有重要戰(zhàn)略意義，同時(shí)還將帶動(dòng)從材料制備到系統(tǒng)集成全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，成為提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新動(dòng)能。國(guó)家有關(guān)部門積極推動(dòng)新型電池發(fā)展國(guó)家有關(guān)部門高度重視新型電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從加強(qiáng)行業(yè)管理、統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、支持技術(shù)創(chuàng)新、加快標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等角度出發(fā)，采取一系列措施促進(jìn)新型電池產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。工信部長(zhǎng)期以來(lái)積極推動(dòng)新型電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一是制定發(fā)布《信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南（2016—2020年）》，推動(dòng)新型電池技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新升級(jí)，支持鈉離子電池、液流電池等新型電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。二是積極開(kāi)展電池領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制工作，推動(dòng)將先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。三是支持電池檢測(cè)平臺(tái)建設(shè)，指導(dǎo)組建國(guó)家動(dòng)力電池制造業(yè)創(chuàng)新中心，統(tǒng)籌資源推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，支持新型正極材料等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化。十三五期間，科技部通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點(diǎn)專項(xiàng)，對(duì)電池儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)部署。其中，鈉基儲(chǔ)能電池技術(shù)作為重點(diǎn)支持方向之一，在高安全長(zhǎng)壽命和低成本鈉基儲(chǔ)能電池的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究等項(xiàng)目系列成果推動(dòng)下進(jìn)步顯著。近年來(lái)，財(cái)政部通過(guò)新能源汽車推廣應(yīng)用補(bǔ)助等政策，帶動(dòng)了新能源汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，推動(dòng)新型電池產(chǎn)品技術(shù)水平迅速提高、成本迅速下降。從電池循環(huán)壽命來(lái)看，鈉離子電池遠(yuǎn)高于鉛酸電池行業(yè)內(nèi)一般以鈉/鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來(lái)計(jì)算循環(huán)壽命。在使用的過(guò)程中，離子電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降，比如電解液的分解，活性材料的失活，正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，更高倍率的放電會(huì)導(dǎo)致容量更快的衰減，如果放電電流較低，電池電壓會(huì)接近平衡電壓，能釋放出更多的能量。目前，鈉離子電池的循環(huán)壽命遠(yuǎn)高于鉛酸電池，距離鋰電池還有些差距;低溫?fù)]發(fā)率較高，為85%;每月自放電率低于鋰離子電池，為5%。國(guó)家正式提出研究開(kāi)展鈉離子電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范《十四五新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》正式印發(fā)，國(guó)家正式提出研究開(kāi)展鈉離子電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范。方案提出，推動(dòng)多元化技術(shù)開(kāi)發(fā)。開(kāi)展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、壓縮空氣、氫（氨）儲(chǔ)能、熱（冷）儲(chǔ)能等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，集中攻關(guān)超導(dǎo)、超級(jí)電容等儲(chǔ)能技術(shù)，研發(fā)儲(chǔ)備液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。突破全過(guò)程安全技術(shù)。突破電池本質(zhì)安全控制、電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全預(yù)警、系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵材料、高效滅火及防復(fù)燃、儲(chǔ)能電站整體安全性設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，支撐大規(guī)模儲(chǔ)能電站安全運(yùn)行。國(guó)家政策的支持將快速推動(dòng)鈉離子電池的發(fā)展鈉離子電池，是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，與鋰離子電池工作原理相似。隨著我國(guó)新能源汽車呈現(xiàn)持續(xù)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)鋰離子電池需求較大，然而我國(guó)鋰資源十分有限，必然會(huì)出現(xiàn)鋰鹽供不應(yīng)求的局面。為此，我國(guó)將大力發(fā)展在資源和成本上都更有優(yōu)勢(shì)的鈉離子電池，通過(guò)頒布多項(xiàng)政策來(lái)推動(dòng)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在2022年發(fā)布的《十四五可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中，提出加強(qiáng)可再生能源前沿技術(shù)和核心技術(shù)裝備攻關(guān)。研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。在2021年發(fā)布的《關(guān)于在我國(guó)大力發(fā)展鈉離子電池的提案》中，提到鋰離子電池、鈉離子電池等新型電池作為推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壓艙石，是支撐新能源在電力、交通、工業(yè)、通信、建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐之一。從電池的安全性來(lái)看，鈉離子電池具有更好的熱穩(wěn)定性全球鋰電池起火事故頻出，電動(dòng)車、儲(chǔ)能起火事故頻發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011-2021年全球共發(fā)生32起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元鋰離子電池。鈉離子電池電化學(xué)性能相對(duì)穩(wěn)定，熱失控過(guò)程中容易鈍化失活，安全實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)較鋰離子電池更好。目前，鈉離子電池已通過(guò)中汽中心的檢測(cè)，針剌時(shí)不冒煙、不起火、不爆炸，經(jīng)受短路、過(guò)充、過(guò)放、擠壓等實(shí)驗(yàn)也不起火燃燒。對(duì)比鋰離子電池起始自加熱溫度達(dá)到165℃，鈉離子電池則達(dá)到260℃：且在ARC測(cè)試中鈉離子電池最大自加熱速度顯著低于鋰離子電池，這些均表明鈉離子電池具有更好的熱穩(wěn)定性。鈉離子電池有望應(yīng)用于儲(chǔ)能和動(dòng)力兩個(gè)領(lǐng)域綜合鈉離子電池的電池容量性能、電池循環(huán)壽命和電池的安全性來(lái)看，未來(lái)鈉離子電池有望應(yīng)用于儲(chǔ)能和動(dòng)力兩個(gè)領(lǐng)域。在動(dòng)力領(lǐng)域，鈉離子電池將在兩輪車和電動(dòng)汽車兩個(gè)方面得到應(yīng)用。在兩輪車領(lǐng)域，由于鈉離子電池有有能量密度相對(duì)較低、安全性比較高的特點(diǎn)，因此有望實(shí)現(xiàn)在對(duì)鉛酸電池的逐步替代。其中電動(dòng)汽車方面，有望通過(guò)寧德時(shí)代發(fā)布的鈉離子電池與鋰離子電池集成系統(tǒng)的形勢(shì)得以應(yīng)用。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，2021年07月15日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開(kāi)展規(guī)?；囼?yàn)示范，以需求為導(dǎo)向，探索開(kāi)展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。因此，在政策的推動(dòng)下，鈉離子電池有望加快應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能。鋰電池價(jià)格上漲，推動(dòng)鈉離子電池需求量的增加鈉離子電池的研發(fā)起步較早，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的速度不及鋰離子電池，但近年來(lái)學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的熱度持續(xù)上升。在1967年，高溫鈉硫電池出現(xiàn)是鈉離子電池發(fā)展的萌芽時(shí)期，到1979年法國(guó)的Armand提出了搖椅式電池的概念后，由于鋰離子電池體系中應(yīng)用較為廣泛的石墨負(fù)極儲(chǔ)鈉能力欠缺，對(duì)鈉離子電池的研究幾乎停滯。直至2000年加拿大Dahn等發(fā)現(xiàn)硬碳負(fù)極具備優(yōu)異的可逆儲(chǔ)鈉能力，學(xué)界才繼續(xù)推進(jìn)。到2010年，隨鋰離子電池研究和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)趨于成熟，以及對(duì)鋰資源的擔(dān)憂，鈉離子電池的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，進(jìn)入復(fù)興時(shí)期。直至2021年7月，寧德時(shí)代發(fā)布第一代鈉離子電池，宣布計(jì)劃2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，疊加鋰價(jià)在2021年底-2022年年初快速上漲，引發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)互補(bǔ)、替代方案鈉離子電池的高度重視，涌現(xiàn)數(shù)十家推動(dòng)鈉離子電池及原材料量產(chǎn)的企業(yè)。磷酸鋰是一種鋰離子電池電極材料，主要用于鋰離子電池。近年來(lái)由于我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致鋰離子電池產(chǎn)能的提升，從而出現(xiàn)碳酸鋰價(jià)格飛漲的局面。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)磷酸鋰價(jià)格在2021年年末到2022年年初價(jià)格增長(zhǎng)迅速，導(dǎo)致鋰離子電池原材料成本較高，價(jià)格上漲趨勢(shì)明顯，將使其在大規(guī)模儲(chǔ)能中的應(yīng)用受到限制。同時(shí)，鋰元素的地殼豐度只有0．0065%，我國(guó)鋰資源十分短缺，大部分依賴于進(jìn)口，而鈉元素的地殼豐度為2．74%，地域分布廣泛，我國(guó)的鈉資源較鋰資源相對(duì)豐富，成本低廉。為了防止國(guó)外對(duì)鋰資源的壟斷，我國(guó)將大力發(fā)展鈉離子電池，以替代鋰離子電池，在一定程度上緩解由于鋰資源短缺引發(fā)的儲(chǔ)能電池發(fā)展受限問(wèn)題。因?yàn)槟芰棵芏鹊亩贪?，鈉離子電池的應(yīng)用尚出現(xiàn)在中高端的電動(dòng)汽車上，在微型電動(dòng)車及兩輪電動(dòng)車上將率先應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的收入水平的提高，兩輪電動(dòng)車的產(chǎn)銷量整體呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，其中產(chǎn)量從2017年的3113萬(wàn)輛增加到2021年的5443萬(wàn)輛，銷售量從2017年的2943萬(wàn)輛增加到2021年的4100萬(wàn)輛。由于兩輪電動(dòng)車產(chǎn)品價(jià)格較低，適合中、小型城市和縣鄉(xiāng)市場(chǎng)的用戶，未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊，有利于促進(jìn)鈉離子電池需求量的增長(zhǎng)。當(dāng)前電動(dòng)兩輪車、A00級(jí)電動(dòng)車受鋰離子電池價(jià)格上漲的影響，選擇性價(jià)比較高的鈉離子電池進(jìn)行替代，隨著電動(dòng)兩輪車、A00級(jí)電動(dòng)車的不斷發(fā)展，鈉離子電池的需求量向好發(fā)展，同時(shí)，鈉離子電池可利用廉價(jià)的鈉鹽取代鋰鹽作為電池關(guān)鍵原料，已經(jīng)成為新一代儲(chǔ)能電池研究的熱點(diǎn)，在快速發(fā)展的儲(chǔ)能領(lǐng)域，鈉離子電池有望成為重要的技術(shù)路線之一。在2017-2021年中，我國(guó)鈉離子電池供給量和需求量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，其市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)不