中國儲能網(wǎng)訊：鋰是電動汽車背后的重要驅(qū)動力。自2021年以來，對鋰長期供求失衡的擔(dān)憂以及市場炒作，導(dǎo)致鋰價“一飛沖天”，并引發(fā)電動汽車普遍提價。未來鋰的供給究竟能否跟得上需求？我們相信，新的技術(shù)和供應(yīng)源有望彌補(bǔ)供給缺口。
作者：Marcelo Azevedo、Magdalena Baczyńska、Ken Hoffman、Aleksandra Krauze
行業(yè)預(yù)計(jì)鋰的市場需求將從2021年的大約50萬噸碳酸鋰當(dāng)量（LCE）飆升至2030年的三四百萬噸，但我們認(rèn)為鋰行業(yè)有能力提供足夠的產(chǎn)品，來滿足鋰離子電池行業(yè)飛速發(fā)展的需求。預(yù)計(jì)從2021年到2030年，采用傳統(tǒng)制取工藝的鋰供應(yīng)量有望增加300%以上；此外，直接提鋰（DLE）和直接制鋰（DLP）技術(shù)有望成為重要驅(qū)動力量，使鋰行業(yè)能更快滿足飆升的需求。盡管DLE和DLP技術(shù)仍處在起步階段，且易受行業(yè)“曲棍球棒式” 【1】需求增長曲線和前置時間造成的波動影響，但這兩種技術(shù)在增加鋰供應(yīng)、減少行業(yè)碳足跡、降低成本方面潛力巨大。目前已經(jīng)公布的DLE和DLP產(chǎn)能占到2030年鋰供應(yīng)量的約10%，還有一批采用傳統(tǒng)制鋰技術(shù)的項(xiàng)目也在規(guī)劃之中。
然而，要滿足市場的鋰需求不是一件簡單的事。盡管遭受新冠疫情的沖擊，2020年電動汽車的銷量仍然增長了約50%，2021年更是翻倍達(dá)到大約700萬臺。激增的電動汽車需求帶動鋰價在一年內(nèi)飆升了約550%：2022年3月初，碳酸鋰的價格已超過75000美元/噸，氫氧化鋰的價格則突破了65000美元/噸（五年平均價格大約僅約14500美元/噸）。目前，幾乎所有車用動力電池及電子消費(fèi)品都需要用到鋰。鋰離子電池也廣泛應(yīng)用于很多其他場景，如儲能、空中交通工具等。由于電池容量因其活性材料配比而異，各種新的電池技術(shù)也紛紛進(jìn)入市場，電池市場對未來鋰需求的影響究竟幾何，還存在很多不確定性因素。例如，能顯著提升電池能量密度的鋰金屬負(fù)極電池，每千瓦時所需的鋰幾乎是目前普遍使用的石墨負(fù)極電池的兩倍。
那么未來是否能有充足的鋰來滿足一個電動化新世界的需求？這個問題對于價值鏈上礦企、精煉廠、電池制造商和整車廠等每一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。
影響鋰需求的若干因素
麥肯錫預(yù)計(jì)，今后十年，鋰離子電池市場將以約30%的年均復(fù)合增長率持續(xù)增長。到2030年，電動汽車、儲能系統(tǒng)、電動自行車、電動工具及其他電池密集型應(yīng)用場景有望總共產(chǎn)生4000~4500吉瓦時的鋰離子電池需求（見圖1）。
在不久之前的2015年，來自電池行業(yè)的鋰需求占比不到30%；主要的鋰需求來自陶瓷、玻璃產(chǎn)業(yè)（35%）和潤滑脂、冶金粉末、聚合物等工業(yè)用途（35%以上）。到2030年，電池行業(yè)鋰需求占比有望達(dá)到95%，根據(jù)圖2所列的兩種情境，總需求將以約25%~26%的年增速增至330~380萬噸LCE（見圖2）。
未來的鋰供應(yīng)
面對不斷飆漲的需求，世界是否應(yīng)對未來的鋰供應(yīng)感到擔(dān)憂？2020年，鋰產(chǎn)量略高于41萬噸LCE；2021年突破了54萬噸，同比增長32%。在麥肯錫目前的基準(zhǔn)情境分析中，2030年的鋰需求將達(dá)到330萬噸，年均復(fù)合增長率25%。由于制備鋰的前置時間較短，目前已知的2030年鋰供應(yīng)量約為270萬噸；預(yù)計(jì)其余的需求將由新增綠地和棕地?cái)U(kuò)建項(xiàng)目來填補(bǔ)。
目前，幾乎所有的鋰礦開采都集中在澳大利亞、拉丁美洲和中國，2020年的總產(chǎn)量占到全球的98%。一批即將上馬的項(xiàng)目很可能帶來新的玩家，并將鋰礦開采的版圖拓展至西歐、東歐、俄羅斯及其他獨(dú)聯(lián)體（CIS）國家。這些產(chǎn)能應(yīng)該足以推動供應(yīng)量以每年20%的速度增長，到2030年達(dá)到270多萬噸LCE（見圖3）。
雖然供需預(yù)測顯示短期內(nèi)將保持供需平衡，但2030年之前行業(yè)可能仍需再上馬一批新的產(chǎn)能。據(jù)預(yù)測，彌補(bǔ)供應(yīng)缺口的鋰產(chǎn)能有以下幾個來源：新興的常規(guī)鋰礦開采和鹽湖提鋰項(xiàng)目、非常規(guī)的地?zé)峄蛴吞稃u水提鋰項(xiàng)目，以及尚未探明的來源項(xiàng)目。同時，DLE和DLP等新技術(shù)預(yù)計(jì)將能提升采收率、推高產(chǎn)能。此外，像2018年那樣，直運(yùn)原礦（DSO）也有助于化解短期供應(yīng)不足的風(fēng)險（見圖4）。
早期常規(guī)鋰資產(chǎn)
從澳大利亞、智利、中國和阿根廷等老牌產(chǎn)鋰國，到墨西哥、加拿大、玻利維亞、美國、烏克蘭等新近探明鋰礦資源和儲量的國家，再到西伯利亞、泰國、英國、秘魯?shù)韧ǔＥc鋰開采無關(guān)的地區(qū)，都在進(jìn)行常規(guī)“白色黃金”礦藏的勘探工作。隨著其中一些早期項(xiàng)目的可行性得到驗(yàn)證，我們預(yù)計(jì)2022年業(yè)界會公布一批新產(chǎn)能，包括一批鋰含量介于200到2000 ppm的常規(guī)鹵水項(xiàng)目，也包括一批硬巖鋰資產(chǎn)，品位普遍位于0.4%到1.0%之間（見圖5）。
非常規(guī)鹵水項(xiàng)目（地?zé)?、油田鹵水）
另有一批產(chǎn)能可能來自非常規(guī)礦藏：品位介于100到200 ppm的地?zé)岷陀吞稃u水項(xiàng)目。前者聚焦于同時提供清潔地?zé)崮芎凸?yīng)鋰的雙重目標(biāo)。雖然目前尚未在商業(yè)規(guī)模上得到驗(yàn)證，但在歐洲和北美已有一些在財(cái)務(wù)上確認(rèn)可行的項(xiàng)目，部分早期資產(chǎn)已在籌備之中。我們預(yù)計(jì)，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，以及各類概念得到驗(yàn)證，全球鋰業(yè)版圖上會出現(xiàn)更多地?zé)猁u水提鋰項(xiàng)目。部分整車廠和汽車企業(yè)已經(jīng)開始試水技術(shù)要求稍低的地?zé)徜図?xiàng)目。例如，雷諾集團(tuán)、Stellantis和通用汽車都已在歐洲和北美簽訂一批地?zé)猁u水提鋰項(xiàng)目的戰(zhàn)略合作和承購協(xié)議。
此外，北美的項(xiàng)目側(cè)重于從油田廢水中提鋰。雖然這類項(xiàng)目的鋰品位較低，但如果有合適的技術(shù)，也不失為一個額外的鋰源補(bǔ)充。
直接提鋰（DLE）
地?zé)峄蛴吞稃u水提鋰項(xiàng)目要成為可靠的鋰供應(yīng)源，須有一套經(jīng)過驗(yàn)證的DLE工藝。目前一些企業(yè)正在對各種DLE工藝進(jìn)行測試。雖然方法各異，但概念都是相同的：利用吸附法、離子交換法、膜分離法或溶劑萃取法，讓鹵水流經(jīng)某種鋰吸附材料，再經(jīng)淋洗劑脫析出碳酸鋰或氫氧化鋰。
DLE技術(shù)前景光明，目前考慮采用該技術(shù)的不僅包括非常規(guī)提鋰企業(yè)，也有一直以來聚焦“典型”鹵水提鋰資產(chǎn)的企業(yè)。DLE的潛在優(yōu)勢包括：
消除或降低蒸發(fā)池的碳足跡
生產(chǎn)用時比傳統(tǒng)鹵水提鋰法更短
將采收率從40%左右提高到80%以上
淡水使用量更低，這對于在缺水地區(qū)采礦是決定性的因素
相比傳統(tǒng)鹵水提鋰工藝，萃取劑使用量更低，產(chǎn)品純度更高（鎂、鈣、硼等雜質(zhì)較少）
目前僅有吸附法DLE技術(shù)在阿根廷和中國投入商用。如果DLE技術(shù)能得到大規(guī)模推廣，并應(yīng)用于各種鹵水項(xiàng)目，將能通過提高采收率、降低運(yùn)營成本等優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)能，同時改善項(xiàng)目的環(huán)境影響（見圖6）。
直接制鋰（DLP）
與DLE類似，DLP技術(shù)采用聚合物吸附金屬鋰，然后將鋰提取出來置入電解管，制成最終的鋰產(chǎn)品。如果能成功，這一制鋰工藝有望對供應(yīng)產(chǎn)生重大影響。
直運(yùn)原礦（DSO）
萬一產(chǎn)能部署延遲，還有一個辦法可以彌補(bǔ)短期供應(yīng)不足的風(fēng)險，那就是向市場供應(yīng)直運(yùn)原礦（DSO）。低品位的鋰輝石精礦只需很短的前置時間（棕地項(xiàng)目僅需不到一年）就可投放到市場，由此帶來的銷售額有助于建設(shè)大規(guī)模的鋰輝石加工廠。精煉DSO的成本更高，挑戰(zhàn)也更大，但2018年的情況向我們展示了該方案的可能性。彼時面對昂貴的價格和供應(yīng)短缺的市場環(huán)境，中國精煉廠直接從澳大利亞進(jìn)口氧化鋰含量不足1.5%（鋰含量僅0.7%）的低品位鋰輝石精礦，滿足了市場需求。
回收利用
鋰離子電池能否回收，已成為一個人們普遍關(guān)心的問題。乘用車電池的預(yù)期壽命為10到15年，加上儲能行業(yè)有利用廢棄電動汽車電池的可行性，在本世紀(jì)第二個十年期間，電池回收利用率有望提升，但達(dá)不到顛覆現(xiàn)有格局的程度。通過不同回收工藝，廢棄電池中的鋰回收率將介于0到80%之間。到2030年，再生鋰有望在總產(chǎn)量中占到略高于6%的份額（見圖7）。
替代風(fēng)險
另一個問題是，鋰是否會被取代？大多數(shù)電網(wǎng)規(guī)模儲能應(yīng)用場景都存在一系列開發(fā)程度不等的替代性電池技術(shù)，比如釩液流電池、鋅空氣電池、鈉硫電池、鈉鎳電池等。然而在滿足電動交通方面，目前尚未出現(xiàn)鋰電池的替代品。唯一可能的選擇是鈉離子電池，但即便該技術(shù)完全成熟投用，也只能取代部分低性能的應(yīng)用場景。綜上所述，到2030年，替代品導(dǎo)致鋰需求下滑的風(fēng)險較小。
下一步行動
那么，世界能否獲得足夠的鋰，來支撐即將來臨的電動汽車革命？我們對此抱有信心，但需要鋰業(yè)價值鏈的各個環(huán)節(jié)都采取具體的行動：
投資發(fā)展新技術(shù)。例如，DLE技術(shù)可通過提高采收率，提升常規(guī)鹵水項(xiàng)目的鋰產(chǎn)量；同時該技術(shù)還讓非常規(guī)的地?zé)峄蛴吞稃u水提鋰成為可能。
探索開發(fā)新項(xiàng)目。2021年，幾乎90%的鋰礦開采活動都集中在澳大利亞、智利、中國。面向其他地區(qū)拓展新礦源，有利于建立一個更大的資源開采基礎(chǔ)。
用戶需求預(yù)警。取決于電池技術(shù)的發(fā)展情況，行業(yè)將需要生產(chǎn)更多的碳酸鋰或氫氧化鋰。相應(yīng)地，整車廠及相關(guān)數(shù)字化制造商等終端用戶可通過提前確定所需鋰產(chǎn)品規(guī)格和數(shù)量，發(fā)出預(yù)警信號，給礦企留足應(yīng)變時間，更好地滿足市場需求。
注釋：
【1】 指需求在經(jīng)過一段相對平穩(wěn)的時期之后陡然增加
作者：
Marcelo Azevedo是麥肯錫全球副董事合伙人，常駐倫敦分公司；
Magdalena Baczyńska是麥肯錫咨詢顧問，常駐弗羅茨瓦夫分公司；
Ken Hoffman是麥肯錫資深專家，常駐新澤西分公司；
Aleksandra Krauze是麥肯錫咨詢顧問，常駐華沙分公司。
作者感謝周冠嵩、馬俊杰、Nicolò Campagnol以及Stephan G?rner對本文的貢獻(xiàn)。
