何 藝，王兆龍，鮑 偉，陳 龍，盧曉陽，曹國慶

(1.生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學品管理技術(shù)中心，北京 100029;2.浙江華友循環(huán)科技有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314599;3.珠海格力綠色再生資源有限公司，廣東 珠海 519070;4.浙江南都電源動力股份有限公司，浙江 杭州 311305;5.北京資源強制回收環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，北京 100101;6.蘇州大學化學電源研究所，江蘇 蘇州 215006)

1 引言

電池主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋅錳電池等十多個系列，電池材料分別涉及鋰、鈷、鎳、銅、鋁、鉛、銻、鋅、錳、鎘、汞、銦、儲氫稀土等。隨著電池產(chǎn)銷量逐年增長，電池材料需求量增加，對資源、生態(tài)環(huán)境保護產(chǎn)生較大影響。

2 鋰離子電池產(chǎn)量

據(jù)工信部電子信息司數(shù)據(jù)，2021年全國鋰離子電池產(chǎn)量324 GWh，同比增長106%，其中消費、動力、儲能型鋰離子電池產(chǎn)量分別為72 GWh、220 GWh、32 GWh，分別同比增長18%、165%、146%。據(jù)研究機構(gòu)測算，正極材料、隔膜、電解液增幅接近100%。鋰離子電池全行業(yè)總產(chǎn)值突破6 000億元。[1]

據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年鋰離子電池與材料產(chǎn)業(yè)鏈投資擴產(chǎn)項目約317個項目，281個公布投資金額，投資總額逾1.27萬億元。在電解液領域，統(tǒng)計在內(nèi)的47個項目中，44個項目公布了投資金額，投資總額約482.52億元。

2.1 鋰離子電池正極材料產(chǎn)量

據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年，正極材料及上游原材料領域為投資熱點，91個項目累計產(chǎn)能超過1 239.7萬噸，其中76個項目公布了投資金額，合計約2 853.02億元。

根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會數(shù)據(jù)，2021年我國正極材料產(chǎn)量約111.17萬噸，同比增加約100.78%。其中，鈷酸鋰產(chǎn)量10.1萬噸，三元材料產(chǎn)量44.05萬噸，磷酸鐵鋰產(chǎn)量45.91萬噸，錳酸鋰產(chǎn)量11.11萬噸。鈷酸鋰電池、三元電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池單體能量密度分別平均達到200 Wh/kg、280 Wh/kg、170 Wh/kg、120 Wh/kg，按其測算可配套生產(chǎn)鋰離子電池產(chǎn)量235 GWh。如表1所示。[2]

表1 2016—2021年我國鋰離子電池正極材料產(chǎn)量Table 1 Output of cathode materials for lithium ion batteries in China from 2016 to 2021.

(正極材料產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源：中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會)

根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2021年全國鋰離子電池產(chǎn)量324 GWh，其中消費、動力、儲能型鋰離子電池產(chǎn)量分別為72 GWh、220 GWh、32 GWh，由此測算正極材料需求用量約159萬噸，如表2所示。

表2 2021年鋰離子電池產(chǎn)量正極材料需求量測算Table 1 Production of lithium ion batteries and demand for cathode materials in 2021.

2.2 鋰離子電池負極材料產(chǎn)量

負極材料占鋰離子電池成本10%～15%。據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年，負極材料領域新建或擴建項目23個，產(chǎn)能合計約194萬噸，投資總額約552.93億元。[3]

我國鋰離子電池負極材料出貨量由2016年11.8萬噸增至2020年34.7萬噸～36.5萬噸。根據(jù)研究機構(gòu)EVTank數(shù)據(jù)[4]，2021年我國負極材料出貨量達到77.9萬噸，同比增長86.4%。

2.3 鋰離子電池隔膜產(chǎn)量

隔膜材料占鋰離子電池成本10%～20%。據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年隔膜領域24個項目產(chǎn)能總計123.15億m2，投資總額約682.5億元[4]。

據(jù)研究機構(gòu)EVTank數(shù)據(jù)[5]，2020年，中國鋰離子電池隔膜出貨量為38.7億m2，同比增長29.9%，其中濕法隔膜出貨量27.2億m2，出貨量占比提升至70.3%。起點研究院(SPIR)數(shù)據(jù)，2020年隔膜產(chǎn)量約37.8億m2，同比增加23.1%。

據(jù)GGII調(diào)研數(shù)據(jù)[6]，2021年中國鋰離子電池隔膜出貨量78億m2，同比增長超100%。據(jù)《高功能薄膜》數(shù)據(jù)，2021年上半年，鋰離子電池隔膜出貨量34.5億m2。推估2021年全年隔膜產(chǎn)量70億m2。

2021年全球鋰離子電池隔膜產(chǎn)量105.5億m2，預計2022年全球隔膜需求量將超135億m2。從遠期來看，據(jù)國際機構(gòu)W-Scope測算[7]，到2025年全球鋰離子電池市場規(guī)模接近1 400 GWh，對隔膜需求將達到200億m2;到2030年全球鋰離子電池市場規(guī)?；?qū)⒊? 000 GWh，對隔膜需求將接近320億m2，是2020年隔膜需求量的5.3倍。

2.4 鋰離子電池電解液產(chǎn)量

2021年電解液領域47個項目產(chǎn)能合計435.8萬噸，投資總額約487.02億元。根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)[4]，國內(nèi)電解液現(xiàn)有產(chǎn)能約65萬噸，較2020年末增加25%。

2021年上半年，中國電解液產(chǎn)量18.25萬噸，同比增長115.4%[8]。

據(jù)GGII數(shù)據(jù)[8]，2021年上半年電解液出貨量為20.1萬噸，同比增長152%。由此推估2021年電解液產(chǎn)量40萬噸。根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，2020年，我國電解液產(chǎn)量23萬噸～26.9萬噸，同比增加約30.7%。

電解液一般由電解質(zhì)鋰鹽、高純度有機溶劑、添加劑等原料按一定比例配制而成。電解液占動力電池總成本10%～15%。按質(zhì)量占比劃分，電解質(zhì)鋰鹽占電解液的比例10%～15%，有機溶劑占比約80%，添加劑占比5%～10%。按成本占比劃分，一般而言，電解質(zhì)鋰鹽占比約45%，有機溶劑占比約25%，添加劑占比約20%，其他生產(chǎn)費用約10%。具體配比要依據(jù)動力電池廠商需求而定制。

動力電池電解液耗用量約為1 200噸/GWh，2021年鋰離子電池產(chǎn)量324 GWh，按其測算，2021年電解液需求量約39萬噸。[9]

按每噸電解液配比0.12 t六氟磷酸鋰，以此計算，對應2021年需電解液40萬噸，需六氟磷酸鋰4.8萬噸；2025年需電解液108萬噸，需六氟磷酸鋰13萬噸。

表3 2016—2021年我國鋰離子電池主要材料產(chǎn)量測算[2,3,4,5]Table 1 output estimation of main materials of lithium ion batteries in China from 2016 to 2021.

3 鋰離子電池相關材料需求情況

3.1 鎳材料需求情況

2022-02-21，央視財經(jīng)欄目報道，據(jù)有色金屬研究機構(gòu)安泰科預計[10]，2022年全球鎳需求將達到305萬噸，同比增速9.4%。我國鎳需求165.5萬噸，同比增速7.3%。

鋰離子電池正極材料采用含鎳三元復合材料，氫鎳電池、鎘鎳電池與鐵鎳電池生產(chǎn)采用鎳材料，隨著電池生產(chǎn)用鎳量增加，從2020～2021年，中國的鎳消費結(jié)構(gòu)中，動力電池鎳用量占比從10%提升至15%。

據(jù)安泰科數(shù)據(jù)[10]，2021年我國原生鎳(原生物料生產(chǎn)的鎳產(chǎn)品，包括電解鎳、含鎳生鐵、鎳鹽等，折金屬量)產(chǎn)量66.9萬噸，同比下降10.1%。鎳材料價格上漲幅度較大。據(jù)安泰科統(tǒng)計，2021年電解鎳現(xiàn)貨均價為13.7萬元/t，同比上漲25.6%。

據(jù)海關總署數(shù)據(jù)，2021年鎳礦、電解鎳分別進口4 352.9萬噸、26.2萬噸，分別同比增長11.4%、100%。2021年電解鎳現(xiàn)貨均價為13.7萬元/t，同比上漲25.6%。

3.2 鈷材料需求情況

據(jù)安泰科數(shù)據(jù)[10]，2021年我國精煉鈷(包括電解鈷、鈷粉、鈷鹽等，折金屬量)產(chǎn)量12.8萬噸，同比增長26.7%。電池行業(yè)鈷用量約占總量69%，鈷資源對外依存度超過80%。鈷材料價格上漲幅度較大。據(jù)安泰科統(tǒng)計，2021年電解鈷現(xiàn)貨均價36.3萬元/t，同比上漲40.1%。

3.3 鋰材料需求情況

據(jù)安泰科數(shù)據(jù)[2]，2021年我國碳酸鋰、氫氧化鋰產(chǎn)量分別為24萬噸、17.5萬噸，同比增長40.4%、88.6%。鋰主要應用于鋰離子電池領域，鋰用量約占總消費量50%。鋰材料價格上漲幅度較大，2021年碳酸鋰、氫氧化鋰現(xiàn)貨均價分別為12.2萬元/t、11.3萬元/t，同比上漲177%、117%。

據(jù)中國有色工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會統(tǒng)計，2021年我國碳酸鋰產(chǎn)量29.82萬噸(產(chǎn)能約50萬噸)，增幅約59.47%；氫氧化鋰產(chǎn)量19.03萬噸(產(chǎn)能約26萬噸)，同比增幅約105%。我國利用國內(nèi)鹽湖鹵水(6萬噸)、鋰云母精礦(6萬噸)及鋰輝石(1萬噸)、回收含鋰廢料(3萬噸),生產(chǎn)的鋰鹽折合碳酸鋰當量約16萬噸，鋰原料對外依存度約65%。在材料價格方面，2021全年鋰離子電池上游材料市場價格持續(xù)上漲，其中，碳酸鋰年末價格26.6萬元/t，年漲幅432%；氫氧化鋰年末價格21.66萬元/t，年漲幅316.67%；磷酸鐵鋰年末價格10.5萬元/t，年漲幅183.78%。據(jù)中國有色工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會數(shù)據(jù)[2]，2021年我國電解質(zhì)材料六氟磷酸鋰產(chǎn)量為5.2萬噸。

3.4 銅箔材料需求情況

據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)[11]，2021年，我國精煉銅產(chǎn)量1 049萬噸，同比增長7.4%，近兩年平均增長3.5%。銅材產(chǎn)量2 124萬噸，同比下降0.9%。銅應用于鋰離子電池負極集流體，以及太陽能電池用鍍錫銅帶等。2021年中國鋰離子電池用銅箔市場出貨量約14.4萬噸。2021年鋰離子電池產(chǎn)量如按230億只測算，銅箔需求量約10萬噸。我國新能源汽車產(chǎn)量和保有量約占世界總量的一半，因此電池銅箔消費量約占世界消費總量的50%。

2021年銅現(xiàn)貨價格高位震蕩。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，12月銅現(xiàn)貨均價69 683元/t，環(huán)比下降2.1%，同比上漲20.3%；全年現(xiàn)貨均價68 490元/t，同比上漲40.5%。[12]

據(jù)有關機構(gòu)預測，2021～2022年，全球鋰電銅箔需求量分別為29.65萬噸、38.75萬噸，到2025年，全球鋰電銅箔需求量將達到76.82萬噸。以國內(nèi)銅箔價格測算，2021年至2022年，全球鋰電銅箔市場空間分別為223億元、292億元，到2025年有望達到580億元。[13]

3.5 鋁箔材料需求情況

正極集流體(極耳)，極耳厚度約為0.1 mm，正極基體鋁箔厚度約為0.016 mm，鋰離子電池的導電母線。按1 GWh鋰離子電池用鋁箔約750 t測算，2021年我國鋰離子電池產(chǎn)量290～324 GWh,鋁箔需求量22～24萬噸。2025年鋁箔需求量將達到30萬噸。[14]

據(jù)中國有色金屬報數(shù)據(jù)[15]，2021年全國電池/電子鋁箔總產(chǎn)能可達130萬噸/年，其中電池鋁箔為60萬噸/年。2019～2022年是中國電池鋁箔企業(yè)大發(fā)展時期，已投產(chǎn)及在建企業(yè)約200家，總生產(chǎn)能力約150萬噸。

2015年中國電池箔的產(chǎn)量約3萬噸，2017年消費量4.5萬噸，2020年產(chǎn)量達8萬噸。根據(jù)GGII調(diào)研數(shù)據(jù)，2020年國內(nèi)鋰離子電池鋁箔出貨量為6.1萬噸，預計2021年中國電池鋁箔出貨量有望突破12萬噸。

2020年中國鋁箔產(chǎn)量為415萬噸，2020年中國進口鋁箔7.2萬噸，比2019年的進口量增長4.8%，2020年出口鋁箔123.3萬噸，同比下降4.8%。我國新能源汽車產(chǎn)量和保有量約占世界總量的一半，因此電池鋁箔消費量約占世界消費總量的50%。2021年全球鋰電池用鋁箔市場銷售額達到了7.3億美元[16]。

據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計[12]，2021年，鋁價持續(xù)高位運行，全年現(xiàn)貨均價18 946元/t，同比上漲33.5%。

3.6 鉛材料需求情況

2021年我國鉛蓄電池產(chǎn)量251.87 GWh，鉛蓄電池用鉛量約530萬噸，占鉛消費總量82%左右。不同統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源，2021年金屬鉛材料產(chǎn)量如下。

(1)據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2021年我國鉛產(chǎn)量736萬噸，同比分別增長11.2%。2020年中國鉛產(chǎn)量為644.3萬噸，較2019年的579.7萬噸同比增長11.14%。

(2)根據(jù)安泰科數(shù)據(jù)[17]，2021年樣本企業(yè)精鉛產(chǎn)量476.1萬噸，同比增幅達3.0%，即13.7萬噸，其中，原生鉛產(chǎn)量同比下降3.9%，至235.5萬噸；增量全部來自再生鉛方面，再生鉛產(chǎn)量同比增加10.7%至240.6萬噸，再生鉛產(chǎn)量占比50.5%。2021年鉛現(xiàn)貨均價15 278元/t，同比上漲3.4%。

(3)根據(jù)卓創(chuàng)資訊數(shù)據(jù)，2021年我國精鉛總產(chǎn)量608.535萬噸，較2020年增加57萬噸，增幅10.34%；其中增量主要為再生鉛，再生精鉛產(chǎn)量280.59萬噸，占全年鉛產(chǎn)量46.1%。

(4)據(jù)Mysteel數(shù)據(jù)，2021年11月再生鉛產(chǎn)量32.97萬噸，2021年1-11月再生鉛產(chǎn)量329.33萬噸,累計同比增長15%。預計12月再生鉛產(chǎn)量為31.15萬噸，2021年全年再生鉛產(chǎn)量約360萬噸。

綜上所述，2021年我國再生鉛產(chǎn)量240.6～360萬噸，由此推算，其廢鉛蓄電池回收處理量376～563萬噸。

3.7 銻材料需求情況

銻主要應用于起動型鉛蓄電池正極板柵合金，低銻合金中銻含量0.75%～3%，高銻合金中銻含量為4%～12%。按起動型鉛蓄電池產(chǎn)量75.60 GWh,正極板柵合金47.23萬噸，銻含量3%測算，銻需求量約1.42萬噸。[18]

據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全球銻探明儲量為150萬噸,其中中國48萬噸，2020年1～11月銻品累計產(chǎn)量為21.20萬噸，同比下降4.12%。據(jù)海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年1～11月累計進口量為41 939.0 t，同比下降26.1%。1～11月累計銻產(chǎn)品出口量為44 699.4 t，同比下降15.1%。

3.8 鋅材料需求情況

據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2021年，我國金屬鋅產(chǎn)量為656.1萬噸，同比增長1.7%。鋅錳電池、氧化銀電池、鋅空氣電池負極采用鋅或氧化鋅，2021年電池行業(yè)金屬鋅推估用量20萬噸，其鋅用量約占鋅消費總量的3%。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計[19]，2021年，我國鋅現(xiàn)貨均價為22 579元/t，同比增長22.1%。

3.9 錫材料需求情況

3.9.1 鉛蓄電池板柵合金用錫量

錫主要應用于鉛蓄電池板柵鉛鈣錫合金，硫酸電解液中添加硫酸亞錫，電池單體極板組裝鑄焊連接條，2020年鉛蓄電池產(chǎn)量227.36 GWh，錫用量約1.63萬噸。2021年鉛蓄電池產(chǎn)量251.87 GWh，錫用量約1.81萬噸。而錫錠價格強勢上漲，對電池產(chǎn)業(yè)影響較大。

3.9.2 太陽能電池用鍍錫銅帶用錫量

光伏組件中電池片串聯(lián)焊接和電池方陣并聯(lián)層疊兩個環(huán)節(jié)需要使用光伏焊帶。目前光伏焊帶以鍍(涂)錫銅帶為主，錫含量約為17%；光伏組件焊帶的使用量在550～800 t/GW，對應不同焊帶類型，鍍層(涂層)的錫含量在60%或63%，光伏用錫量為56～86 t/GW，取中值在70 t/GW。2021年全國太陽能電池產(chǎn)量為234.05 GW，同比增長42.1%，用錫量約1.64萬噸。

3.9.3 錫產(chǎn)量

2020年錫產(chǎn)量達到20.29萬噸，國內(nèi)表觀需求量亦從2014年19.38萬噸增長至2020年21.61萬噸。2021年中國錫錠產(chǎn)量為15.4萬噸，同比增長8.3%，全球占比約42%。2021年我國電池行業(yè)用錫匡算為3.44萬噸，占比約22.31%[20,21]。

據(jù)Mysteel統(tǒng)計，2021年我國全年錫產(chǎn)量16.57萬噸,同比增加13.97%。

ITA數(shù)據(jù)顯示，2021年全球精錫供給量為36.7萬噸，而需求為38.25萬噸。2021全年我國進口精錫4 894 t，同比減少72.4%；出口精錫1.4萬噸，同比增加219.8%;凈出口精錫量9 426 t。

據(jù)上海有色網(wǎng)統(tǒng)計，2020年錫錠產(chǎn)量為15.007 6萬噸，同比增長5.52%。

3.10 儲氫材料材料需求情況

2021年，氫鎳電池推估產(chǎn)量為6.4億只，儲氫材料用量約1.1萬噸。據(jù)中國稀土行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)[12]，2021年稀土儲氫材料產(chǎn)量10 778 t，同比增長16.7%。

3.11 鎘材料需求情況

在安全可靠性要求高，大功率充放電使用環(huán)境，仍需采用鎘鎳電池，例如磁浮列車、地鐵、航空、船舶，以及特殊車輛設備等。2021年，我國鎘鎳電池推估產(chǎn)量為7 863.5萬只，鎘耗用量約2 865.9 t。

3.12 汞材料與無汞化進程

2017-08-16,《關于汞的水俁公約》(公告2017年第38號)正式生效，禁止生產(chǎn)含汞電池(氧化汞原電池及電池組、鋅汞電池、含汞量高于0.000 1%的圓柱型堿錳電池、含汞量高于0.000 5%的扣式堿錳電池)。要求2020年前淘汰含汞電池，對含汞氧化銀電池和含汞鋅空氣電池可豁免。要求15年后應關閉汞礦，禁止新增汞礦開采。

據(jù)企業(yè)調(diào)查，目前，我國堿性鋅錳電池、紙板鋅錳電池、糊式鋅錳電池、氧化銀電池全部實現(xiàn)無汞，因此電池制造基本不人為添加汞材料。

4 結(jié)束語

根據(jù)上述有色金屬電池行業(yè)需求討論與評價，可見電池材料與資源、能源、環(huán)保緊密相關，對電池行業(yè)影響主要有以下幾點。

(1) 金屬材料與化合物是電池主要材料，使用量大，亟待研究解決資源保障問題，亟待建立和完善電池材料供應鏈，保障電池材料供應，穩(wěn)定材料市場價格，促進電池與相關產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

(2) 目前，電池生產(chǎn)企業(yè)多，電池產(chǎn)銷量大，電池價格提升難度大，而金屬材料持續(xù)漲價，提高了電池生產(chǎn)成本，嚴重影響生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益。

(3) 隨著電池產(chǎn)量增加，電池制造過程采用的金屬量也持續(xù)增加，電池生產(chǎn)過程中重金屬污染物產(chǎn)排量隨之增加，亟待加強企業(yè)環(huán)境管理。

(4) 隨著電池制造金屬與化合物材料采用量增長，并廢電池產(chǎn)生量逐年增加，與之相關的污染物排放量也將隨之增加，加強環(huán)境管理迫在眉睫。