新能源車(chē)會(huì)導(dǎo)致磷礦緊缺嗎？

劉丁

2021年以來(lái)，新能源車(chē)銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)，對(duì)上游原材料的需求大幅提升。在新能源車(chē)所需的原材料當(dāng)中，磷資源引人關(guān)注。

磷資源的開(kāi)發(fā)熱度近幾個(gè)月突然提高，多家磷化工企業(yè)宣布要切入新能源車(chē)供應(yīng)鏈，投資興建磷酸鐵鋰產(chǎn)能。

根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)71%的磷礦石用于制作化肥，磷資源對(duì)中國(guó)糧食安全至關(guān)重要。磷屬于不可再生資源，根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)磷礦石基礎(chǔ)儲(chǔ)量為32億噸，按照目前平均每年開(kāi)采1億噸左右的速度，僅夠開(kāi)采30年。

那么，新能源車(chē)帶來(lái)的磷資源消耗，是否會(huì)導(dǎo)致中國(guó)磷礦緊缺呢？

我們測(cè)算發(fā)現(xiàn)：近期新能源車(chē)消耗的磷資源有限，但隨著新能源車(chē)銷(xiāo)量不斷提升，將逐步打破磷資源的供需平衡。到2030年，新能源車(chē)消耗的磷礦資源將占全國(guó)總消費(fèi)量9.5%左右。隨著基礎(chǔ)儲(chǔ)量下降和磷礦石品位下降，靠國(guó)內(nèi)磷資源滿足市場(chǎng)需求難度越來(lái)越大，對(duì)外依存度將逐步上升。

短期內(nèi)影響不大

新能源車(chē)的動(dòng)力電池目前主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

磷資源主要消耗在磷酸鐵鋰電池的正極材料磷酸鐵鋰上。雖然動(dòng)力電池電解液所用的六氟磷酸鋰也會(huì)消耗磷資源，但其消耗量相比于正極材料來(lái)說(shuō)低很多，因此暫且忽略電解液的影響。根據(jù)光大證券研究所測(cè)算，每千瓦時(shí)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池需要正極材料2121克，需要電解液0.73升，電解液中80%以上是有機(jī)溶劑，僅有10%左右的質(zhì)量是六氟磷酸鋰材料。

圖：中國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池每月產(chǎn)量

單位：兆瓦時(shí)資料來(lái)源：中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。制圖：顏斌

2021年前，新能源車(chē)市場(chǎng)規(guī)模不大，消耗的磷資源也有限，2020年僅占全國(guó)磷礦總消費(fèi)的0.41%。2021年，中國(guó)新能源車(chē)銷(xiāo)量猛增157%，根據(jù)中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量為125.4GWh。

根據(jù)從湖北興化工發(fā)集團(tuán)股份有限公司（600141.SH）、四川發(fā)展龍蟒股份有限公司（002312.SZ）得到的數(shù)據(jù)：1GWh的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，需要2500噸左右的磷酸鐵鋰正極材料;而生產(chǎn)1噸磷酸鐵鋰需要消耗4.3噸磷礦石（制備過(guò)程中剩余的磷資源仍可轉(zhuǎn)化為磷肥）。

也就是說(shuō)，2021年中國(guó)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，總計(jì)消耗了31.35萬(wàn)噸磷酸鐵鋰，對(duì)應(yīng)的磷礦石的消耗量為134.8萬(wàn)噸。

中國(guó)2021年磷礦石產(chǎn)量為1.03億噸，新能源車(chē)僅消耗了1.3%的磷資源，影響不大。但未來(lái)幾年，新能源車(chē)銷(xiāo)量將持續(xù)高速增長(zhǎng)，而磷酸鐵鋰電池在可見(jiàn)的未來(lái)都將是市場(chǎng)主流。

磷酸鐵鋰電池到2030年都將是市場(chǎng)主流

2021年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為352萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)157%，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到550萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)56%以上。據(jù)中信證券預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將達(dá)到1300萬(wàn)輛。據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)理事長(zhǎng)陳清泰預(yù)測(cè)，2030年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)1500萬(wàn)輛，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福則預(yù)測(cè)2030年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)到70%。

中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)總銷(xiāo)量規(guī)模已經(jīng)趨于穩(wěn)定，2019年到2021年均為2600萬(wàn)輛上下，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2022年銷(xiāo)量規(guī)模為2700萬(wàn)輛，假設(shè)2030年中國(guó)汽車(chē)總銷(xiāo)量規(guī)模仍為2700萬(wàn)輛左右，新能源車(chē)銷(xiāo)量占比70%意味著銷(xiāo)量將達(dá)到1900萬(wàn)輛左右。

新能源車(chē)的動(dòng)力電池存在多種技術(shù)路線，互相競(jìng)爭(zhēng)、此消彼長(zhǎng)，但磷酸鐵鋰電池在2030年之前，依然能憑借成本、性能占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

從目前主流的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池來(lái)看，磷酸鐵鋰電池占比已反超三元鋰電池。2020年全年、2021年全年、2022年上半年，磷酸鐵鋰占中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)量分別為41%、57%、60%，而三元鋰電池占比則不斷下降，分別為58%、43%、40%。

磷酸鐵鋰電池成本低，安全性好，但能量密度低，三元鋰電池能量密度高，但需要用到鈷、鎳等金屬，因此成本更高。

2020年以來(lái)，比亞迪發(fā)布了磷酸鐵鋰刀片電池，提升了磷酸鐵鋰電池的能量密度，磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)占比持續(xù)提升，其產(chǎn)量增長(zhǎng)速度也超過(guò)新能源車(chē)市場(chǎng)增速。

表1：部分磷化工企業(yè)磷酸鐵、磷酸鐵鋰產(chǎn)能規(guī)劃

資料來(lái)源：公司公告

中國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量在2021年同比增加267.7%，2022年上半年同比增加226.8%，同期，中國(guó)新能源車(chē)銷(xiāo)量同比增速分別為157%和120%。

因此，我們預(yù)測(cè)中國(guó)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量在2022年同比增長(zhǎng)100%，高于2022年中國(guó)新能源汽車(chē)56%的同比增速。2022年上半年，中國(guó)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量為123.2GWh，全年預(yù)計(jì)可達(dá)250.8GWh。

2023年到2030年，我們預(yù)測(cè)磷酸鐵鋰電池的增速與新能源車(chē)市場(chǎng)保持同步。這是因?yàn)榱姿徼F鋰電池?zé)o法完全取代三元鋰電池，許多高端車(chē)型、追求性能的車(chē)型仍然選擇采用三元鋰電池。

2022年5月開(kāi)始，磷酸鐵鋰電池月度產(chǎn)量的占比已經(jīng)趨于穩(wěn)定：根據(jù)中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，其5月、6月的產(chǎn)量占比分別為54%和56%，比1月-4月的63%、63%、60%、64%明顯下降。

磷酸鐵鋰電池未來(lái)也將面對(duì)鈉電池、固態(tài)電池的競(jìng)爭(zhēng)。

全固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)替代目前動(dòng)力電池所用的液態(tài)電解質(zhì)，可提升動(dòng)力電池的能量密度和安全性。固態(tài)電池的核心是電解質(zhì)材料，而其正極材料可以選用磷酸鐵鋰，也可以選用三元材料，但目前固態(tài)電池的技術(shù)路線尚不清晰，很難預(yù)測(cè)其對(duì)于磷資源的需求。

全固態(tài)電池的大規(guī)模商用還有很長(zhǎng)的路要走。其技術(shù)難度大、成本高，光大證券預(yù)計(jì)固態(tài)電池2025年可規(guī)?；a(chǎn)，2030年全固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)日經(jīng)新聞網(wǎng)報(bào)道，豐田是2020年到2022年公開(kāi)固態(tài)電池相關(guān)專利最多的企業(yè)，豐田計(jì)劃2025年之前推出配備全固態(tài)電池的混合動(dòng)力汽車(chē);日產(chǎn)計(jì)劃2024年建設(shè)全固態(tài)電池的生產(chǎn)線，2028年之前推出全固態(tài)電池的純電動(dòng)汽車(chē)。

全固態(tài)電池能否降低成本是其大規(guī)模商業(yè)化的前提，相比起來(lái)，磷酸鐵鋰電池仍能夠在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)憑借成本優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)主流。

鈉離子電池使用鈉資源作為正極材料，替代目前主流的三元材料和磷酸鐵鋰材料，由于鈉資源的價(jià)格低廉、儲(chǔ)備豐富，使鈉離子電池具備極大的成本優(yōu)勢(shì)。

鈉離子電池的正極材料主要有三種技術(shù)路線，分別采用：1.層狀過(guò)渡金屬氧化物，主要應(yīng)用鈉、銅、鐵、錳資源;2.普魯士藍(lán)類似物，主要應(yīng)用鈉、錳、鐵、鈷資源;3.聚陰離子化合物，主要應(yīng)用鈉和氟磷酸鹽資源。

表2：新能源車(chē)磷礦石消耗預(yù)測(cè)（2022年-2030年）

注：紅色標(biāo)記為假設(shè)值。資料來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟

鈉離子電池目前處于產(chǎn)業(yè)化初期，技術(shù)路線尚不清晰，很難預(yù)測(cè)其對(duì)于磷資源需求的影響。

2017年中國(guó)第一家鈉離子電池生產(chǎn)商中科海鈉成立，2021年寧德時(shí)代發(fā)布其第一代鈉離子電池，但寧德時(shí)代在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，目前其鈉離子電池仍在推進(jìn)當(dāng)中，公司致力于在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

不過(guò)，相比起來(lái)，鈉離子半徑大于鋰離子，相同空間內(nèi)能容納的鈉離子數(shù)量少于鋰離子，這就決定了鈉離子電池的能量密度不如鋰離子電池，所以，鈉離子電池更適用于儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車(chē)、小型電動(dòng)車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景，而中大型新能源車(chē)還是需要鋰離子電池，否則將面臨里程焦慮。

另外，鈉離子電池仍然需要用錳、鈷材料，其大規(guī)模商業(yè)化之后的成本尚不確定，是否真的能比磷酸鐵鋰電池便宜很多，還需要觀察。

這意味著，中期內(nèi)新能源車(chē)對(duì)磷資源的需求將逐年遞增，2025年之后，國(guó)內(nèi)的磷礦石將逐漸開(kāi)始供不應(yīng)求。

2030年新能源車(chē)磷資源消耗量將升至9.5%

從供應(yīng)來(lái)看，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2018年到2021年的中國(guó)磷礦石產(chǎn)量分別為9632.6萬(wàn)噸、9332.4萬(wàn)噸、8893.3萬(wàn)噸、10289.9萬(wàn)噸。鑒于2017年之后湖北、貴州、四川等磷礦資源大省保護(hù)不可再生資源的政策導(dǎo)向，和打擊非法開(kāi)采、提高環(huán)保要求監(jiān)管實(shí)操，盡管?chē)?guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)磷的需求會(huì)逐步增長(zhǎng)，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)量卻不會(huì)有大的提高。我們預(yù)測(cè)，2025年到2030年，中國(guó)磷礦石產(chǎn)量均在1億噸上下波動(dòng)。

從需求來(lái)看，中國(guó)磷礦石70%以上用于制作化肥。2018年到2021年中國(guó)農(nóng)用氮磷鉀化肥折純產(chǎn)量分別為5459.6萬(wàn)噸、5624.9萬(wàn)噸、5395.8萬(wàn)噸、5446萬(wàn)噸，變化不大。

但銷(xiāo)量不斷提升的新能源車(chē)將消耗更多的磷礦石，逐漸打破目前的供需平衡。

按照磷酸鐵鋰電池在2023年到2030年的產(chǎn)量增長(zhǎng)速度與新能源車(chē)增長(zhǎng)速度保持一致的預(yù)測(cè)，則2025年中國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量將達(dá)到616.2GWh，消耗磷礦石662.4萬(wàn)噸;2030年中國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量將達(dá)到885.2GWh，消耗磷礦石951.6萬(wàn)噸。

也就是說(shuō)，到2025年，新能源車(chē)消耗的磷資源占比將達(dá)6.6%，2030年將達(dá)9.5%。如果磷肥和其他領(lǐng)域?qū)α椎V石的需求保持不變，那么磷礦石將無(wú)法靠國(guó)內(nèi)產(chǎn)量維持供需平衡。

另外，中國(guó)磷資源基礎(chǔ)儲(chǔ)量逐漸降低，品位逐漸下降，未來(lái)磷礦石的供應(yīng)難度也將增加。

根據(jù)《全球磷礦資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析》里的數(shù)據(jù)，中國(guó)的磷礦石基礎(chǔ)儲(chǔ)量已從2002年的40.5億噸下降到2016年的32.4億噸，同時(shí)磷資源富礦越來(lái)越少，剩下的大多是貧礦，目前中國(guó)生產(chǎn)過(guò)程中所用到的磷礦石平均品位為19.4%，低于全球平均20%的水平。

這意味著中國(guó)磷資源的對(duì)外依存度將逐步升高。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年，全球磷礦資源儲(chǔ)量約為685億噸。摩洛哥擁有磷礦資源500億噸，儲(chǔ)量占全球73%;中國(guó)儲(chǔ)量32億噸，儲(chǔ)量占全球4.7%，位居第二。

（作者為《財(cái)經(jīng)》研究員;編輯：馬克）

《財(cái)經(jīng)》產(chǎn)業(yè)研究中心聚焦資本市場(chǎng)，研討公司成敗、探究行業(yè)興衰，發(fā)現(xiàn)價(jià)值，警示風(fēng)險(xiǎn)