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新能源車(chē)會(huì )導致磷礦緊缺嗎?


短期內影響不大,2025年之后,國內的磷礦石將開(kāi)始供不應求,對外依存度將逐漸升高

2021年以來(lái),新能源車(chē)銷(xiāo)量快速增長(cháng),對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)供應鏈,投資興建磷酸鐵鋰產(chǎn)能。

根據百川盈孚數據,2021年中國71%的磷礦石用于制作化肥,磷資源對中國糧食安全至關(guān)重要。磷屬于不可再生資源,根據美國地質(zhì)調查局的統計,2021年中國磷礦石基礎儲量為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 )導致中國磷礦緊缺呢?

我們測算發(fā)現:

近期新能源車(chē)消耗的磷資源有限,但隨著(zhù)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總消費量9.5%左右。

隨著(zhù)基礎儲量下降和磷礦石品位下降,靠國內磷資源滿(mǎn)足市場(chǎng)需求難度越來(lái)越大,對外依存度將逐步上升。

短期內影響不大

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。根據光大證券研究所測算,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%以上是有機溶劑,僅有10%左右的質(zhì)量是六氟磷酸鋰材料。

2021年前,新能源車(chē)市場(chǎng)規模不大,消耗的磷資源也有限,2020年僅占全國磷礦總消費的0.41%。

2021年,中國新能源車(chē)銷(xiāo)量猛增157%,根據中國汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)盟的數據,2021年中國磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量為125.4GWh。

根據從湖北興化工發(fā)集團股份有限公司(600141.SH)、四川發(fā)展龍***股份有限公司(002312.SZ)得到的數據: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化為磷肥)。

也就是說(shuō),2021年中國生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池,總計消耗了31.35萬(wàn)噸磷酸鐵鋰,對應的磷礦石的消耗量為134.8萬(wàn)噸。

中國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)量將持續高速增長(cháng),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年中國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為352萬(wàn)輛,同比增長(cháng)157%,中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )預計2022年將達到550萬(wàn)輛,同比增長(cháng)56%以上。據中信證券預測,2025年中國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將達到1300萬(wàn)輛。據中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )理事長(cháng)陳清泰預測,2030年中國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)1500萬(wàn)輛,比亞迪董事長(cháng)王傳福則預測2030年中國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比達到70%。

中國汽車(chē)市場(chǎng)總銷(xiāo)量規模已經(jīng)趨于穩定,2019年到2021年均為2600萬(wàn)輛上下,中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )預計2022年銷(xiāo)量規模為2700萬(wàn)輛,假設2030年中國汽車(chē)總銷(xiāo)量規模仍為2700萬(wàn)輛左右,新能源車(chē)銷(xiāo)量占比70%意味著(zhù)銷(xiāo)量將達到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(xiàn),互相競爭、此消彼長(cháng),但磷酸鐵鋰電池在2030年之前,依然能憑借成本、性能占據市場(chǎng)主導地位。

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)占比持續提升,其產(chǎn)量增長(cháng)速度也超過(guò)新能源車(chē)市場(chǎng)增速。

中國磷酸鐵鋰動(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,中國新能源車(chē)銷(xiāo)量同比增速分別為157%和120%。

因此,我們預測中國磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量在2022年同比增長(cháng)100%,高于2022年中國新能源汽車(chē)56%的同比增速。2022年上半年,中國磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量為123.2GWh,全年預計可達250.8GWh。

2023年到2030年,我們預測磷酸鐵鋰電池的增速與新能源車(chē)市場(chǎng)保持同步。這是因為磷酸鐵鋰電池無(wú)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)趨于穩定:根據中國汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)盟的數據,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)也將面對鈉電池、固態(tài)電池的競爭。

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(xiàn)尚不清晰,很難預測其對于磷資源的需求。

全固態(tài)電池的大規模商用還有很長(cháng)的路要走。其技術(shù)難度大、成本高,光大證券預計固態(tài)電池2025年可規?;a(chǎn),2030年全固態(tài)電池可實(shí)現商業(yè)化應用。

根據日經(jīng)新聞網(wǎng)報道,豐田是2020年到2022年公開(kāi)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利最多的企業(yè),豐田計劃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)計劃2024年建設全固態(tài)電池的生產(chǎn)線(xiàn),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(cháng)一段時(shí)間內憑借成本優(yōu)勢占據市場(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、儲備豐富,使鈉離子電池具備極大的成本優(yōu)勢。

鈉離子電池的正極材料主要有三種技術(shù)路線(xiàn),分別采用:

1. 層狀過(guò)渡金屬氧化物,主要應用鈉、銅、鐵、錳資源;

2. 普魯士藍類(lèi)似物,主要應用鈉、錳、鐵、鈷資源;

3. 聚陰離子化合物,主要應用鈉和氟磷酸鹽資源。

鈉離子電池目前處于產(chǎn)業(yè)化初期,技術(shù)路線(xiàn)尚不清晰,很難預測其對于磷資源需求的影響。

2017年中國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)平臺上表示,目前其鈉離子電池仍在推進(jìn)當中,公司致力于在2023年實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。

不過(guò),相比起來(lái),鈉離子半徑大于鋰離子,相同空間內能容納的鈉離子數量少于鋰離子,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能、電動(dòng)兩輪車(chē)、小型電動(dòng)車(chē)的應用場(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(guān)察。

這意味著(zhù),中期內新能源車(chē)對磷資源的需求將逐年遞增,2025年之后,國內的磷礦石將逐漸開(kāi)始供不應求。

2030年新能源車(chē)磷資源消耗量將升至9.5%

從供應來(lái)看,根據國家統計局的數據,2018年到2021年的中國磷礦石產(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不可再生資源的政策導向,和打擊非法開(kāi)采、提高環(huán)保要求監管實(shí)操,盡管?chē)鴥仁袌?chǎng)對磷的需求會(huì )逐步增長(cháng),但國內產(chǎn)量卻不會(huì )有大的提高。我們預測,2025年到2030年,中國磷礦石產(chǎn)量均在1億噸上下波動(dòng)。

從需求來(lái)看,中國磷礦石70%以上用于制作化肥。2018年到2021年中國農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(cháng)速度與新能源車(chē)增長(cháng)速度保持一致的預測,則2025年中國磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量將達到616.2GWh,消耗磷礦石662.4萬(wàn)噸;2030年中國磷酸鐵鋰動(dòng)力電池產(chǎn)量將達到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6.6%,2030年將達9.5%。如果磷肥和其他領(lǐng)域對磷礦石的需求保持不變,那么磷礦石將無(wú)法靠國內產(chǎn)量維持供需平衡。

另外,中國磷資源基礎儲量逐漸降低,品位逐漸下降,未來(lái)磷礦石的供應難度也將增加。

根據《全球磷礦資源開(kāi)發(fā)利用現狀及市場(chǎng)分析》里的數據,中國的磷礦石基礎儲量已從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(zhù)中國磷資源的對外依存度將逐步升高。

據美國地質(zhì)調查局數據,2021年,全球磷礦資源儲量約為685億噸。摩洛哥擁有磷礦資源500億噸,儲量占全球73%;中國儲量32億噸,儲量占全球4.7%,位居第二。

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