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新能源車會導致磷礦緊缺嗎?

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

2021年以來,新能源車銷量快速增長,對上游原材料的需求大幅提升。在新能源車所需的原材料當中,磷資源引人關注。

磷資源的開發(fā)熱度近幾個月突然提高,多家磷化工企業(yè)宣布要切入新能源車供應鏈,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71%的磷礦石用于制作化肥,磷資源對中國糧食安全至關重要。磷屬于不可再生資源,根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)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采1億噸左右的速度,僅夠開采30年。

那么,新能源車帶來的磷資源消耗,是否會導致中國磷礦緊缺呢?

我們測算發(fā)現(xiàn):

近期新能源車消耗的磷資源有限,但隨著新能源車銷量不斷提升,將逐步打破磷資源的供需平衡。

到2030年,新能源車消耗的磷礦資源將占全國總消費量9.5%左右。

隨著基礎儲量下降和磷礦石品位下降,靠國內(nèi)磷資源滿足市場需求難度越來越大,對外依存度將逐步上升。

新能源車的動力電池存在多種技術路線,互相競爭、此消彼長,但磷酸鐵鋰電池在2030年之前,依然能憑借成本、性能占據(jù)市場主導地位。

從目前主流的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池來看,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,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占比持續(xù)提升,其產(chǎn)量增長速度也超過新能源車市場增速。

中國磷酸鐵鋰動力電池產(chǎn)量在2021年同比增加267.7%,2022年上半年同比增加226.8%,同期,中國新能源車銷量同比增速分別為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100%,高于2022年中國新能源汽車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市場保持同步。這是因為磷酸鐵鋰電池無法完全取代三元鋰電池,許多高端車型、追求性能的車型仍然選擇采用三元鋰電池。

2022年5月開始,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)中國汽車動力電池產(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)替代目前動力電池所用的液態(tài)電解質(zhì),可提升動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)電池的技術路線尚不清晰,很難預測其對于磷資源的需求。

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

根據(jù)日經(jīng)新聞網(wǎng)報道,豐田是2020年到2022年公開固態(tài)電池相關專利最多的企業(yè),豐田計劃2025年之前推出配備全固態(tài)電池的混合動力汽車;日產(chǎn)計劃2024年建設全固態(tài)電池的生產(chǎn)線,2028年之前推出全固態(tài)電池的純電動汽車。

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,磷酸鐵鋰電池仍能夠在很長一段時間內(nèi)憑借成本優(yōu)勢占據(jù)市場主流。

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路線,分別采用:

1. 層狀過渡金屬氧化物,主要應用鈉、銅、鐵、錳資源;

2. 普魯士藍類似物,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,技術路線尚不清晰,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年寧德時代發(fā)布其第一代鈉離子電池,但寧德時代在投資者互動平臺上表示,目前其鈉離子電池仍在推進當中,公司致力于在2023年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

不過,相比起來,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能、電動兩輪車、小型電動車的應用場景,而中大型新能源車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)新能源車對磷資源的需求將逐年遞增,2025年之后,國內(nèi)的磷礦石將逐漸開始供不應求。

2030年新能源車磷資源消耗量將升至9.5%

從供應來看,根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù),2018年到2021年的中國磷礦石產(chǎn)量分別為9632.6萬噸、9332.4萬噸、8893.3萬噸、10289.9萬噸。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,和打擊非法開采、提高環(huán)保要求監(jiān)管實操,盡管國內(nèi)市場對磷的需求會逐步增長,但國內(nèi)產(chǎn)量卻不會有大的提高。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。

從需求來看,中國磷礦石70%以上用于制作化肥。2018年到2021年中國農(nóng)用氮磷鉀化肥折純產(chǎn)量分別為5459.6萬噸、5624.9萬噸、5395.8萬噸、5446萬噸,變化不大。

但銷量不斷提升的新能源車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)量增長速度與新能源車增長速度保持一致的預測,則2025年中國磷酸鐵鋰動力電池產(chǎn)量將達到616.2GWh,消耗磷礦石662.4萬噸;2030年中國磷酸鐵鋰動力電池產(chǎn)量將達到885.2GWh,消耗磷礦石951.6萬噸。

也就是說,到2025年,新能源車消耗的磷資源占比將達6.6%,2030年將達9.5%。如果磷肥和其他領域?qū)α椎V石的需求保持不變,那么磷礦石將無法靠國內(nèi)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,未來磷礦石的供應難度也將增加。

根據(jù)《全球磷礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及市場分析》里的數(shù)據(jù),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,同時磷資源富礦越來越少,剩下的大多是貧礦,目前中國生產(chǎn)過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。

這意味著中國磷資源的對外依存度將逐步升高。

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù),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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