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新消息丨新能源車會導致磷礦緊缺嗎？
文 | 劉丁
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能。
(相關資料圖)
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重要。磷屬于不可再生資源，根據美國地質調查局的統(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：
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。
短期內影響不大
新能源車的動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。雖然動力電池電解液所用的六氟磷酸鋰也會消耗磷資源，但其消耗量相比于正極材料來說低很多，因此暫且忽略電解液的影響。根據光大證券研究所測算，每千瓦時磷酸鐵鋰動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%左右的質量是六氟磷酸鋰材料。
2021年前，新能源車市場規(guī)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，中國新能源車銷量猛增157%，根據中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數據，2021年中國磷酸鐵鋰動力電池產量為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)展龍蟒股份有限公司（002312.SZ）得到的數據：1GWh的磷酸鐵鋰動力電池，需要2500噸左右的磷酸鐵鋰正極材料；而生產1噸磷酸鐵鋰需要消耗4.3噸磷礦石（制備過程中剩余的磷資源仍可轉化為磷肥）。
也就是說，2021年中國生產的磷酸鐵鋰動力電池，總計消耗了31.35萬噸磷酸鐵鋰，對應的磷礦石的消耗量為134.8萬噸。
中國2021年磷礦石產量為1.03億噸，新能源車僅消耗了1.3%的磷資源，影響不大。但未來幾年，新能源車銷量將持續(xù)高速增長，而磷酸鐵鋰電池在可見的未來都將是市場主流。
磷酸鐵鋰電池到2030年都將是市場主流
2021年中國新能源汽車銷量為352萬輛，同比增長157%，中國汽車工業(yè)協(xié)會預計2022年將達到550萬輛，同比增長56%以上。據中信證券預測，2025年中國新能源汽車銷量將達到1300萬輛。據中國電動汽車百人會理事長陳清泰預測，2030年中國新能源汽車銷量將超過1500萬輛，比亞迪董事長王傳福則預測2030年中國新能源汽車銷量占比達到70%。
中國汽車市場總銷量規(guī)模已經趨于穩(wěn)定，2019年到2021年均為2600萬輛上下，中國汽車工業(yè)協(xié)會預計2022年銷量規(guī)模為2700萬輛，假設2030年中國汽車總銷量規(guī)模仍為2700萬輛左右，新能源車銷量占比70%意味著銷量將達到1900萬輛左右。
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量的占比已經趨于穩(wěn)定：根據中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數據，其5月、6月的產量占比分別為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)電解質替代目前動力電池所用的液態(tài)電解質，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)模化生產，2030年全固態(tài)電池可實現商業(yè)化應用。
根據日經新聞網報道，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；日產計劃2024年建設全固態(tài)電池的生產線，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憑借成本優(yōu)勢占據市場主流。
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年實現產業(yè)化。
不過，相比起來，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，中期內新能源車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，根據國家統(tǒng)計局的數據，2018年到2021年的中國磷礦石產量分別為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，盡管國內市場對磷的需求會逐步增長，但國內產量卻不會有大的提高。我們預測，2025年到2030年，中國磷礦石產量均在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年中國農用氮磷鉀化肥折純產量分別為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對磷礦石的需求保持不變，那么磷礦石將無法靠國內產量維持供需平衡。
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《全球磷礦資源開發(fā)利用現狀及市場分析》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，同時磷資源富礦越來越少，剩下的大多是貧礦，目前中國生產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。
據美國地質調查局數據，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。
