全球实现净零排放需要20亿辆电动汽车。但制造所有这些电池,锂够吗?

Electric vehicle using a lithium battery being charged.
Global lithium supplies are under strain as demand for electric vehicles rises.Image: Unsplash/CHUTTERSNAP
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  • 锂是电动汽车(EV)电池的关键组成部分之一,但随着电动汽车需求增长,全球供应正承受压力。

  • 国际能源署(IEA)表示,到2025年全球可能面临锂短缺;瑞士信贷则认为,2020年至2025年间需求可能增至三倍,这意味着“供应将捉襟见肘”。

  • IEA表示,到2050年,全球道路上需要有约20亿辆电动汽车,才能实现净零排放;但去年销量仅为660万辆,而且一些汽车制造商已经售罄电动汽车。

  • 锂供应面临的挑战不仅来自需求激增,也因为资源集中在少数地区,而且目前一半以上的产量来自水资源压力较大的地区。

  • 未来电池或制造方法的发展最终可能缓解部分锂短缺问题。

什么东西质地柔软、呈银白色,还可能让全球绿色转型更加困难?

这听起来或许像个笑话的开头,但绝对不是。问题的答案是锂,而对全球而言,坏消息是,锂的储量可能远不足以为人们想要、也需要的所有电动汽车(EV)电池提供动力。

锂是一种被称为“白色黄金”的有色金属,也是电动汽车电池的关键组成部分之一,与镍和钴并列。但电动汽车需求不断增长,正令全球锂供应承压。

2021年,全球电动汽车购买量跃升至660万辆,高于前一年的300万辆;据国际能源署(IEA)称,这意味着电动汽车占市场的9%。它们贡献了全球汽车销量的全部增幅,全球汽车销量去年升至6670万辆,高于2020年的6380万辆。这意味着非电动汽车销量减少了70万辆。

预计本十年内,汽油车和柴油车销量将迅速下滑。Image: Statista

预计未来十年汽油车和柴油车销量下滑速度还会更快,因为越来越多国家承诺逐步淘汰这类汽车。在去年的COP26气候谈判上,30个政府表示将于2040年前停止销售新的汽油车和柴油车车型。

许多国家正在逐步停止销售新的汽油车和柴油车。Image: IEA

一辆电动汽车需要多少锂?

一辆电动汽车所用的锂离子电池组中,约含8千克(kg)锂,据美国能源部科学与工程研究中心阿贡国家实验室的数据。

去年全球锂产量共计10万吨(9070万千克);据美国地质调查局称,全球储量约为2200万吨(200亿千克)。

将锂产量除以每块电池所需的锂量可知,去年开采的锂足以制造略少于1140万块电动汽车电池。电动汽车年购买量可能很快就会达到这一水平:据IEA数据,第一季度销量同比增长75%,达到200万辆。

锂需求可能很快超过供应。Image: Statista

用同样的计算方法可知,全球储量足以生产略少于25亿块电池。IEA《2050年净零排放路线图》指出,到2050年,全球道路上需要有20亿辆纯电动、插电式混合动力和燃料电池轻型汽车,才能实现净零排放。

然而,全球并非所有锂都能用于电动汽车电池。锂还用于笔记本电脑、手机等各类产品的电池,也用于制造飞机、火车和自行车。

锂矿开采:潜在隐患

从理论上讲,全球锂储量足以满足预期的需求增长。然而,这一判断的前提是所有储量都能投入生产,而且都达到电池用锂的质量要求;而这不太可能。

“只有少数几家公司能够生产高质量、高纯度的锂化学品,”IEA表示。“虽然已有多个扩产项目计划推进,但其产能能以多快的速度投产仍是个问号。”

2010年至2019年间投产的锂矿,开发平均耗时16.5年,据IEA报告《关键矿产在清洁能源转型中的作用》称。麦肯锡估计,超过80%的采矿项目都未能按期完工。

IEA表示,全球可能在2025年前面临锂短缺。而瑞士信贷称,锂需求可能增至三倍,发生在2020年至2025年间,这意味着“供应将捉襟见肘”。

据路透社报道,倡议组织“交通与环境”表示,现有锂仅够生产最多1400万辆2023年电动汽车。鉴于下图所示的电动汽车销量走势,许多潜在买家可能会买不到车。

2021年电动汽车销量增长了108%。Image: EVvolumes.com

“无论谁来扩产、谁来交付,地球上的锂都根本不够用,锂就是不够,”Lake Resources董事长Stuart Crow对《金融时报》表示。“汽车制造商开始意识到,电池制造商或许无法按需供货。”

全球第二大汽车制造商大众汽车已经售罄2022年电动汽车,市场涵盖美国和欧洲。福特E-Transit厢式车也已售罄,甚至在生产开始之前。

锂供应承压

要将锂从地下开采出来并用于全球电动汽车,另一个潜在障碍是这些资源集中在少数地区。

“中国基本掌握了电动汽车和锂离子电池整个供应链的70%至80%,”Lake Resources的Stuart Crow对《金融时报》表示。IEA估计,中国占全球锂化学品产量的60%,并称中国占氢氧化锂产量的80%。“五家大型企业掌握全球四分之三的产能,”报告称。

据美国地质调查局称,2021年澳大利亚的锂产量最高,但智利拥有全球最大的锂储量。这个南美国家是所谓“锂三角”的一部分,该地区还包括阿根廷和玻利维亚。据美国地质调查局2021年《矿产品概要》,地球上略少于60%的锂资源分布在这三个国家。《矿产品概要》。

然而,锂的开采需要大量用水,由此引发水资源压力问题——也就是某地区的水资源不足以满足其需求。

这尤其令人担忧,因为许多锂资源位于容易干旱的地区,例如南美洲和澳大利亚。据报道,玻利维亚圣克里斯托瓦尔矿每天用水5万升;而智利的锂矿企业被指控耗竭重要水源。

IEA表示,目前一半以上的锂产量来自水资源压力较大的地区。“澳大利亚、中国和非洲等几个主要产区也面临极端高温或洪水,这给确保供应可靠且可持续带来了更大挑战,”报告补充道。

塞尔维亚今年撤销了一座锂矿的许可证,原因是当地发生大规模抗议。示威者称,矿址会污染水源并对当地景观造成不可逆转的破坏。

创新与回收

电动汽车市场仍相对新兴,这意味着电池或制造方法未来可能继续发展,从而缓解潜在的锂短缺。

IEA在《关键矿产在清洁能源转型中的作用》中表示:“直接提锂,或从废物流和低品位矿石中提升金属回收率等新兴技术,有望大幅改变未来供应量。”

IEA还表示,2030年后,达到初始使用寿命终点的废旧电动汽车电池数量预计将大幅增加。报告称,到2040年,回收这些电池可使锂供应需求减少约十分之一。

世界经济论坛在其报告《2030年可持续电池价值链愿景》中也作出了类似预测。“在基准情景下,预计2030年将回收约54%的报废电池,”报告称,并补充说,这可以满足当年电池生产所用原材料需求的7%。

新兴的二手电动汽车市场也可能缓解部分供应问题。中国正积极尝试发展二手车市场,彭博社报道称,这类汽车的销量在2017年至2020年间几乎翻了一番,达到4.7万辆。

英国1月至3月的二手电动汽车销量同比增长了一倍多,达到14,586辆。与中国的情况一样,这个数字并不算大,但如果新电动汽车销量能够继续加速增长,二手车销量也必然会随之增长。

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