锂矿开采：新型生产技术如何驱动全球电动汽车革命

行业预计锂的市场需求将从2021年的大约50万吨碳酸锂当量（LCE）飙升至2030年的三四百万吨，但我们认为锂行业有能力提供足够的产品，来满足 锂离子电池行业飞速发展的需求。预计从2021年到储能、空中交通工具等。由于电池容量因其活性材2030年，采用传统制取工艺的锂供应量有望增加 300%以上；此外，直接提锂（DLE）和直接制锂 前置时间造成的波动影响，但这两种技术在增加锂 供应、减少行业碳足迹、降低成本方面潜力巨大。目那么未来是否能有充足的锂来满足一个电动化新前已经公布的DLE和DLP产能占到2030年锂供应 量的约10%，还有一批采用传统制锂技术的项目也在规划之中。 然而，要满足市场的锂需求不是一件简单的事。尽管遭受新冠疫情的冲击，2020年电动汽车的销量仍然增长了约50%，2021年更是翻倍达到大约700万台。激增的电动汽车需求带动锂价在一年内飙升了约550%：2022年3月初，碳酸锂的价格已超过75000美元/吨，氢氧化锂的价格则突破了65000 前的基准情境分析中，2030年的锂需求将达到330万吨，年均复合增长率25%。由于制备锂的前置时间较短，目前已知的2030年锂供应量约为270万吨； 约25%~26%的年增速增至330~380万吨LCE（见图2）。 目前，几乎所有的锂矿开采都集中在澳大利亚、拉丁美洲和中国，2020年的总产量占到全球的98%。一批即将上马的项目很可能带来新的玩家，并将锂矿开采的版图拓展至西欧、东欧、俄罗斯及其他独联体（CIS）国家。这些产能应该足以推动供应量以每年20%的速度增长，到2030年达到270多万吨LCE（见图3）。 面对不断飙涨的需求，世界是否应对未来的锂供应感到担忧？2020年，锂产量略高于41万吨LCE； 2021年突破了54万吨，同比增长32%。在麦肯锡目 各终端用途的锂需求，2015~2030年百万吨碳酸锂当量 虽然供需预测显示短期内将保持供需平衡，但 2030年之前行业可能仍需再上马一批新的产能。 据预测，弥补供应缺口的锂产能有以下几个来源：新兴的常规锂矿开采和盐湖提锂项目、非常规的地 从澳大利亚、智利、中国和阿根廷等老牌产锂国，到墨西哥、加拿大、玻利维亚、美国、乌克兰等新近探 热或油田卤水提锂项目，以及尚未探明的来源项目。明锂矿资源和储量的国家，再到西伯利亚、泰国、同时，DLE和DLP等新技术预计将能提升采收率、英国、秘鲁等通常与锂开采无关的地区，都在进行推高产能。此外，像2018年那样，直运原矿（DSO）常规“白色黄金”矿藏的勘探工作。随着其中一些早也有助于化解短期供应不足的风险（见图4）。期项目的可行性得到验证，我们预计2022年业界 会公布一批新产能，包括一批锂含量介于200到2000 ppm的常规卤水项目，也包括一批硬岩锂资产，品位普遍位于0.4%到1.0%之间（见图5）。 DLE技术前景光明，目前考虑采用该技术的不仅包括非常规提锂企业，也有一直以来聚焦“典型”卤水提锂资产的企业。DLE的潜在优势包括： —消除或降低蒸发池的碳足迹 —生产用时比传统卤水提锂法更短 类概念得到验证，全球锂业版图上会出现更多地热—将采收率从40%左右提高到80%以上卤水提锂项目。部分整车厂和汽车企业已经开始试 水技术要求稍低的地热锂项目。例如，雷诺集团、Stellantis和通用汽车都已在欧洲和北美签订一批地热卤水提锂项目的战略合作和承购协议。 —淡水使用量更低，这对于在缺水地区采矿是决定性的因素 —相比传统卤水提锂工艺，萃取剂使用量更低，产品纯度更高（镁、钙、硼等杂质较少） 地热或油田卤水提锂项目要成为可靠的锂供应源，（见图6）。 须有一套经过验证的DLE工艺。目前一些企业正在对各种DLE工艺进行测试。虽然方法各异，但概念都是相同的：利用吸附法、离子交换法、膜分离法或溶剂萃取法，让卤水流经某种锂吸附材料，再经淋洗剂脱析出碳酸锂或氢氧化锂。 提锂技术 与DLE类似，DLP技术采用聚合物吸附金属锂，然后将锂提取出来置入电解管，制成最终的锂产品。如果能成功，这一制锂工艺有望对供应产生重大影响。 锂离子电池能否回收，已成为一个人们普遍关心的问题。乘用车电池的预期寿命为10到15年，加上储能行业有利用废弃电动汽车电池的可行性，在本世纪第二个十年期间，电池回收利用率有望提升，但达不到颠覆现有格局的程度。通过不同回收工艺，废弃电池中的锂回收率将介于0到80%之间。到2030年，再生锂有望在总产量中占到略高于6%的份额（见图7）。 万一产能部署延迟，还有一个办法可以弥补短期供应不足的风险，那就是向市场供应直运原矿（DSO）。 低品位的锂辉石精矿只需很短的前置时间（棕地项目仅需不到一年）就可投放到市场，由此带来的销售额有助于建设大规模的锂辉石加工厂。精炼DSO的成本更高，挑战也更大，但2018年的情况向我们展示了该方案的可能性。彼时面对昂贵的价格和供应短缺的市场环境，中国精炼厂直接从澳大利亚进口氧化锂含量不足1.5%（锂含量仅0.7%）的低品位锂辉石精矿，满足了市场需求。