替代者們已上路！鈷同學究竟還能「得寵」多久？

07-08

替代者們已上路！鈷同學究竟還能「得寵」多久？

寫在前面：幾百年前，在德國薩克森州有一個規模很大的礦床開採中心，大批的礦工聚集於此。原本平常的採礦作業因為一次事故變得不平凡，礦工們因二氧化硫、砷等毒氣中毒，以致提煉金屬工作不得不終止。可笑的是，這次事故讓那些終日迷信的人振振有詞，他們認為是有「地下惡魔」在作祟。若干年後，人們發現導致這次事故的「禍首」並非惡魔，而是輝鈷礦，一種含鈷的藍色礦石，中世紀在歐洲被稱為kobalt。

當初中毒的礦工沒有白白奉獻，他們用自己的身體告知世人鈷的存在，這才有了後來鋰電池的廣泛應用。被稱為「惡魔」的鈷如今可是香餑餑，其是鋰電池中不可或缺的金屬元素。於是我們看到全球鈷價在持續走高，儲量則在日益減少。不過，人類的聰明不在於發現，而在於利用且不依賴。種種跡象表明，鈷同學的「得寵」只是暫時的，它的替代品似乎不再遙遠。究其原委，我們還要從元素周期表說起...

鈷在動力電池中扮演著什麼樣的角色？

鈷在這個讓我們又愛又恨的元素周期表裡序數是27，屬於小金屬，具有鐵磁性，可貴的是其化學特性比較穩定，在常溫下不會與水和空氣發生反應。格?布蘭特(G.Brandt)，瑞典人，他在1753年從輝鈷礦中分離出淺玫色的灰色金屬，從而被認為是鈷的發現者，把鈷定位金屬元素和列入元素周期表裡的人則分別是瑞典化學家伯格曼和拉瓦錫。

關於鈷的使用，從古至今一直沒有停過。古希臘人和古羅馬人曾經利用它製造有色玻璃，中國唐朝彩色瓷器上的藍色也是鈷的傑作。後來到了20世紀，鈷及其合金在多個工業領域得到使用，比如機械、化工、航空航天等，我們熟知的一些催化劑、乾燥劑、顏料、燃料等也是鈷以化合物的形式呈現出來的。可以說，如今的鈷已成為一種非常重要的戰略金屬。

扯了這麼些有的沒的，該切入正題了，也就是鋰電池。新能源車順利度過起步期後，如今在技術上雖談不上成熟，但已經有了清晰的發展方向，在安全的基礎上最大限度提升續航里程成為重中之重。於是我們看到，比亞迪為了提升續航里程棄用了磷酸鐵鋰，轉而採用三元鋰電池。

在這片新的土壤下，鈷成為了決定性因素，至少目前看是這樣。為何這麼說？

三元鋰電池大體分為兩類，一類是特斯拉使用的鎳鈷鋰（NCA），另外一種是日產、寶馬等使用的鎳鈷錳（NCM），但無論是哪種，鈷在其中起到了提升電池能量密度的重要作用。對於動力電池來說，此前鎳的比例並未得到特別的關注，這也給了鈷進一步「得寵」的機會。

為何它讓人又愛又恨？

然而事情的發展遠沒這麼簡單！全球而言，鈷資源的總儲量大概在700萬噸左右，但分布很不平均，主要集中在剛果（金）、澳大利亞、古巴等國家，這三個國家儲量之和佔到全球的七成。說到這兒聊個題外話，為了加速鈷的開採，剛果（金）這種比較落後的國家僱傭童工進行手抓礦開採非常普遍，特斯拉和蘋果這種下游「大客戶」一直在加強供應鏈的管理，但效果並不太好，這種現象至今仍未被禁止。

說回鈷，鈷在全球範圍內雖然分布很廣泛，但含量相對於其它很多金屬並不高，其主要是伴生在紅土型鎳礦床、岩漿型銅鎳硫化物礦床和砂岩型銅礦床中，如果除去這些鈷，剩下的獨立鈷資源僅為17%左右。除了資源問題，還有一個影響不能忽視，那便是時局的影響。由於剛果（金）的政局長期處於不穩定的狀態，所以其礦產的出口政策存在著很大的不確定性，2007年剛果（金）就曾出台相關政策限制鈷礦原礦和初級產品的出口。

鈷在下游的應用近幾年猛增，這與新能源車的快速發展有直接關係。和大家分享一組數據，在2011年電池中鈷的需求量為22500噸，到了2015年，這個數字增至41000噸，增速達到了百分之八十以上，中國市場的電池消費增量達到了百分之九十以上。

當然，我們不能把所有電池的增量都算到動力電池頭上，3C方面的使用量同樣不小（3C是指計算機(Computer)、通訊(Communication)和消費電子產品(Consumer Electronic)三類電子產品的簡稱））。但再通過下面這組數據，各位就能清晰看出中國新能源市場的發展速度有多恐怖。

在2011年，中國新能源汽車產銷均為0.8萬輛台，到了2017年新能源汽車產銷分別達到了驚人的79.4萬輛和77.7萬輛，增長將近100倍。在世界上的地位，中國新能源市場也是不可撼動的老大，2015—2017年中國新能源連續3年產銷量位居全球首位。按照規劃，中國新能源汽車市場需求在今年將突破100萬輛大關，2020年這個數字將翻倍至200萬輛。

供不應求和原產地這兩大問題，致使國際鈷價持續走高。今年3月份，美國聯邦公開市場委員會(FOMC)宣布，加息25個基點，將聯邦基金目標利率區間上調至1.50%-1.75%。受此影響，國際礦產品價格普遍反彈，鈷價再創近年新高，收於9.48萬美元/噸，上漲5.8%。

看到這樣的局面，眾多新能源車企坐不住了，「鋼鐵俠」馬斯克在不久前發布的推特中稱：特斯拉的鈷使用量將從目前的3%降至0%。不可否認，「去鈷化」已經成為一個不可逆的趨勢，那麼究竟誰會成為鈷的替代者？咱們接茬兒往下聊！

它是否會被替代？會被誰替代？

鎳成為替代者，絕對屬於「後院起火」的經典案例，當初與鎳共生存的鈷，就要面臨被鎳一腳踢飛的危險。目前很多電池製造商「悄悄」的改變了電池陰極的材料配方佔比，將鎳/鈷/錳的配比從6:2:2改為了8:1:1。就動力鋰電池而言，目前的配比走勢非常明顯，以前都在使用的NCM111、NCM523，由於鎳含量沒有那麼高，於是正在向高鎳的NCM622、NCM811以及NCA轉移。不過要注意的是，這樣的調整對於硬體和軟體都提出了更高的要求。

今年6月有海外媒體報道，松下公司表示將在不久的將來研發車用無鈷電池。「我們已經大幅降低了鈷的使用量，並希望在不久的將來實現無鈷電池，目前研發已在進行中。」松下汽車電池業務的負責人Kenji Tamura在與分析師開會時表示。松下的此番表態很容易讓我們聯想到前文所說的馬斯克推特，松下汽車業務負責人Yoshio Ito還透露，除了嘗試減少電池中稀有金屬成分，松下還試圖與客戶簽訂合同，希望能夠規避材料大幅漲價的風險。

燃料電池可以讓電池擁有更長的續航里程，這一點毋庸置疑。目前很多車企都已經有了相關技術儲備，自主品牌亦然。不過，如果要把燃料電池大規模商業化還需要克服很多難題。比如技術的成熟度、成本的有效控制以及使用場景問題等。現代與豐田在燃料電池領域的發展處於領先的地位，它們也將這種新能源技術視為未來最重要的發展方向之一。

寫在最後：客觀點說，鈷被完全替代還需要很長一段時間，但替代者在路上的咄咄逼人已成事實。那麼接下來最關鍵的問題已不是鈷會被替代，而是替代後是否規避最小風險的同時能夠持續提升電池能量密度，使搭載新能源動力系統的汽車擁有更長的續航里程。此外還有一點，金屬礦的上游開採是否健康有效，這個問題不應被忽視，其是新能源領域真正節能環保的一切前提。

圖/文張屹鵬