谁卡了马斯克的脖子：动力电池的原料争夺战
本文来自微信公众号“远川科技评论”（ID:kechuangych），作者：罗松松，编辑：陈帅，36氪经授权发布。
6月13日，刚参加完亚布力论坛的比亚迪董事长王传福，又马不停蹄赶到重庆，在演讲中，他摆出了一组数据：中国70%以上的石油需要进口，70%（实际上是80%）需要经过马六甲海峡，70%是消费在交通运输环节。
不过王传福的目的不是给电动车造势，而是想说电动车同样会遇到燃油车的“卡脖子”问题：“发展新能源汽车最主要是为了解决石油卡脖子问题，但是中国的钴资源几乎没有，镍资源也很少，中国不可能走回头路，从被石油卡脖子到被金属钴和镍卡脖子。”
因此他得出结论，相比于要使用大量镍、钴的三元锂电池，使用磷酸铁锂作为正极材料的刀片电池不仅安全性更好，而且完全不依赖稀有金属，没有卡脖子的后顾之忧。
担心被卡脖子的不止王传福，还有太平洋对岸的马斯克。今年2月份，砍掉了公关部的马斯克发了一条推特，说道：“镍是我们最大的担忧，正是因为镍短缺，所以标准续航版车型才会使用无镍的磷酸铁锂电池。”
虽然大家都有相似的忧患意识，但王传福和马斯克却选择了两种截然相反的解决方案：比亚迪押注的是成本更低，能量密度也更低、同时也更安全的磷酸铁锂，并且在积极推动刀片电池的外供；特斯拉选择的是成本更高、能量密度更高、但安全性稍逊一筹的三元锂电池。
为了锁定上游资源，马斯克一边给镍矿厂商画饼，告诉他们“只要环保开采，就别愁没有大订单”，另一边，又去勾搭镍资源最丰富的印度尼西亚。
作为电动车的“心脏”，电池及其上游的原材料供应也越来越得到资本市场的关注，本文将试图回答以下三个问题：
1. 为什么镍如此重要？
2. 特斯拉为什么要死磕镍？
3. 谁在镍的开发上拥有最大话语权？
01 三大金属的此消彼长
2019年，诺贝尔化学奖颁给了三个耄耋之年的老人，以表彰他们在“锂离子电池开发”领域的贡献，他们可能不会想到，四十多年前发明的锂电池竟然会在汽车行业里掀起一场滔天巨浪。
锂电池的工作原理其实并不复杂：通过锂离子在正负极之间的移动实现充放电功能，之所以选择锂，因为它是世界上最轻的金属，在同等体积和重量的条件下，能存储和搬运更多的能量，是一种绝佳的载体。
正极是决定电池性能最关键的材料，所以电池通常都以正极材料命名，包括钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂电池，钴酸锂因为含有昂贵的“钴”，所以成本较高，但是由于更高的压实密度，在3C电子行业占据统治地位。
目前，电动车使用最多的是磷酸铁锂和三元锂电池。
磷酸铁锂的优点是循环寿命长，安全性好。而且不含钴和镍这样的稀有金属，所以成本低廉。缺点是能量密度不高，低温性能差，但是通过封装技术的提升，续航里程也能达到500-600km以上。国产Model3和比亚迪汉用的都是磷酸铁锂电池。
所谓的三元锂电池，则是指正极材料使用镍钴锰酸锂（NCM）或者是镍钴铝酸锂（NCA）的锂离子电池。目前，NCA的核心技术被松下牢牢掌握，专供特斯拉。国内主要生产的是NCM。蔚来用的都是三元锂电池。
无论是是三元还是磷酸铁锂，所有的技术路线都少不了对“锂”的开发，锂也被认为是新能源时代的“白色石油”，全球大部分锂资源主要分布南美和澳大利亚的“三湖七矿”中，按理说，锂应该是各方争夺最激烈的资源，但事实并非如此。
从2015年开始，由于全球新能源汽车市场的爆发，上游锂矿和锂盐的投资不断增加，并且在2017-2019年持续放量，但是没想到，在经历2019年全球汽车市场负增长之后，又碰到了2020年的新冠疫情，下游需求骤降，导致锂盐价格一路走低，从2018年的16万/吨跌到去年的4-5万元/吨。
换句话说，过去两年锂资源的供给其实是相对过剩的。那么作为三元电池的核心材料，含量最高的镍、钴的战略价值逐渐凸显。
其中，钴金属大部分分布在刚果（金），因为长年战乱，供给极不稳定，价格波动剧烈，很多电池厂商一直在想办法降低钴含量，包括特斯拉和长城旗下的丰巢能源都喊出“无钴电池”，钴的价格也从2018年上半年的9万美元/吨下降至现在的4.45万美元左右，近乎腰斩。
全球钴价走势图
相比之下，镍的重要性则更加无可取代：在三元锂电池中，镍含量基本上直接决定了能量密度，等于决定了电池的续航。锂过剩，锰既不贵也不缺，钴的含量和价格也在持续下降，如此一来，镍的重要性则水涨船高，怎么避免被镍“卡脖子”，也成了新能源车品牌绕不开的问题。
02 马斯克的心病
2008年，特斯拉推出第一款跑车Roadster时，市场并不看好，其中一个原因在于它用的是18650钴酸锂电池，而非更廉价的磷酸铁锂电池，虽然续航不错，但是售价也高达10.9万美元起。
所谓18650就是，直径18mm，高65mm的圆柱形锂电池（0代表圆形），之前被大量用在笔记本电脑中，技术比较成熟，一致性和安全性都比较好，能量密度也比较大，特斯拉做的，就是把6831节18650电池通过串并联的方式结合在一起，为汽车提供动力。
为了进入大众市场，特斯拉在Model S中虽然也用的是18650电池，但把正极材料变成了价格更低的镍钴铝（NCA）电池，提高了镍含量，减少了钴，电芯的能量密度提升到243Wh/kg，比Roadster高出了三成左右，但是价格却减少了1万美元。和ModelS源于同一个平台的Model X，用的也是18650。
为了保证稳定供应和控制成本，特斯拉和松下2014年决定共同出资50亿美元，在美国内华达州的一片沙漠中建设超级工厂，为Model 3提供所需要的电池，但是规格从当初的18650变成了21700。
从名称中可以看出，新一代的电池变大了，电芯的容量达到4.8Ah左右，电池的能量密度也达到300Wh/kg左右，相比于18650提高了20%，原因在于，21700在保有高镍含量的NCA正极材料的同时，负极材料由原来的100%的石墨变成了硅碳复合材料，如此一来，相同容量的电池组所需要的电芯数量将会显著减少。
这一方面既降低了电池的管理难度，同时也因为减少了电池包里的结构件而降低成本，电池系统的成本从当初的180美元/Wh降低到170美元/Wh，从而推动了特斯拉的销量能够实现质的飞跃。
从无到有，从Roadster到Model S，再从Model S/X到Model 3/Y，特斯拉每次产品推陈出新的背后都有一次电池技术的升级，而在更新换代的过程中，存在一条清晰的路线图：更高的镍、更少的钴、更大的电池，更少的总数，以及更高的能量密度。
简单总结就是：高镍无钴化。
2012年，特斯拉Model S，单个电池能量密度为245Wh/kg，钴含量为11kg/辆，到2018年，特斯拉Model3，单个电池的能量密度已经达到300Wh/kg，钴含量却下降到4.5kg/辆，比6年前减少了60%，但这并不能满足马斯克的胃口。
特斯拉的三次电池升级
从去年开始，全球新能源汽车市场开始爆发，动力电池厂商经过多年的磨练能力也越来越强，特斯拉独步天下的电池技术优势也在被慢慢追赶，在这样的背景下，特斯拉去年举办了“电池日”，宣布推出高镍的4680电池，比在Model 3上用的21700又要大一个个头，像一个小的啤酒罐，号称成本可以降低14%，续航可以提高16%。
在发布会上，马斯克说："如果我们最大限度地利用镍，把钴减少到零，我们可以使（电池）价格降低50%."
特斯拉的寻镍之旅也由此开始。
03 中国队异军突起
从总量上来说，地球上的镍并不少，根据美国地质调查局的统计，截止到2019年年底，全世界已探明的镍储量约为8900万金属吨，印尼、澳大利亚、巴西和俄罗斯的储量最为丰富，2019年，全球镍产量约为250万吨，印尼一国就占了约三分之一。
如果按照矿石性质分，镍矿主要分为硫化镍和红土镍两种。
前者主要分布在高纬度地区，冶炼技术成熟，但是储量在不断下滑，开采成本日渐升高，占总供给的39%，后者主要分布在低纬度地区，资源丰富，开采成本比较低，工艺成熟，而且因为靠海，所以运输成本也比较低，占总供给的61%。
如果按含镍量来分，又分为一级镍和二级镍，前者主要用于生产电池、电镀以及合金等产品，后者主要用来生产不锈钢，从下游消费结构来看，目前不锈钢是镍的最大下游市场，占总消费的70%，动力电池虽然增长迅猛，但只占比5%左右。
而三元锂电池所需要的镍，自然是一级镍，而一级镍的来源只有两种：硫化镍矿或者是采用湿法冶炼的红土镍矿。
如前文所述，硫化镍因为储量和开采成本的原因，产量在不断下滑。另一边，由于新能源汽车市场的增长，动力电池，尤其是高镍三元正极材料的需求也将出现指数级增长。根据Benchmark Minerals Intelligence的预测，到2030年，动力电池对镍的需求量将从2020年的13.9万吨飙升到140万吨，占镍总需求的30%。
一边是供给跟不上，一边是需求爆发，硫化镍的价格是肉眼可见的上涨。想要避免被原材料卡脖子，基本上只有两条路：一是甘心挨宰，高价买硫酸镍；二是想办法利用廉价又丰富的红土镍生产电池级原料。
作为全世界生产新能源汽车最多的企业，也是对未来规划最激进的公司（2030年产量为2000万辆），特斯拉当然感觉到了危机，所以从去年开始，马斯克就把镍视作公司前进路上最大的拦路虎。
所以，从去年下半年开始，就有消息传出特斯拉将会在印尼建立电池工厂，但却不了了之。今年3月，特斯拉瞄上了位于太平洋的新喀多尼亚岛，这座小岛上的Goro镍矿理论上每年可以生产6万吨红土镍，特斯拉获得了这些资源的供应权。
Goro镍矿原本是归巴西淡水河谷公司和日本住友商事共同所有，双方想通过湿法冶炼的方式，利用红土镍生产出动力电池所需要的硫化镍，投资巨大，但投产十年来一直没有达到设计产能，两大股东损失惨重，最后只能割肉贱卖。
毫不夸张地说，谁能在红土镍的湿法工艺上取得革命性的技术突破，谁就能拥有镍的定价权。所以过去十年，不少公司前仆后继，除了淡水河谷和住友商事，还包括全球矿业巨头必和必拓以及谢里特，但最终都以失败告终。
然而，在这场技术革命中，中国军团却实现了后发先至。
今年5月，位于印尼的力勤矿业宣布投产第一批氢氧化钴产品，这也意味着利用红土镍生产电池级产品的可行性已经得到了证实。除了力勤，中国不少企业已经加入到这场技术革命的浪潮中，包括全球不锈钢之王“青山控股”，华友钴业、格林美、洛阳钼业以及宁德时代控股的广东邦普等。
这批中国军团的加入，一方面意味着用于硫化镍的供应紧张问题将得到极大缓解，同时也意味着镍的价格将会进一步下降，从而带动动力电池系统以及电动车成本的下降，这对于一直担心被镍卡脖子的新能源玩家来说，无疑是一个巨大的利好。
04 尾声
表面看，汽车行业的竞争只存在于整车厂之间，但殊不知，在这场新能源革命的背后，上游矿产资源的争夺战更为激烈，因为这不仅涉及到公司利润，还关乎国家的能源安全。
中国本身是一个少锂、少镍、无钴的国家，过去十年通过一批企业在海外的收购和布局，已经形成了一个完整的供应和加工体系，也出现了包括宁德时代、比亚迪在内的世界第一梯队的动力电池厂商。
但不能忽略的是，随着欧美国家开始积极布局新能源，上游供应链的竞争无疑将会加剧。
早在2017年，欧洲就成立了电池联盟。今年6月，美国能源部、国防部、商务部和国务院共同发布了《国家锂电池蓝图（2021-2030）》，目标就是建设美国国内的锂电池原材料的加工能力，并且降低对敏感材料（尤其是镍和钴）的依赖程度。
谁能拿到产业链上的最大话语权，仍然是个未知数。
参考资料：
[1] 镍的革命，建约车评
[2] 镍:电动汽车需求开启行业新周期，兴业证券
[3] 松下——圆柱电池领跑者，与特斯拉的“十年之痒”，光大证券
[4] 特斯拉的电池进化论，知识流
[5] 海外锂矿增产暂停，国内企业逆势上行，川财证券
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