电池制造商有钴蓝

2017年初，3.25万美元(2.63万英镑)可以买到一吨钴。今天，你必须支付8.1万美元。自2016年以来，钴的价格大幅飙升，这都是因为电池。

钴锂离子电池是为我们的手机和笔记本电脑供电的锂离子电池的重要组成部分，预计将成为世界能源结构的重要组成部分。“2017年，我们看到电池行业的需求为102吉瓦时，但我们预计到2026年将增加到709吉瓦时，”他说卡斯帕罗里斯他是Benchmark Minerals Intelligence的市场分析师。

这一需求来自消费电子产品，以及使用电池作为可再生能源的电网存储。但到目前为止，最大的推动力是电动汽车，世界各国政府都在寻求从汽油和柴油转向电动汽车。2017年7月，英国宣布计划在2040年之前逐步停止销售新的汽油和柴油汽车，欧盟也在收紧二氧化碳排放限制，以鼓励人们转向电动汽车。与此同时，印度计划到2030年将所有汽车都换成电动车型。在加州，官方的电动汽车目标是到2030年达到500万辆。在中国，电动汽车被视为解决城市雾霾的一种方法，政府向消费者提供补贴，并引入了对制造商的奖励制度。

消费者可以从越来越多的车型中选择。所有电动汽车都将采用锂离子电池，通用汽车、本田、特斯拉、宝马、福特、比亚迪和日产都选用锂离子电池。每当电池价格下降，电动汽车的竞争力就会向内燃机汽车逼近。

无形的成本

但锂离子电池的成本将决定电动汽车推出的速度，因为它的成本可能高达纯电动汽车的一半。2010年前后，当锂离子电池成本为每千瓦时1000美元时，材料价格并不那么重要，但随着价格接近每千瓦时100美元(目前低于140美元)，基本材料成本现在占锂离子电池总成本的70%。

“这是我们第一次看到大型电池制造商提高价格。这在很大程度上取决于锂和钴等关键商品的价格。”钴的影响很大，这是目前业内的一大话题。

钴的价格之所以飙升，是因为来自大型电池制造商、电子产品制造商和汽车公司的需求增加，给受到经济、政治和地理等多个因素制约的供应带来了压力。

首先，钴主要是一种副产品镍而且铜采矿;纯钴矿很少，摩洛哥的Bou Azzer是最大的。因此，钴的生产与铜和镍的需求密切相关。对电池行业来说，最糟糕的情况可能就是经济崩溃。如果发生这种情况，不锈钢的需求就会下降，这意味着镍的需求也会下降。电池化学家说:“镍的开采减少意味着钴的开采减少。Gerbrand Ceder在美国加州大学伯克利分校。没有人会为了开采钴而开采更多的镍。铜也是如此。

其次，钴供应链由两家公司和一个国家主导:刚果民主共和国(DRC)。加拿大、澳大利亚、菲律宾和马达加斯加也开采钴矿，但刚果民主共和国的钴产量令所有这些国家相形见绌，2017年，该国的钴产量占全球的三分之二。在刚果民主共和国之后，它变得非常分散。罗尔斯说:“没有其他国家的钴供应量能达到10%。”这让电池制造商夜不能寐。刚果民主共和国饱受冲突之苦，那里的钴与非法采矿和童工有关。他说，我办公室里有多家中国汽车制造商非常担心钴供应问题。他们希望两年前就能想到这个问题。”然而，对刚果民主共和国的依赖将继续下去。

他说，刚果民主共和国将永远是主要的钴供应国。当地球形成的时候，钴被放到了刚果，”Anthony milwski说钴27．他说，刚果可能爆发战争是钴供应面临的一个关键风险。Cobalt 27公司的钴库存为2982吨，是中国以外最大的库存。罗尔斯说:“当任何一个国家的产量超过50%时，就会敲响警钟。”没有DRC钴，锂离子电池行业最终将不复存在。

目前，全球钴总产量约为每年10万吨。“去年电池行业消耗了大约4.8万吨钴。到2025年，我们认为仅电池行业就需要12.7万吨钴。这就要求供应大幅增长。”

繁重的化学

在锂离子电池中，钴是阴极的关键成分。电池的工作原理是在电极之间来回穿梭锂离子，电极是可以嵌入锂离子的层状材料。因此，正极材料需要有合适的晶体结构来容纳离子，足够稳定以承受离子的进出而不发生变化，有可用的价轨道来接受电子以平衡离子电荷，并有能力存储尽可能多的锂离子。过渡金属氧化物在某种程度上满足了所有这些要求，而钴的性能在所有方面都是最好的。

Ceder说:“在这些阴极中总是需要一定量的钴。”“在大多数金属中发生的事情是，当锂移出时，金属开始进入那些空白的空间。他解释说:“钴的惊人之处在于，它在这些结构中极其不移动。”第一个锂离子电池的阴极，由John Goodenough是钴酸锂。与石墨阳极配合使用，它具有商业化锂离子电池中最高的能量密度，使其成为智能手机和平板电脑的首选阴极。

今天的锂钴氧化物阴极由60%的钴组成，并提供无与伦比的能量密度。Ceder说:“在便携式电子产品中，一切都与体积能量有关，而不是重量或成本，钴是最好的选择。”消费电子产品并不关心手机锂离子电池的成本。这一切都与它所占的土地有关。

汽车公司承受不起这种态度。一部智能手机可能需要10 - 20克钴，但一辆电动汽车可能需要10 - 20公斤钴。汽车公司将难以支付消费电子产品的价格。虽然钴价去年大幅飙升，但Ceder认为钴价没有上限。谁付的钱最多，谁就能拿到。那将是这个世界上的苹果和三星。一些分析师警告称，钴甚至可能导致电池价格上涨，足以遏制电动汽车的发展。因此，汽车制造商将重点放在使用较少钴的阴极材料上。

磷酸铁锂(lithium iron phosphate)是一些电动汽车常用的阴极之一，比亚迪(BYD)尤其喜欢用在电动公交车上。日产汽车的叶片在锂锰氧化物阴极上运行。然而，大多数汽车制造商都在寻找某种锂镍钴锰氧化物阴极，简称ncm，因为它们的能量含量令人印象深刻。这些阴极是松下和LG化学的重点。

NCM的配方最初是一份镍、一份锰和一份钴，即NCM 111。随着时间的推移，电池制造商正在朝着镍含量更高的方向发展，因此出现了NCM 523和最近的NCM 622。然而，随着镍含量的增加，充电循环次数可能会下降，安全问题也会日益突出。尽管如此，该行业仍在推进NCM 811, LG化学去年宣布将在2018年将NCM 811引入电动汽车电池中。此后，有关于NCM 85-10-05(10%钴)的讨论。

特斯拉在阴极中使用了稍微不同的化学成分，选择了锂镍钴铝。没有其他汽车制造商会走这条路。罗尔斯说，特斯拉平均可以使用6到9公斤的钴，而许多汽车制造商将混合NMC电池类型，但每辆车的钴使用量可能是它的两倍。这有助于解释为什么分析师Wood Mackenzie据估计，到2020年，电动汽车对钴的需求将增加4倍，到2025年将增加11倍。

快点等着

一个合乎逻辑的步骤是回收电池中的金属。然而，锂离子电池的回收比铅酸电池更复杂，而且在未来8年多的时间里，在这些工艺上投资都不值得。该报告的作者、英国咨询师汉斯•埃里克•梅林(Hans Eric Melin)说，我们没有自动化方法，因为数据还没有统计出来锂离子行业的循环机会．他说，回收者很难得到一种化学物质的持续源源不断的供应，而这种化学物质可以被用来制造新的工艺。

最好的回收商最有可能出现在中国，因为三分之二的阴极生产商都在中国。中国去年还精炼了约57%的钴材料，生产了超过80%的电池所需钴盐。Melin的观点是，中国公司已经在今天的锂离子中重复使用了大部分钴。他说，如果欧洲和北美认为用过的锂离子电池是废物，那将是一个巨大的错误。“电动汽车就像轮子上的电池。电池就是这么重要。他说，如今大多数电动汽车都是亏本销售的。梅林补充说:“第二人生可能是汽车制造商开始从电池上赚钱的一个领域，将它们用于公共存储应用。”

在未来所有锂离子电池的配方中，另一个仍然至关重要的成分是锂．2017年，来自卤水池的锂占全球供应的40%，主要在阿根廷、智利和中国，而来自矿物岩石的锂占60%，主要在澳大利亚、中国、津巴布韦和葡萄牙。2017年锂碳供应量略高于23.3万吨，消费量略低于21.7万吨。

然而，随着新矿的开采，锂价格的上涨提振了供应。大宗商品分析师指出，罗斯基尔预计，从2017年到2018年，锂矿将出现严重的供过于求罗伯特Baylis在罗斯基尔。然而，到21世纪20年代中期，将需要新的资源。贝利斯补充说:“目前有大量的锂项目正在开发中。锂储量分布广泛，获得足够的锂应该不是问题。镍、锰和天然石墨的供应似乎也足以满足锂离子电池的预期需求。

失去层次

新的电池化学成分已经存在，但将其用于商业产品则是另一回事。“人们可能会谈论锂空气或锂硫系统，但这些系统在技术上还不够成熟，”他说比利吴他是英国帝国理工学院的电池工程师。约翰逊英国的一所大学正在研究一种被称为增强型锂镍氧化物(eLNO)的非ncm正极材料，这种材料有望提高能量密度并节约钴的使用。该公司首席技术官艾伦•纳尔逊(Alan Nelson)表示，这并不是渐进式的改进，“而是一种渐进式的高能正极材料，可以同时提高性能和成本，从而推动大规模电动汽车的采用。”

在他的伯克利实验室里，Ceder探索了他是否能开发出一种好的无层阴极。他解释说:“我们发现，如果锂过剩10%到20%，就可以创造出能够容忍无序的扩散机制。”这意味着正极材料的无序对锂离子没有影响，因此可以使用钛、锰、钒或钼等金属来代替钴。但没人指望这种技术很快就能实现;大多数专家预测，目前正在改进的NMC阴极化学性质首次发表于20年前，至少还有10年的时间。

Ceder指出，在过去的一两年里，阴极成本已经停止下降。材料的供应，尤其是钴的供应，甚至可能会减缓电气化。Ceder预测:“如果电池价格降至每千瓦时50美元，电动汽车将随处可见，锂离子电池也将出现在卡车和电网中。”但如果钴价为每磅200美元，这种情况就不会发生。