【摘要】近年來,鋰資源在新能源領域發展迅猛,這既是新能源革命的驅動,也是國際社會共謀生態文明建設的重要選擇。中國從大國責任和能源安全角度出發,正積極推動鋰資源的開發與利用。全球范圍內鋰資源儲量豐富,分布不均。中國鋰資源儲量世界排名第四,但其總量難以長期支撐我國作為全球最大鋰動力電池生產國和出國口地位。同時,我國鋰行業面臨著原料短缺、環境污染、資源浪費、循環再利用欠缺等諸多問題。為滿足中國新能源消費需求,保障能源安全,同時抓住能源轉型帶來的發展機遇,我們需多管齊下,包括抓好頂層設計與政策引導、增加鋰資源儲量、提高資源提取利用效率、推動技術革新、加強人才培養、制定新能源外交戰略等,推動中國鋰資源的開發與利用,助力中國引領全球新能源革命,成為全球生態文明建設的參與者、貢獻者。
【關鍵詞】鋰資源 新能源 源動力
【中圖分類號】TK01 【文獻標識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2022.13.008
近年來,世界各國和地區陸續公布了關于發展電動汽車的政策目標,在不同激勵政策的影響下,電動汽車銷量節節攀升。據國外媒體報道,盡管新冠肺炎疫情導致汽車總銷量在2020年下滑了五分之一,但全球電動汽車的銷量卻在2020年逆風增長43%,達到300萬輛以上。據2020年統計數據顯示,國內每售出3.5臺汽車,其中就有1臺電動車。在鋰電池為主的動力電池需求的強勁拉動下,截至2022年6月,碳酸鋰(LCE碳酸鋰當量)價格一路高歌猛進,自2021年開始,從不到5萬元/噸增長至最高50萬元/噸,一度供不應求。
伴隨著鋰材料供需矛盾加劇,全球巨頭對鋰資源的爭奪日趨激烈,各大企業在全球范圍內跑馬圈地。中國作為全球最大的鋰動力電池生產國,除資源開采加工企業外,正極材料企業、動力電池企業以及電動車廠家,甚至金融投資機構紛紛向鋰資源端進行產業布局。從青海、西藏、四川,到南美洲、澳大利亞和非洲等,幾乎有鋰資源信息的地區,就有中國企業的身影。新形勢下,我國的鋰資源供給能否滿足國內新能源市場發展需求?能否支持我國作為全球最大的鋰動力電池生產國和出國口地位?對于這種“白色石油”,我國如何開展新的能源外交,保障我國鋰資源供給安全,為走出去的中國企業和新能源革命保駕護航?世界范圍內,由鋰電池掀起的能源革命和產業革命全球上演,中國如何推動鋰電池技術革命,成為新能源技術革命的領航者?需要我們結合當前形勢,早早進行謀篇布局。
國內外鋰資源分布及開發利用情況
當前,全球能源消費結構已處于煤炭、石油、天然氣和新能源“四分天下”的格局。金屬鋰及其化合物因具有密度小、質量輕、高儲能和低膨脹系數以及極強的電化學活性等多種優異的物化性能,除在玻璃、陶瓷、有色冶金、臨床醫藥等傳統領域外,在3C產品以及新能源汽車動力電池領域用量增長迅猛。[1]據統計,至2018年,全球電池行業鋰消費占比已增長至65%,達到了32萬噸碳酸鋰當量(LCE),其余行業鋰消費量占35%,僅有11.9萬噸碳酸鋰當量(LCE)。[2]根據公安部2021年10月的數據,中國新能源汽車保有量達678萬輛,2022年4月3日,比亞迪汽車對外宣布停止燃油車整車生產,專注于純電動和插電式混合動力汽車業務,反映了新能源汽車良好的市場預期。預計全球鋰資源需求量將保持15%~20%快速增長,鋰資源的安全供給將是鋰電產業持續發展的關鍵之一。
國內外鋰資源開發利用情況。截至2020年底,全球已探明鋰礦資源量34943萬噸(碳酸鋰),中國鋰礦資源量1914萬噸,占全球5.48%;全球已查明的全球鋰礦儲量12828萬噸,中國位居第四位。[3]鋰資源主要賦存于含鋰鹽湖、硬巖鋰和含鋰深部鹵水、油田水、地熱水和黏土類礦物中。從資源分布來看,80%以上的鋰資源儲量集中在智利、澳大利亞、阿根廷和中國等少數國家。[4]其中,鹵水鋰礦資源主要分布在南美智利、阿根廷、玻利維亞的“鋰三角”高原地區,約占全球57%的資源量,其余包括美國西部及中國西部等干燥地區;硬巖鋰礦資源主要分布在澳大利亞、中國、津巴布韋、葡萄牙、巴西、加拿大、俄羅斯等國。中國鋰礦資源較為豐富且類型多樣,儲量810萬噸(碳酸鋰),占全球的6.31%。[5]鋰輝石、鋰云母、鹽湖鋰、地下鹵水鋰以及黏土鋰礦均具有開采價值。中國鋰礦主要分布于:青藏高原(柴達木+藏北)鹵水型鋰礦帶,代表性礦床有青海察爾汗、一里坪、大柴旦、西臺吉乃爾、東臺吉乃爾、南翼山與西藏扎布耶、當雄錯、麻米錯、班戈錯、結則茶卡等富鋰鹽湖;新疆阿爾泰硬巖型鋰礦帶,典型礦床有福海庫卡拉蓋、富蘊可可托海與柯魯木特等鋰礦床;川西硬巖型鋰礦帶,包括康定甲基卡、金川一馬爾康可爾因、石渠扎烏龍與道孚容須卡等重要鋰礦床;華南鋰礦帶,典型礦床有江西宜春414、湖南湘源正沖與臨武尖峰嶺及福建南平西坑等鋰礦床。其中,鹽湖鋰資源最為豐富,占各類查明鋰資源的75%。[6]
全球主要鋰資源中,鹽湖型鋰礦儲量占顯著優勢,全球現已查明約3.2億噸碳酸鋰資源總量中,近60%以上賦存在鹽湖中。[7]此外,相比于硬巖提鋰每噸5~8萬元的成本價格,鹽湖提鋰3萬元(人民幣)以下的成本價格優勢明顯。因此,鹽湖鋰是被開發的主要類型。至今全球鋰生產主要集中在智利SQM、美國FMC、美國Albemarle和中國天齊鋰業4家企業,其中除了天齊鋰業以固態礦石提鋰外,其他3家都是在鹽湖鹵水中進行提鋰,壟斷了全球幾乎80%的鹵水鋰鹽產量。
國內鋰資源需求趨勢及開發利用中的問題。據多家國際機構預測:全球碳酸鋰需求將保持平均25%以上的增速,2025年全球碳酸鋰需求量將達到100萬噸以上,2030年全球碳酸鋰需求量將達約200~300萬噸。根據全球已查明的鋰資源量約3.2億噸(碳酸鋰),估算全球鋰資源可保障全球碳酸鋰需求約100年。可見全球鋰資源較為豐富。
2020年,我國碳酸鋰消費量23萬噸,產量34.74萬噸(含進口);預計2025年,中國碳酸鋰需求量會達到60萬噸;2030年,將會達到85萬噸。據未來中國鋰產品擴產規劃,屆時供給缺口將從2025年開始增大至15萬噸,2030年,缺口將達35萬噸,將有至少40%的供需缺口。未來幾年,我國碳酸鋰供應缺口將呈現逐年增大趨勢。
與此同時,以2021年為例,我國碳酸鋰出貨量為34萬噸LCE,源自國產鹽湖、硬巖及電池回收等總計只有15萬噸LCE,可見,本土碳酸鋰對產業的支撐十分有限。究其原因,主要有以下幾點:我國本土硬巖鋰資源由于環保、民族關系等問題開發遲緩;由于開發環境及地方政策原因,除扎布耶外,西藏其余含鋰鹽湖開發緩慢;正在開發的鹽湖鋰資源儲量多集中于青海高鎂鋰比鹽湖鹵水中,提取技術難度大,盡管經過多年攻關,較為環保的吸附法、膜法等適用于高鎂鋰比鹽湖提鋰技術也在不斷推廣應用,但產量增長仍難以達到預期。面對占世界50%的碳酸鋰消費量,仍遠遠不能滿足鋰資源端需求,造成我國鋰資源長期80%的進口依存度。
中國作為世界上重要的鋰資源儲量與生產大國,其儲量和產量排名均居全球前列。但從資源及產量數據來看,我國本土鋰資源生產的碳酸鋰貢獻我國碳酸鋰消費量的比例很低。此外,即使我國現有鋰資源儲量全部充分開發,以占世界6.31%的資源儲量(810萬噸),[8]支撐著全球一半的碳酸鋰消費量,資源耗損速度驚人,現有資源儲量將在不到50年時間內枯竭。更值得我們關注的是,目前作為我國鋰資源儲量主體的青海鹽湖鋰資源,由于采取的工藝多是利用鹽田法提取鉀鹽后的尾鹵進行鋰鹽提取生產,回收利用率僅為30%,單純依靠國內鋰資源,也難以支撐我國最大動力鋰電池生產國的資源需求。
多管齊下,推動中國鋰資源的開發與利用
作為繼石油、稀土之后的又一種戰略資源,鋰資源的供給將成為中國新能源發展的關鍵因素,但鋰資源過高的對外依存度已經嚴重威脅到國家的能源安全。習近平總書記指出,“保障好初級產品供給是一個重大的戰略性問題”。我們要利用國內和國際市場,但必須有一個安全線,超過了以后就要亮紅燈。要明確重要能源資源國內生產自給的戰略底線。[9]面對以上問題,有必要多管齊下,推動中國鋰資源的開發與利用,一方面,滿足中國快速發展的需要;另一方面,保障國家的能源安全。為保障國家能源安全,需要從多個途徑入手。
加強現有國內鋰資源開發,增加國內鋰資源儲量,保障能源安全。中國鹽湖鋰資源分布集中:青海、西藏鹽湖鋰儲量占全國總量的75%。西藏不同規模的富鋰鹽湖中,只有扎布耶在開發,且產能較低。在中央有關部委科研項目和西藏各級政府的支持下,歷經26年,在2000年初,扎布耶建成了我國首條自主知識產權的鹽湖提鋰工業化生產線。西藏扎布耶鹽湖探明的鋰儲量184.10萬噸,是鋰、硼、鉀、銣、銫、溴儲量特別高的特種綜合性大型鹽湖礦床,且還有擴大遠景。青海鹽湖鹵水高鎂鋰比是世界難題,經過四個五年計劃攻關,我國鹽湖鋰已實現了工業化生產。現階段,青海年生產鋰(LCE)已達5萬噸,在國際上走到了提鋰技術最前沿。我國現有已經計入儲量表的鹽湖開發潛力巨大。
大力開展國內鋰礦的勘探與開發,中國鋰礦種類多樣,具備良好的找礦前景。近十余年來,在柴達木油田水、川東深部鹵水、青藏高原—川東偉晶巖、西藏地熱水及滇黔黏土等相繼發現了大批鋰資源。其中,西藏高原面含鋰鹽湖70余個,鎂鋰比普遍較低,品質好,資源量約1600萬噸(LCE)以上,利用前景廣闊。此外,中國其他地區的深部鹵水、粘土型鋰礦等多類型鋰礦具備很好的找礦前景,潛在鋰的資源量達到了1382萬噸以上。進一步提高勘查程度,將潛在資源量轉化成可進行工業開發的儲量,是提高我國鋰資源供給的重要途徑。
提高鋰資源提取利用效率,以實現現有儲量的充分利用。青海柴達木盆地鹽湖是中國西部開發和經濟發展的重要戰略資源基地。青海察爾汗鹽湖年產鉀肥尾鹵含10萬余噸氯化鋰,產能只釋放2萬余噸/年,回收率<30%。[10]針對目前鋰資源回收利用率低的情況,已經有相關行業研究人員從降低鹽田損耗、鹽田工藝改進、超前提鋰、一步提鋰、吸附材料創新等方面進行嘗試探索,并取得了一定進展。提高鋰資源生產過程中的回收利用效率,是緩解鋰資源緊張的有效路徑。
加強鋰電池回收利用,重視鋰的綠色城市礦山建設。除了大力推動鋰礦資源的勘探與開發外,重視鋰的綠色城市礦山建設,推動鋰資源的循環利用也是非常重要的一環。中國電動汽車飛速發展,產生了大量廢舊鋰離子電池,據估算,2020年國內產生250億只廢舊鋰離子電池,約合50萬噸。2021年,我國已經成功回收1萬噸碳酸鋰。預計到2030年,我國城市礦山碳酸鋰回收利用量將達到15~16萬噸。對廢舊鋰電池的無害化處理和對包括鋰在內的稀缺金屬的有效回收利用是高鋰價條件下鋰資源的有益補充。
拓展海外鋰資源基地,支撐國內鋰產業發展,建立基于全球背景下的中國鋰資源供應鏈。近十年,響應國家“走出去”戰略,國內企業積極開拓海外鋰資源市場,初步建立起海外鋰礦資源供應體系。據國內跨境投資并購信息服務商晨哨集團并購研究部統計,僅2017年一年,中資企業在海外布局鋰礦資源項目近20起,收購方式分為收購股權和簽署承購協議兩種,其中15筆披露金額涉及約37.48億元。雅化集團、比亞迪、贛鋒鋰業、寧德時代、西藏珠峰、紫金礦業等公司在海外圍獵“鋰”的消息受到市場廣泛關注。[11]贛鋒鋰業、天齊鋰業、青山鋰業等公司已經成功獲取南美千萬噸級鹽湖鋰開發權,投資由境外硬巖鋰進口轉到境外優質鹽湖鋰資源。
加強鋰資源開發利用人才培養儲備,助力鋰電發展。鋰資源的開發與利用,人才是關鍵,《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出建設碳達峰、碳中和人才體系,鼓勵高等學校增設碳達峰、碳中和相關學科專業。《2030年前碳達峰行動方案》則提出要創新人才培養模式,鼓勵高等學校加快新能源、儲能、氫能、碳減排、碳匯、碳排放權交易等學科建設和人才培養,建設一批綠色低碳領域的未來技術學院、現代產業學院和示范性能源學院等。上述指導意見和行動方案為鋰資源開發與利用方面的人才培養等指明了方向。
社會各界已經行動起來,努力推進圍繞鋰資源的開發與利用的人才隊伍建設。如有學者提出了搭建具有世界水平而且相對穩定的“鹽湖人才”隊伍的建議,針對由于鹽湖企業地理位置大多不具備地緣優勢,導致人才尤其是中高端人才質量和數量上不足的現狀,呼吁政府和企業盡力搭建鹽湖人才平臺,在人才隊伍培育和穩定兩個方面做足工夫。[12]鋰資源的開發與利用,鋰電池的回收再利用是重要一環,目前電池研究和生產領域的技術人員短缺現象比較突出,為緩解電池人才短缺,中國工程院院士楊裕生、陳立泉、鄭綿平于2022年5月23日致信教育部,建議一是從現在起,給科研院所電池及其材料研究相關專業博士生、碩士生招生名額每年累進增加20%,連續執行5年;同時,加強培養質量的督促檢查。二是重點大學(985、211)化學、化工專業本科,在物理化學課程之外普遍增設“電化學”選修課程;在電化學碩士課程中增加“電極反應動力學”,并重視這些課程的實驗教學或實習,加強基礎知識培養。
中國能源安全新戰略
人類世界利用能源的方式經歷了多次轉型和變革,從最初的木材等自然能源到煤炭等化石能源,目前正處于從油氣資源向新能源過渡的第三次轉型中。雖然目前的全球能源消費結構,仍然以傳統的化石能源為基礎,但能源類型的供應日趨多元化,且以低碳化和清潔化為特點的新能源替代化石能源,已經成為未來能源的發展趨勢。新能源、新材料和新能源汽車等幾大領域被視為21世紀以來的戰略性新興產業,對戰略性關鍵礦產,尤其是鋰資源的發展提出了新挑戰,但更提供了新機遇。
習近平總書記在2014年6月13日中央財經領導小組第六次會議上提出“四個革命、一個合作”的能源安全新戰略,即推動能源消費革命,抑制不合理能源消費;推動能源供給革命,建立多元供應體系;推動能源技術革命,帶動產業升級;推動能源體制革命,打通能源發展快車道;全方位加強國際合作,實現開放條件下能源安全。能源安全新戰略在將能源問題提高到國家發展和安全的戰略高度的同時,也將破解我國能源需求壓力巨大、能源供給制約較多、能源生產和消費對生態環境損害嚴重、能源技術水平總體落后等問題和困境,而鋰資源等新能源的發展在從能源安全新戰略中受益的同時,也是破解上述問題和困境的一個重要選擇。
鑒于全球鋰資源總量豐富但分布不均的情況,我國作為全球最大的鋰動力電池生產國和出國口,需進行全球鋰資源布局,并將其作為國家能源安全戰略的重要組成部分。圍繞新能源產業發展,形成包括以鋰為核心動力電池相關資源及針對相關資源產出國的中國新能源資源外交戰略,為我國“出海”企業保駕護航。
中國在新能源革命中的使命擔當
世界各國于2016年簽署的《巴黎協定》正在引領全球氣候治理新格局,對包括鋰資源在內的清潔能源發展帶來深遠影響。《巴黎協定》作為一份具有法律約束力的國際條約,期望全球共同努力,減少二氧化碳的排放,來遏制全球變暖的趨勢,其中有兩個關鍵倡導引人注目,即碳達峰和碳中和。2020年9月,中國在碳達峰和碳中和上作出了莊重的承諾。習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話中,代表中國鄭重宣布“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”。《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》和《2030年前碳達峰行動方案》內容中涉及的大力發展綠色低碳產業意見、新能源領域發展實施方案、以及相關時間表、線路圖等,為鋰資源的開發與利用指明了方向。
在能源利用領域,中國的一舉一動牽動著世界的目光,因為當前的中國是世界第二大經濟體和新興經濟體的主要代表,并且是全球最大的能源消費國和最大的碳排放國,中國的能源戰略對世界能源發展影響巨大。黨的十八大以來,習近平主席在不同場合闡述了攜手世界各國共同推動全球生態文明建設的主張,包括樹立人類命運共同體理念、堅持正確的義利觀、積極開展南南合作、攜手打造綠色“一帶一路”,等等。[13]尤其是在綠色發展方面,習近平主席提出要摒棄損害甚至破壞生態環境的發展模式,摒棄以犧牲環境換取一時發展的短視做法。要順應當代科技革命和產業變革大方向,抓住綠色轉型帶來的巨大發展機遇,以創新為驅動,大力推進經濟、能源、產業結構轉型升級,讓良好生態環境成為全球經濟社會可持續發展的支撐。[14]上述主張使得中國成為全球生態文明建設的參與者、貢獻者,也必將助力和引領全球新能源革命,進入清潔能源新時代。
結語
鋰資源已成為新能源領域的寵兒和新能源革命的源動力,大力開發國內鋰資源,建立國際鋰資源基地,建立和發展囊括鋰資源在內,包括鎳、鈷等動力電池發展相關的新能源資源外交戰略,有利于突破資源瓶頸,轉變發展方式,促進我國新能源行業持續穩定發展;鋰資源的開發與利用,對于保障中國能源安全,進一步推動中國鋰礦、鋰電等眾多產業發展具有重要意義。在新能源革命的浪潮中,鋰資源的開發與利用將呈現更加廣闊的發展前景。
(感謝中國工程院院士鄭綿平在文章編寫和修改過程中提出寶貴的意見和建議,以及在各種鋰資源產業信息方面提供的大量資料和數據支持;感謝中國地質科學院礦產資源研究所高級工程師樊馥、邢恩袁在論文撰寫和數據核實方面提供的幫助)
注釋
[1]范軍:《我國鋰礦資源開發及產業發展策略研究》,博士學位論文,中國地質大學(北京),2016年,第9~11頁。
[2]鄭綿平:《創新開源,為全球鋰電大產業發展提供資源保障》,《科技導報》,2020年第15期。
[3][5][8]中國地質調查局全球礦產戰略研究中心:《全球鋰·鈷·鎳·錫·鉀鹽礦產資源儲量評估報告2021》,https://www.doc88.com/p-11061734000319.html。
[4]楊卉芃、柳林、丁國峰:《全球鋰礦資源現狀及發展趨勢》,《礦產保護與利用》,2019年第5期。
[6]轉引自張蘇江、崔立偉、孔令湖、姜愛玲、李建波:《國內外鋰礦資源及其分布概述》,《有色金屬工程》,2020年第10期。
[7][10]鄭綿平:《電動中國“鋰”從何來?》,《中國經濟大講堂》,https://tv.cctv.com/2022/04/20/VIDEdfW1JF1QEciOBqUnOBME220420.shtml。
[9]《“那么糧食怎么辦?”(微鏡頭·習近平總書記在中央經濟工作會議上)》,《人民日報》,2021年12月12日,第1版。
[11]舒婭疆:《雅化集團擬控股加拿大鋰礦 新能源公司海外買礦熱潮持續》,《證券日報》,2022年4月19日,第B02版。
[12]李海朝、烏志明、李輝琳:《關于更高質量打造世界級鹽湖產業基地的思考》,《青海科技》,2021年第3期。
[13]丁金光、徐偉:《共謀全球生態文明建設是習近平生態文明思想的重要組成部分》,《東岳論叢》,2020年第11期。
[14]習近平:《共同構建人與自然生命共同體——在“領導人氣候峰會”上的講話》,《人民日報》,2021年4月23日,第2版。
責 編/肖晗題
孔祥宇,中國政法大學馬克思主義學院教授。研究方向為中國科技史。主要著作有《“老高原”的鹽湖情:記中國鹽湖科學奠基人和開拓者鄭綿平院士》(論文)等。張永生,中國地質科學院礦產資源研究所研究員。研究方向為鹽湖與鹽類礦床地質研究。主要著作有《卾爾多斯奧陶紀地層巖石巖相古地理》(合著)。