一文梳理鎳產業鏈全景圖

實現“碳達峰、碳中和”是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。實現雙碳戰略，須立足我國能源資源稟賦,堅持穩中求進,以經濟社會發展全面綠色轉型為引領,以能源綠色低碳發展為關鍵，不斷推動“雙碳”工作不斷邁上新臺階。

新能源汽車作為全球新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展成果，也是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，同時，是推動我國綠色發展、實現雙碳目標的戰略舉措。

新能源汽車的核心部件——動力電池，目前使用較廣泛的是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，三元電池又可分為鎳鈷錳酸鋰電池和鎳鈷鋁酸鋰電池。因此，在動力電池的應用中，鎳、鈷、鋰成為不可或缺的金屬元素。

鎳金屬簡介

鎳（Nickel），是近似銀白色、硬而有延展性並具有鐵磁性的金屬元素，具有良好的可塑性和耐腐蝕性，它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳屬於親鐵元素，地核主要就由鐵、鎳元素組成。鎳金屬主要用於合金（如鎳鋼和鎳銀）及用作催化劑（尤指用作氫化的催化劑）。



鎳應用領域主要包括：電鍍、鎳合金、催化劑等方面。鎳的抗腐蝕性佳，因此常被用在電鍍上，例如鎳鎘電池就含有鎳金屬。

鎳可塑性與抗腐蝕性，使其廣泛用於合金（如鎳鋼和鎳銀）及用作催化劑（尤指用作氫化的催化劑）。主要用來製造不鏽鋼和其他抗腐蝕合金，如鎳鋼、鎳鉻鋼及各種有色金屬合金，被廣泛地用於飛機、艦艇和民用工業中的機器製造等領域。鎳合金還可用來製造貨幣等，鍍在其他金屬上以防止生鏽。鎳也作加氫催化劑和用於陶瓷製品、電子線路、玻璃著綠色以及鎳化合物製備等工業領域。

鎳產業鏈上游

鎳產業鏈，上游為鎳礦開采環節，鎳礦分為硫化鎳礦和紅土鎳礦，硫化鎳礦可以生產鎳精礦，紅土鎳礦可以生產鎳鐵和氫氧化鎳；中游為冶煉環節，主要包括電解鎳、鎳鐵和硫酸鎳；下游應用於不鏽鋼生產、新能源汽車電池生產以及電鍍材料生產等廣泛領域。

鎳礦主要是以紅土鎳礦和硫化鎳礦兩種形式存在。

硫化鎳礦，品位較高，是鎳冶煉的傳統原料，這種鎳礦火法冶煉工藝成熟，主要產品高冰鎳可用於生產電解鎳和硫酸鎳。但硫化鎳礦資源相對有限，採礦成本較高。主要分佈在加拿大、俄羅斯、澳大利亞、南非等高緯度地區。

紅土鎳礦，資源儲量更豐富，品位更高，開采成本較低。紅土鎳礦一般採用火法冶煉直接生產鎳鐵或鎳生鐵，進而生產不鏽鋼，少部分採用濕法工藝生產硫酸鎳或電解鎳。

紅土鎳礦主要分佈在赤道線南北30度以內的熱帶國家，集中分佈在環太平洋的熱帶-亞熱帶地區，主要有東南亞的印尼和菲律賓、美洲的古巴和巴西等，印尼是全球紅土鎳資源最豐富的國家。

據數據顯示，2020年全球探明鎳基礎儲量（以鎳計）約9400萬噸。在鎳的歷史中，硫化鎳礦曾長期占據原料供應的絕對主導地位，但硫化礦資源存在瓶頸。目前，紅土鎳礦已經成為了最主要原生鎳供應來源。

2007年開始，受益於RKEF等工藝的成熟和應用，利用紅土鎳礦生產鎳鐵，進而製造不鏽鋼的技術路線得到普及，紅土鎳開始飛速替代硫化鎳礦在不鏽鋼領域的需求。目前全球生產的鎳產品中有70%來自紅土鎳礦。

從市場格局來看，全球鎳礦生產集中度較高。從國家和地區來看，印尼、菲律賓、新喀里多尼亞等是全球主要的紅土鎳礦產地，澳洲兼具紅土鎳礦和硫化鎳礦，俄羅斯和加拿大則擁有少有的多金屬伴生的硫化鎳礦藏。

目前，印度尼西亞、菲律賓、俄羅斯三個國家約占全球鎳礦產量的56%，其中印度尼西亞鎳礦產量占比接近30%，居於首位。從企業主體看，全球鎳礦企業市占率較低，僅俄羅斯鎳業和淡水河谷的份額超過5%，其它為嘉能可、必和必拓、謝里特、英美資源等企業。

中國鎳礦產量約占全球產量的4.1%，並且主要以硫化鎳礦為主，占據保有儲量的86%。國內鎳礦分佈集中，主要位於西部甘肅金川地區，占比達66%。其次分別為新疆、雲南、吉林、湖北及四川等地區。總體鎳礦資源量有限，尤其紅土鎳礦缺乏。

鎳產業鏈中游

鎳及製品分類主要包括兩種，按照形態分為鎳板、鎳球、鎳合金、鎳鹽等；按照鎳含量高低，又可分為一級鎳和二級鎳，其中一級鎳產品鎳的含量在99.8％以上，包括電解鎳、鎳球等，而二級鎳中鎳含量通常在98％以下，包括了鎳含量較低的鎳鐵、鎳生鐵等產品。

鎳在冶煉環節中，由於礦源不同，冶煉工藝也有一定差異。硫化鎳礦是通過火法冶煉工藝，形成高冰鎳（一種鎳含量較高的鎳硫化物）作為中間產品，再通過濕法工藝生產硫酸鎳，或通過電解生產電解鎳、鎳粉、鎳豆等純鎳產品。

紅土鎳礦生產鎳工藝，可以大致分為火法和濕法兩種工藝路線。火法工藝的初始投資更少，投資周期更短，但是在冶煉過程中能耗與成本更高，金屬回收率相對更低，主要用於處理高品位的紅土鎳礦。濕法工藝相對更複雜、初始投資更大、投資周期長，但能耗更低、金屬回收率更高，能夠處理表層低品位礦。

經冶煉的鎳產品按性質劃分，可被分成一級鎳和二級鎳。一級鎳是指包括電解鎳、鎳粉、鎳豆、鎳塊在內的鎳產品，這類產品以硫化鎳礦和紅土鎳濕法冶煉的中間品為原料，鎳含量接近100%，可以用於電池、電鍍、不鏽鋼及合金等多個領域。二級鎳包括鎳生鐵和鎳鐵，這些產品含鎳量較低，一般在15%以下，主要通過紅土鎳礦火法冶煉獲得，專門用於不鏽鋼的生產領域。

全球主流的鎳製造商，以前主要由海外跨國公司主導，包括俄羅斯諾里爾斯克、淡水河谷、嘉能可、必和必拓、英美資源等企業。近年來，隨著我國鎳產業龍頭企業在印尼的產能突破，逐步打破了鎳產品市場的壟斷。目前，全球鎳供應格局已經逐步形成海內外龍頭企業並存的格局，以青山集團、金川集團、江蘇德龍等為代表的中國鎳製造商逐鹿東南亞，其中青山集團更是已18%市場份額拔得頭籌，呈現出後來居上的態勢。

鎳產業鏈各環節中，最主要的供需路徑為紅土鎳礦火法冶煉-鎳鐵-不鏽鋼。但隨著新能源汽車的蓬勃發展，下游動力電池對硫酸鎳的需求增速顯著。因此，紅土鎳礦濕法冶煉-濕法中間品-硫酸鎳-動力電池的路徑重要性逐步顯現其優勢。

從最上游的鎳原生礦經濕法冶煉形成濕法中間品（MSP/MHP），或經火法冶煉形成高冰鎳，進而加工成硫酸鎳，生產前驅體，成為鎳產業鏈從紅土鎳礦到新能源電池的技術突破。

高冰鎳變革對鎳供需格局帶來巨大衝擊。在傳統的鎳產業鏈中，高冰鎳是由硫化鎳礦冶煉得到，而青山在印尼的高冰鎳項目，意味著由紅土鎳礦冶煉的鎳鐵打通了轉化為高冰鎳的渠道。高冰鎳作為鎳的硫化物，可用於生產電解鎳、氧化鎳、鎳鐵、含鎳合金及包括硫酸鎳在內的各種鎳鹽，而硫酸鎳可用於電池生產的原料。三元正極材料主要成本為前驅體材料成本，前驅體價格受上游金屬材料價格影響較大，高冰鎳的量產對於推動新能源產業發展作用不可估量。

2020年7月份開始，青山集團其於在印尼調試試制高冰鎳，將已有鎳鐵產線改造，生產鎳含量75%以上的高冰鎳，該工藝已於2020年年底試製成功，目前已經能夠穩定供應高品質高冰鎳。青山表示將繼續加大在印尼鎳產業的投資，2021年預計生產鎳當量60萬噸，2022年預計85萬噸，2023年預計110萬噸，其中高冰鎳和鎳鐵的產量將根據市場需求和價格變化情況切換調整。這一舉措對我國國內鎳市場的供需平衡和下游新能源汽車快速發展，都將會帶來巨大的影響。

鎳產業鏈下游

鎳產業鏈下游中，主要廣泛應用在鋼鐵、鎳基合金、電鍍、電池等領域。傳統領域，鎳主要用途在於生產不鏽鋼，鎳的抗腐蝕性，使得其成為一種重要的鋼材添加劑。鎳的抗腐蝕性佳，也常被用在電鍍上，鎳鎘電池含有鎳元素。

2021年全球鎳的年產量約270萬噸（金屬量），其中不鏽鋼占鎳消費量的78%，電池用鎳占7.5%，約19.4萬噸，增速明顯。不鏽鋼作為鎳消費第一大領域，全球鎳消費中約占比在70%以上，而我國在不鏽鋼領域的鎳消費占比更是超過80%。

不鏽鋼是以不銹、耐蝕性為主要特性，且鉻含量至少為10.5%，碳含量最大不超過1.2%的鋼。不鏽鋼具有耐蝕性、耐熱性、耐低溫性以及良好的加工性能，屬於鋼鐵行業高端品種。

不鏽鋼下游主要包括金屬製品、機械、建築、電力、交通運輸等方面。隨著消費能力的提高及高端製造產業結構升級，不鏽鋼在消費市場的應用潛力有望不斷被挖掘，在普通碳鋼應用領域的替代趨勢逐步呈現。

全球工業化進程的推進，不鏽鋼下游應用領域也不斷增加，製造業和消費升級帶來的材料品質要求的不斷提升，全球不鏽鋼粗鋼產量呈現出增長態勢。2021年全球不鏽鋼粗鋼產量達到5828.9萬噸，2016至2021年均複合增長率為5.4%。2022年預計全球不鏽鋼粗鋼產量將達到5860萬噸。

鎳下游電池領域新應用

新能源汽車作為全球新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展成果，也是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，同時，是推動我國綠色發展、實現雙碳目標的戰略舉措。

在我國“雙碳”目標驅動的汽車領域電動化轉型升級過程中，動力電池領域創新與應用，成為強化新能源汽車競爭水平、打造國家產業競爭力、保持企業競爭優勢的關鍵。

動力電池作為新能源汽車的核心部件，新技術競爭格局尚未形成，創新潛力發展正在重塑產業格局。電動汽車領域使用較廣泛的是鋰離子電池，主流為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，三元電池又可分為鎳鈷錳酸鋰電池和鎳鈷鋁酸鋰電池。

在新能源汽車動力電池的應用中，鎳、鈷、鋰都是非常重要的金屬元素，鎳的作用是提高電池能量密度和延長續航里程，鈷的作用是提高電池的穩定性和導電率，從而改善電池的充/放電性能。新能源汽車快速發展，成為未來鎳消費新的增長領域。

目前，新能源汽車中廣泛應用的鋰離子電池是一種重要的高能電池。鋰離子電池是用鋰作負極活性物質的化學電池，鋰的標準電極電位最負，在金屬中比重最輕，反應活潑性最高，因而鋰電池的電動勢和比能量很高。

鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中，三元鋰電池和磷酸鐵鋰是新能源汽車動力電池市場的主流產品。

三元鋰電池中的電池陽極是由鎳、鈷、錳，或者鎳、鈷、鋁作為三元材料。三元材料的優點在於其能量密度高、性能優良，同體積下可存儲更多電能並保持較長使用時間。

三元鋰電池主要由正極材料、隔膜、電解液、負極材料和電池外殼構成。其中，正極材料為鋰的氧化物，隔膜為具有微孔結構的高分子薄膜，電解液一般採用的是含有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，負極材料由石墨或近似石墨結構的碳構成，電池外殼使用的是鍍鎳鐵殼、鋁塑膜或鋼殼等材料。

三元鋰電池工作原理即鋰離子的移動。在電池充放電過程中，鋰離子會在正極和負極之間移動。當電池充電時，正極上生成的鋰離子會經過電解液和隔膜最終嵌入到負極的微孔中。當電池放電時，嵌在負極微孔中的鋰離子將會脫出，再經過電解液和隔膜移動到正極。

磷酸鐵鋰電池，是一種使用磷酸鐵鋰作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池。其具有工作電壓高、充放電循環壽命長，安全性能較好等優點，但存在容量低、高低溫性能差等問題。經過改良後，目前我國的磷酸鐵鋰電池已突破傳統的能量密度限制，達到了三元材料的水平，在新能源汽車領域應用比重逐步提升。

2020年初，我國車企發佈新型的磷酸鐵鋰“刀片電池”。刀片電池是一種磷酸鐵鋰電池的結構創新，其採用CTP無模組方案，在成組時跳過了傳統的模組環節，大幅提高體積利用率，最終達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。相較傳統電池包，“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，即續航里程可提升50%以上，達到高能量密度三元鋰電池的同等水平。

新型磷酸鐵鋰“刀片電池”，在保證安全性能前提下，通過結構優化使得續航也更加出色。因此，在近兩年新能源汽車蓬勃發展背景下，磷酸鐵鋰電池應用領域和市場占比快速提升。

據統計數據顯示，2021年中國動力電池出貨量為220吉瓦時，同比漲幅達175%。其中，磷酸鐵鋰電池出貨量為117吉瓦時，同比大幅飆漲270%；三元鋰電池出貨量109吉瓦時，同比增長127%。按數據測算，2021年國內動力電池市場中磷酸鐵鋰和三元鋰電池裝機占比分別為53%、47%。得益於國內新能源汽車產業的快速發展，2021年我國動力電池錄得非常明顯增速。

2021年我國新能源汽車累計產量為354.5萬輛，同比增幅高達159.5%，市場占有率已升至13.4%。未來新能源汽車市場或將走向細分領域，在短程低速或中短程電動車市場中，磷酸鐵鋰電池將會維持主流地位；對長程或其他用途車輛而言，三元鋰電池也將有望繼續維持其優勢。此外，未來磷酸錳鐵鋰、鈉離子電池、氫能源電池等新電池技術路線及商業化應用也值得關註。

總結與展望

廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。“雙碳”的戰略目標，驅動我國汽車領域電動化轉型加速發展，將推動新能源汽車滲透率不斷提高，同時拉鬆動力電池的需求快速抬升。

新能源汽車動力電池中，正極材料的三元前驅體以硫酸鎳等作為原材料，對鎳金屬的需求將會持續旺盛。隨著新能源車高速發展和續航里程不斷提升的需求，動力電池高鎳化進程逐步加快。動力電池將貢獻鎳未來的主要消費增量。

據統計，2021年三元動力電池對鎳需求約為19.4萬噸，同比增長91%。截至2022年10月，我國電池領域金屬鎳消費量達41.82萬噸，在鎳消費占比中已達到11.13％。預計2022年全年新能源電池對鎳需求量約為50.32萬噸，同比增速將接近160%。

據IEA預測，全球汽車市場份額中，保守估計到2030年電動車滲透率將在15-20%，新能源汽車銷售量達到2300萬輛，2030年全球新能源動力電池鎳消費量將達到93萬噸。將對全球鎳產業供需平衡帶來較大增量變化。

新能源汽車作為全球新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展成果，其中的動力電池領域成為全球各國爭相搶占的技術高地。動力電池生命周期長鏈條、多體系特點，為創新發展提供了巨大想空間。高能量密度、高安全性、低成本訴求等，驅動新一代動力電池不斷創新。動力電池產業鏈的全面創新，將推動新一代電池技術和產業格局不斷深化發展。