基于中国锂矿床及资源特征的2024—2035年锂供需形势分析
作者:张照志 ¹ ² ³,潘昭帅 ⁴,车东² ³
单位:1.青海盐湖工业股份有限公司;2.中国地质科学院矿产资源研究所;3.自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室;4.北京理工大学能源与环境政策研究中心
引 言
金属锂是一种银白色的轻金属,是自然界中最轻的金属,比铅软,富延展性。锂的化学性质活泼,在氧气和空气中能够自燃。锂及其衍生品广泛应用于锂电池、玻璃陶瓷、润滑脂、核工业、医药等诸多领域,被誉为“白色石油、能源金属和工业味精”。自然界中锂仅以化合物形式存在,通常与氧形成氧化物赋存于硅酸盐矿物中。在自然界发现有两个锂的同位素,即6Li 和7Li。锂常与钾、铀、铷、铯发生置换,并与铍、硼共生。迄今已发现锂矿物和含锂矿物超过150 种,锂辉石、锂云母和透锂长石等为开发利用最多的锂矿物。
我国在《全国矿产资源规划(2016—2020 年)》中将锂矿纳入战略性矿产,而澳大利亚(2020 年)、美国(2018 年)、日本(2009 年)等国家也将锂列为关键矿产或关键原材料,其中,美国将锂作为43 种重要矿产资源之一,欧盟将锂列为14 种关键原材料之一。总之,锂矿资源为我国锂电等新能源产业、战略性新兴产业的发展提供了资源保障,也成为欧、美、日等发达国家(地区)角逐的关键矿产。
本文将锂矿资源产业分为传统产业和战略性新兴产业,其中,传统产业主要包括锂矿资源开采、选矿、锂盐(碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等)的生产等。随着我国战略性新兴产业的发展壮大,锂矿已逐渐成为支撑我国战略性新兴产业发展的重要矿种,锂矿产品应用于新能源汽车用能量型锂离子电池、电子专用材料制造、二次电池材料制造、半导体晶体制造等,锂消费占比超过50%。
近年来,随着我国新能源和新能源汽车产业的发展,我国锂供需形势严峻,国内锂矿山生产供应无法满足锂产业发展需求。自2010 年以来,我国矿山(一次)锂矿产品的对外依存度处于高位,2021 年曾达65.00%,2022 年降至41.16%;锂精矿进口量不断攀升,2022 年我国进口锂精矿达284 万t,同比增长约42%。锂矿成为严重依赖境外锂精矿等产品的矿种。
尽管我国锂需求大于供给,但从锂供应端而言,从不同类型的锂矿床中生产提取锂矿产品的多元化供应格局已逐渐形成,随着青海高镁锂比盐湖卤水提锂技术的突破,锂盐规模化、产业化进程加快推进,我国锂供需形势有望得到缓解。近一个世纪以来,对锂矿床成因类型划分的学术研究层出不穷,观点各异,但总体按外生和内生划分,工业类型划为卤水型锂矿床和硬岩型锂矿床。美国的克劳斯·J·舒尔茨将锂矿床分为6 种;我国相关部门、机构和学者也提出了锂矿床类型划分方案,并对不同锂矿床地质特征和成矿规律、机制等进行了研究。
针对锂需求预测和矿产资源供需形势分析,不同机构、学者进行了分析预测方法与模型等的研究,并提出了预测结果。不同学者利用灰色神经网络、趋势分析法等预测方法对世界和我国的锂需求和供需形势等进行了预测,分析了世界和我国锂矿资源供应安全态势,提出了相关对策建议。原国土资源部分别于2013 年和2015 年专门开展了锂矿资源利用现状调查、锂矿资源保障程度论证与可供性论证,对我国2020 年、2025 年和2030 年锂矿保障程度进行论证,其中包括锂供需分析相关内容。从现有文献预测方法看,多为线性外推,如趋势分析法、灰色神经网络等,方法相对单一,预测指标选取不尽合理,造成锂矿供需预测数据不够准确;对世界和我国锂资源需求预测的文献较多,而对2024—2035 年锂供需系统预测文献较少;自2022 年以来我国锂矿资源产业发展和市场变化情况较大,预测的基础发生了变化。因此,本文在中国锂矿床类型、锂矿地质、空间分布和查明储量特征、锂矿资源开发利用、锂需求预测和锂矿可供性评价的基础上,系统性提出了基于中国锂矿资源特征的2024—2035 年锂供需形势,并提出相关对策建议。本文所形成的认识结论、对策建议对我国编制“十五五”锂矿产资源战略规划、制定锂矿资源管理政策、支撑国家锂矿资源决策等具有一定的现实意义。
我国锂矿床分类及锂矿资源特征
1.1 锂矿床类型
按工业类型将锂矿床划为卤水型锂矿床和硬岩型锂矿床。
1)卤水型锂矿床。又分为盐湖卤水型锂矿床、油田水型锂矿床、海相深部卤水型锂矿床、地热型锂矿床4 类锂矿床,其中,盐湖卤水型锂矿床最为重要,且已得到规模化开发利用。在富钾镁硼盐的盐湖中,锂通常以离子状态赋存于盐湖卤水中,形成有工业开采价值的盐湖卤水型锂矿床。
2)硬岩型锂矿床。又分为花岗伟晶岩型锂矿床、黏土型锂矿床、岩浆热液型锂矿床等,其中,花岗伟晶岩型锂矿床最为重要,且已得到规模化开发利用。在花岗伟晶岩型锂矿床中,锂主要聚集在岩浆结晶分异的晚期、伟晶作用阶段和气成热液阶段,特别是在伟晶作用晚期,常形成有工业利用价值的锂矿床。在《矿产地质勘查规范 稀有金属类》(DZ/T 0203—2020)稀有金属矿床分类及主要工业类型中,锂矿床主要类型包括碱性长石花岗岩型锂矿床和伟晶岩型锂矿床。
1.1.1 盐湖卤水型锂矿床
我国现代盐湖卤水型锂矿床主要赋存于青藏高原,分布广,主要位于北纬30°附近。截至2022 年末,我国已查明资源储量的盐湖卤水型锂矿床有15 个,主要分布在青海和西藏。
1)青海柴达木盆地中部的察尔汗盐湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖,以及西部尕斯库勒盐湖矿床中的锂矿主要以晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水的形态出现,赋存于上更新统至全新统地层中。西藏的盐湖卤水型锂矿床主要分布在藏北锂成矿带,重要的锂矿床有扎布耶锂矿床、结则茶卡锂矿床、当雄错锂矿床、麻米错锂矿床、班戈湖锂矿床、查波错锂矿床、鄂雅错锂矿床等。
2)盐湖卤水型锂矿床矿石类型。锂常赋存于各种类型的盐湖卤水中,青海察尔汗盐湖以氯化物型为主,硫酸盐型为辅,西藏盐湖以碳酸盐型为主。卤水的主要水化学组成:Li+、B2O3、Na+、Mg2+、K+、Cl-、SO42-;碳酸盐型卤水,其CO3-、HCO3-高于SO42-、Cl-。
3)典型盐湖卤水型锂矿床。察尔汗盐湖卤水锂矿床,东西长168 km,南北宽20~40 km,自西向东分为别勒滩、达布逊、察尔汗和霍布逊4 个区段,面积5 856 km2,是我国最大的氯化物型钾镁盐矿床,以钾盐矿产为主,固液相共存,共生石盐矿、镁盐矿,锂矿为伴生矿产,锂以离子形式赋存于液体矿中,液体矿按照卤水赋存状态分为地表湖水、晶间卤水和孔隙卤水3 种,锂矿主要赋存于晶间卤水中,自西向东卤水中的锂矿(LiCl)品位总体呈降低趋势,别勒滩区段锂矿品位(LiCl)一般为1 000~2 500 mg/L,最高达4 960 mg/L;达布逊区段一般为500~780 mg/L,最高达1 180 mg/L;察尔汗区段一般为300~400 mg/L,最高达660 mg/L。
西台吉乃尔盐湖卤水型锂矿床,位于柴达木盆地中部,属硫酸亚镁型盐湖,是一个固液相共存的盐湖卤水型锂矿床。液体矿分为地表卤水和地下卤水,锂矿主要赋存于其中。含锂地表卤水随季节变化,锂矿品位(LiCl)最低640 mg/L,最高5 320 mg/L,平均品位(LiCl)3 820 mg/L。地下卤水按埋藏条件与水力性质分为晶间潜卤水、孔隙潜卤水和晶间承压卤水。晶间潜卤水赋存于全新世的石盐、含粉砂石盐层中,透水性好,矿层北部的锂矿品位高,沿边缘逐渐降低,锂矿(LiCl)品位一般在3 461~4 615 mg/L 之间,最高达6 892 mg/L;孔隙潜卤水锂矿品位(LiCl)在1 821.5~4 250.2 mg/L 之间,平均品位9 350.3 mg/L;晶间潜卤水锂矿平均品位(LiCl)1 421 mg/L,最高达2 914 mg/L。
西藏扎布耶盐湖卤水型锂矿床位于西藏高原腹地,为我国重要的盐湖卤水型锂矿床,水化学类型为碳酸盐型,湖表面积243 km2,主矿种为锂矿、共伴生钾盐、硼矿、铯矿、溴矿等盐类矿产,为固液相共存的锂矿床。锂矿主要赋存于地表卤水、晶间卤水和湖底沉积物(扎布耶石,Li2CO3)中,卤水锂品位高,锂矿平均品位(LiCl)1 032 mg/L。固体锂矿平均品位(LiCl)0.37%~0.70%。
1.1.2 花岗伟晶岩型锂矿床
花岗伟晶岩型锂矿床主要包括碱性长石花岗岩型和伟晶岩型矿床,锂矿以共伴生形式赋存于其中。
1)碱性长石花岗岩型可分为3 类锂矿床工业类型:钠长石、锂云母花岗岩型铌、钽、锂、铷、铯矿床;钠长石、铁锂云母花岗岩型铌钽矿床;钠长石、锂白云母花岗岩型钽、铌(钨、锡)矿床。
①钠长石、锂云母花岗岩型铌、钽、锂、铷、铯矿床。典型矿床为江西宜昌414 钽铌矿床。矿床产于燕山中晚期花岗岩侵入体内,矿体赋存于侵入体顶部,含矿岩体富含钠长石、锂云母,空间上分带明显,其中,富钠长石、锂云母花岗岩带为主要工业矿体,中钠长石、锂云母花岗岩带,形成低品位矿体。矿体呈似层状、透镜状。共生矿产为锂矿、铷矿和铯矿,伴生矿产为铍矿、锆矿和铪矿。矿床规模可达特大型或大型。含锂矿物为锂云母。锂矿平均品位(Li2O)0.34%~0.93%。
②钠长石、铁锂云母花岗岩型铌钽矿床。典型矿床为江西横峰松树岗钽铌矿床。隐伏的花岗岩体为铌钽矿体,呈岩钟状,空间上具垂直分带现象。矿床规模可达特大型。锂矿作为伴生矿产赋存于铁锂云母中。云英岩化花岗岩型矿体锂矿平均品位(Li2O)0.49%,钠长石化花岗岩型矿体锂矿平均品位(Li2O)0.17%。
③钠长石、锂白云母花岗岩型钽、铌(钨、锡)矿床。典型矿床为江西石城姜坑里钽铌矿床。主矿种为铌钽矿,伴生锂矿。含矿岩体以小岩瘤、岩株状产出,顶部富含钠长石和铁锂云母。矿床规模中小型。锂矿作为伴生矿产赋存于铁锂云母中,锂矿品位较前两者要低。
2)伟晶岩型矿床的主要锂矿床工业类型为花岗伟晶岩型钽、铌、锂、铷、铯、铍矿床,是我国的主要锂矿床。
花岗伟晶岩矿床的典型矿床为四川康定甲基卡锂矿床、福建南平西坑钽铌矿床。常由数条至数十条伟晶岩脉组成,大小差异悬殊,长数十米至数百米,少数达千米以上,矿体形态复杂多样,呈脉状、透镜状、巢状、串珠状及不规则状等。主要矿物有锂辉石、锂云母、锂磷铝石、磷锰锂矿、透锂长石等,次要矿物有锡石、钨锰铁矿等。矿床规模为中型、小型。矿体含矿品位变化大,锂矿平均品位(Li2O)2.57%。
新疆富蕴县可可托海3 号脉钽铌-多金属矿床。伟晶岩脉总体走向长2 km,沿倾向长1.5 km,由岩钟状及缓倾斜脉状体两部分构成,不同结构带含不同的稀有金属组分。矿体形态呈岩钟状及缓倾斜脉状体。主要矿物有绿柱石、金绿宝石、锂辉石、锂云母、磷锂铝石、磷锰锂矿、锂绿泥石等。含矿品位变化大,锂矿平均品位(Li2O)1.40%。
1.2 锂矿资源特征
由于锂电产业发展拉动锂消费量攀升,世界主要锂矿资源国持续加强锂矿产地质勘查投入,锂矿储量和资源量均不断增加。截至2023 年末,世界锂矿储量(Li)约2 800 万t(LCE 1.49 亿t),锂矿资源量(Li)1.06 亿t(LCE 5.62 亿t)(表1),同比分别增长7.69%和7.14%,特别是近十年来,世界锂矿储量和资源量的年均增幅分别达8.00%和7.45%。
世界锂矿资源丰富,分布相对集中,来源多,锂矿资源赋存于不同类型锂矿床中。世界锂矿储量主要分布于智利、澳大利亚、阿根廷、中国、美国、加拿大、津巴布韦、巴西和葡萄牙9 个国家。其中,智利锂矿储量(Li)约930 万t(LCE 4 950 万t),占世界的比例为33.21%,居世界首位;澳大利亚(Li 约620万t,22.14%)和阿根廷(Li 约360 万t,12.86%)分居第2 位和第3 位;而中国锂矿储量(Li)约300 万t,占世界的比例为10.71%,居世界第4 位(表1)。排名前6位国家的锂矿储量占世界的比例为86.17%。
世界上61.38%的锂矿储量赋存于盐湖卤水锂矿床中,38.62%的锂矿储量赋存于硬岩锂矿床中。其中,智利和阿根廷两国均为盐湖卤水型锂矿床,澳大利亚、加拿大、巴西、津巴布韦和葡萄牙为硬岩型(锂辉石)锂矿床,中国的锂矿床以硬岩型为主、盐湖卤水型为辅,美国则以盐湖卤水型为主、伟晶岩型等为辅。这种锂矿储量的特征决定了世界锂矿产品的供应以盐湖卤水型为主,硬岩型为辅。
1.2.2 世界主要国家锂矿资源量
截至2023 年末,世界锂矿资源量(Li)约10 557.8万t,主要分布在玻利维亚、阿根廷、美国、智利、澳大利亚、中国等23 个国家。其中,玻利维亚锂矿资源量(Li)2 300 万t(LCE 约12 250 万t),占比21.78%,居世界首位,锂矿主要赋存于世界最大盐湖乌尤尼盐湖中,由于勘查程度低,目前主要为锂矿资源量;阿根廷(2 200 万t,20.84%)、美国(1 400 万t,13.26%)、智利(1 100 万t,10.42%)、澳大利亚(870 万t,8.24%)分列第2 位~第5 位;而中国锂矿资源量(Li)680 万t,占比6.44%,居世界第6 位。世界上62.25%的锂矿资源量赋存于盐湖卤水型锂矿床中,37.75%的锂矿资源量赋存于各种硬岩锂矿床(含贾达尔型)中。其中,玻利维亚、阿根廷、智利位于世界“锂三角”,锂矿床类型为盐湖卤水型;德国、加拿大、刚果(金)、刚果(金)、捷克、澳大利亚等国锂矿床为硬岩型;美国、中国盐湖卤水型和硬岩型均有;塞尔维亚为贾达尔型等。
锂矿资源量可通过提升锂矿勘查工作程度,将其升级到储量,进而得到开发利用,锂矿资源丰富的国家是未来锂产品供应的主力。
1.2.3 中国锂矿储量
1)中国锂矿成矿地质条件好,资源丰富,分布集中,矿床类型多元化,盐湖卤水型及各种硬岩型均有发现。截至2022 年末,按照《固体矿产资源储量分类》(GB/T 17766—2020),我国锂矿保有查明储量(Li2O)635.27 万t(LCE 1 571.02 万t,Li 295.14 万t),同比增幅高达56.98%。这与我国对锂矿作为战略性矿产的投入有关,如2021 年锂矿地质勘查投入1.56亿元,新发现锂矿产地2 处;2022 年锂矿勘查投入1.96 亿元,新发现锂矿产地3 处,勘查投入同比增加25.64%。
2020—2022 年,我国锂矿储量呈上升态势,年均增幅65%。截至2020 年末,锂矿储量(Li2O)234.50万t(LCE 579.92 万t, Li 108.95 万t) ,2021 年增至404.68 万t(Li2O)(LCE 1 000.77 万t),2022 年增至历史最高值635.27 万t(Li2O)(LCE 1 571.02 万t)(图1)。
2)锂矿储量主要省区分布。截至2022 年末,我国锂矿资源分布集中,呈现“北多南少”的特征,主要分布在江西、青海、四川、西藏、河南和新疆等省(区)(图2)。其中,江西锂矿储量(Li2O)255.24 万t(LCE 629.68 万t),占全国锂矿储量的40.18%,同比增幅582.10%,为硬岩型锂矿(锂云母);青海锂矿储量(Li2O)186.61 万t(LCE 460.37 万t),占全国锂矿储量的29.37%,同比有所减少,减幅2.03%,为盐湖卤水型锂矿;四川锂矿储量(Li2O)135.03 万t(LCE 333.12万t),占全国锂矿储量的21.26%,同比增长14.63%,为硬岩型锂矿;西藏锂矿储量(Li2O)56.29 万t(LCE 138.87 万t),占全国锂矿储量的8.86%,同比减幅1.57%,为盐湖卤水型锂矿;此外,河南(硬岩型)和新疆(盐湖卤水型)锂矿储量(Li2O)分别为1.15 万t(LCE 2.84 万t)和0.95 万t(LCE 2.34 万t),占全国锂矿储量的比重很小。江西、青海、四川和西藏4 省(区)锂矿储量占全国总储量的比例达99.67%。江西、四川是硬岩型锂矿床锂矿储量增加的重点省(区)。
3)锂矿储量格局发生重大变化。2022 年是我国锂矿查明保有储量格局发生重大变化的一年,盐湖卤水型锂矿储量占比由2021 年的61.20%降至38.24%,硬岩型锂矿储量占比则由2021 年的38.80% 升至61.76%,标志着锂矿储量格局发生很大的转变。“北水南岩”的资源格局仍然保持。我国盐湖卤水锂矿分布于青海和西藏的盐湖中;硬岩型(锂辉石)锂矿主要分布于川西地区及新疆可可托海矿区;硬岩型(锂云母、含锂瓷土)主要产于江西宜春地区。不同锂矿床的查明资源储量分布格局发生重大变化,2009 年数据显示,盐湖卤水型锂矿床查明资源储量占全国的比例约为80%,硬岩型锂矿约为20%。截至2021 年末,盐湖卤水型锂矿和硬岩锂型锂矿储量的占比分别为73.26%和26.74%。这“一升一降”重塑了中国锂矿储量格局,由“北多南少”变为“北少南多”。我国硬岩型锂矿储量占优,盐湖卤水型锂矿储量为辅,世界盐湖卤水型锂矿资源量占比62.25%,而我国盐湖卤水型锂矿储量占比38.24%,硬岩型锂矿保有储量已成为我国锂矿资源的主体。
4)锂矿资源禀赋不佳,开发利用成本高。如青海盐湖中硼矿、钾盐、镁盐等伴生矿产多,镁/锂比高。西藏盐湖锂矿品位高,镁/锂比低,但自然地理环境较为恶劣。最大的花岗伟晶岩锂矿床位于四川阿坝州和甘孜州少数民族地区,交通运输等开发利用条件不太理想;而江西锂云母锂矿品位低,过往锂矿业秩序混乱,提锂成本高,生态环境保护成本高。
锂供需形势分析研究方法与技术路线
2.1 2024—2035年锂供应能力分析评价与预测方法
2.2 2024—2035年锂需求量预测方法
我国锂供应量评价与分析预测
以我国锂矿床类型、保有资源储量特征、矿石质量及空间分布特征为基础,利用矿产资源可供性评价方法,分析评价我国2024—2035 年矿山锂供应量(LCE)。
3.1 矿山锂供应量评价
3.1.1 矿山锂产量及其变化
综合中国有色金属工业协会锂业分会、美国地质调查局(USGS)、英国石油公司(BP)等数据,我国现有锂矿山22 座,其中,大型11 座,中型3 座,小型8 座。2023 年我国矿山锂产量(LCE)23.42 万t(Li 4.4 万t),同比减少23.71%,占世界总产量的比例为33.46%(图5)。其中,青海盐湖提锂产量(LCE)约11 万t,占比47%,其余为江西和四川等省锂辉石、锂云母提锂产量。
由图5 可知,1990—2023 年间,矿山锂累计产量(LCE)135.84 万t(Li 25.52 万t),矿山锂产量呈“L”形增长态势。1990—2018 年产量低,增速慢,1990 年产量(LCE)1.50 万t,1994 年降至0.17 万t(LCE),占世界的比例3.38%;2010 年增至2.09 万t(LCE),占比14.81%;2017 年增至3.40 万t(LCE),占比12.56%。2018—2023 年呈快速增长态势,2018 年矿山锂产量(LCE)3.75 万t,占比7.41%,2022 年由于碳酸锂产品价格上涨,矿山锂产量升至历史最高值30.70 万t(LCE),占比升至44.20%。
3.1.2 2024—2035年矿山锂供应能力分析与预测
由于锂矿资源开发利用受资源禀赋、科技进步等影响大,不同锂矿床类型开采成本差别大,本文评价锂矿可供产量时,以我国矿山锂现状产量为基础,综合考虑国家经济发展状况、锂矿山生命周期、资源共伴生情况等。评价的锂矿产品对象为碳酸锂或折算为碳酸锂当量。
3.1.3 2024—2035年矿山锂供应量评价
碳酸锂可供价格的确定。根据项目组调研和测算,国内锂矿山企业碳酸锂生产成本在0.43 万~1.43 万美元/t(4.0 万~8.4 万元/t)之间,其中,盐湖卤水提锂成本最低,锂辉石次之,锂云母和含锂瓷土矿提锂成本最高,如盐湖碳酸锂提锂成本3 万~6 万元/t,江西宜昌锂云母提锂成本8 万~10 万元/t,锂辉石提锂成本介于两者之间。
根据SMM(上海有色网)数据,2012—2021 年5 月,碳酸锂价格波动变化,部分月份超过10 万元/t,2016 年11 月降至4 万元/t。2021 年6 月—2023 年6 月,呈先升后降的态势,2022 年5 月达到58 万元/t 的历史最高值。2024 年1—6 月,碳酸锂价格处于平台期,价格在9 万~11 万元/t 之间;2 月1 日,SMM 电池级碳酸锂现货均价9.705 万元/t,工业级碳酸锂均价8.95 万元/t;5 月30 日,电池级碳酸锂基准价为10.94万~11.54 万元/t;6 月5 日,工业级碳酸锂价格9.8 万~10.0 万元/t,电池级碳酸锂价格10.0 万~10.2 万元/t。
分碳酸锂可供价格为3 万元/t、5 万元/t、10 万元/t和50 万元/t,企业内部收益率(IRR=10%)4 种情景,构建了锂矿可供产量-可供价格模型,测算我国矿山锂供应量。在参考情景下,即碳酸锂可供价格10 万元/t,IRR=10%时,2025 年、2030 年和2035 年我国矿山锂供应量(LCE)分别为22.77 万t、21.47 万t 和21.47 万t(图6)。当碳酸锂可供价格和IRR 升高时,可供应量也将随之增加。
3.2 二次锂回收量预测
当前与未来很长一段时期,我国矿山锂不能满足锂产业发展需求,2022 年我国矿山锂对外依存度57.85%。二次锂回收利用是补充我国锂供需缺口的重要途径,主要从退役动力电池回收,通过拆解等技术方法予以回收利用。截至2022 年末,我国累计退役动力电池量超过20 万t,随着我国锂电池社会蓄积量的增加,未来退役量呈高增长态势。2022 年我国从退役锂电池回收锂盐(LCE)量约4.3 万t,约占矿山锂产量的14%,锂电池回收行业尚处于起步阶段。不同动力锂电池中锂含量:按磷酸铁锂电池1.1%(Li),锰酸锂电池1.4%(Li),三元锂电池1.2%(Li)测算。
结合相关回收企业行业研究资料,根据本项目组调研与综合研究,预测2025 年、2030 年和2035 年退役锂电池二次锂回收量(LCE)分别为7.50 万t、27.19 万t 和60.00 万t,分别占3 个时点我国锂需求量的7%、16%和26%(图7)。
3.3 锂总供应量预测
2022 年中国锂总供应量(矿山锂供应量+二次锂回收量)(LCE)为31.07 万t,2023 年31.77 万t。预测2024—2035 年中国锂总供应量(LCE)持续增加。2024 年、2025 年、2030 年和2035 年锂总供应量(LCE)分别为28.77 万t、30.27 万t、48.66 万t 和81.47 万t,其中二次锂回收利用的贡献不断增加。
2024—2035 年中国锂需求量预测
4.1 1975—2023年锂表观消费量变化
2023 年中国锂表观消费量(LCE)66.54 万t,同比增长25%,其中,各类锂电池(动力型、消费型和储能型)锂消费量占比约74%,陶瓷玻璃占比14%,润滑脂占比3%,连铸和聚合物占比均为2%,空气处理占比1%,其他占比6%。世界锂消费结构:锂电池87%,玻璃陶瓷4%,润滑脂2%,空气处理1%,连铸和聚合物和医药占比均为1%,其他占比5%。与中国相比,世界锂电池消费占比更大。现状锂消费结构是锂部门消费法的基础。
锂表观消费量数据从3 个渠道获得:①中国有色金属工业协会锂业分会的直接数据;②论文文献等;③通过式(1)计算而得。
各数据间互相印证,得到1975—2023 年我国锂表观消费量(LCE)。结果表明:2023 年我国锂表观消费量(LCE)约66.54 万t,约占世界消费总量的84.22%(图8)。
1975—2023 年间, 我国累计锂表观消费量281.48 万t。大致分为两个阶段:1975—2009 年为缓慢增长阶段,年均增幅11.5%,锂表观消费量和占世界的比例相对较低,1975 年锂表观消费量(LCE)0.05万t,占世界的比例为3.05%;2000 年升至0.99 万t(LCE),占比升至13.32%,2009 年升至2.03 万t(LCE),占比升至25.38%。2010—2023 年为快速增长阶段,年均增幅25.21%,自2010 年以来,我国锂电产业发展带动锂消费量快速增长;2010 年锂表观消费量(LCE)3.58 万t,占比31.68%,2022 年增至52.8 万t,占比增至76.02%(图8)
4.2 2024—2035年我国锂需求量预测
分锂电池、玻璃陶瓷、润滑脂和其他4 个消费部门,对我国2024—2035 年锂需求量进行预测。预测方法主要有锂部门消费法、锂消费结构分析法、趋势分析法、灰色模型法等。
4.2.1 锂电池部门锂需求预测
随着我国新能源及新能源汽车产业等战略性新兴产业的快速发展,锂电池行业已成为我国最大的锂消费(需求)部门,2023 年占比约87%,主要消费于锂正极材料,即用于生产制造磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料和锰酸锂等正极材料。2022 年我国正极材料产量201.7 万t。锂电池分为动力型(电动汽车、电动自行车)、消费型(手机、笔记本电脑和视听设备等)和储能型3 类,其中,动力型锂电池产量最大,储能型锂电池次之,消费型锂电池最小。根据《中国统计年鉴(2023)》,2022 年我国锂电池产量239 亿只,按电池容量计,达750 GWh。
1)动力型锂电池锂需求量预测。①新能源汽车。锂动力电池主要用于装配新能源汽车,根据中国汽车协会数据,2023 年我国新能源汽车产量985.7 万辆,销量949.5 万辆,同比分别增长35.8%、37.9%,市场占有率达31.6%。预计2025 年、2030 年和2035 年我国电动汽车产量分别达1 500 万辆、2 000 万辆和2 500万辆。②电动自行车。根据中国自行车协会数据,2011—2022 年,我国电动自行车产量由2 750 万辆增至4 100 万辆,2023 年产量5 035.2 万辆。预计2024—2035 年我国电动自行车产量维持在4 000 万辆水平。
2)消费型锂电池锂需求量预测。①手机。手机是锂电池应用最早的领域之一。2022 年我国手机产量16.6 亿部,2020 年为14.7 亿部,预计2024—2035年产量在16 亿~18 亿部之间。②笔记本电脑。2020 年以来,我国笔记本电脑产量大幅攀升,2021 年产量达到2.95 亿台的历史最高值,2022 年产量降至2.70 亿台。预计2024—2035 年产量维持在3.00 亿~3.47 亿台之间。③平板电脑。2022 年我国平台电脑出货量约3 000 万台,预计2024—2035 年平板电脑出货量在2 500 万~3 200 万台之间。
3)储能型锂电池锂需求量预测。2011—2022 年,我国储能型锂电池产能由0.45 GW·h 增至130 GW·h,呈爆发式增长态势。预测我国2025 年、2030 年和2035 年储能型锂电池产能规模分别达到400 GW·h、1 000 GW·h 和1 500 GW·h。
4)锂电池部门锂需求预测结果。由于锂电池不同部门产品各异,下游终端产品复杂交叉,本文以电池容量为基准测算各种锂矿产品在锂电池部门的消费量。通过行业分析与测算,得出生产锂电池平均碳酸锂消费量为0.7 kg/(kW·h)左右。根据3 个电池消费部门锂消费量变化趋势,分计电池容量的增速,最后以碳酸锂为最终产品进行结果预测折算和加总。
动力型锂电池和储能型锂电池为拉动下游需求增长的主要驱动力。根据不同行业增长趋势进一步分析预测锂电池对锂未来的需求量(表3 和表4)。综合锂电池部门各领域预测结果,预测2025 年、2030 年和2035 年电池部门碳酸锂需求量分别为98万t、162 万t 和219 万t(表4)。
4.2.2 玻璃陶瓷部门锂需求预测
玻璃陶瓷是锂终端消费传统部门,一般将锂辉石、锂云母精矿或锂化合物添加至制玻原料中,生产锂玻璃。当前,我国玻璃行业添加锂产品的技术工艺趋于成熟,在目前技术经济条件下,1 重量箱玻璃约需0.01 kg 的氧化锂(Li2O)( LCE 0.024 8 kg)。2022 年中国平板玻璃产量10.18 亿重量箱,2023 年降至9.69 亿重量箱。玻璃生产锂消费量(LCE)由2000年的0.46 万t 升至2022 年的2.52 万t,年均增幅8.04%,2023 年降至2.40 万t(LCE)(图9)。
利用GM(1,1)灰色预测模型对我国玻璃行业锂需求量进行计算(表5),预测2025 年、2030 年、2035年锂需求量(LCE)分别为3.43 万t、4.52 万t、5.97 万t。
将锂辉石精矿或锂化合物添加至陶瓷原料中,生产日用陶瓷和建筑陶瓷。
1)日用陶瓷。将品位(Li2O)为0.2%的锂辉石加入陶瓷坯体,使之占坯体质量的2%。据此,测算出我国日用陶瓷行业锂需求量。
2)建筑陶瓷。可分为卫生陶瓷和瓷砖两种类型。①在卫生陶瓷生产中,将锂矿品位(Li2O)为0.1%的锂辉石加入到坯体中,并占坯体质量的5%。据此,测算得出生产单件卫生陶瓷制品平均需消耗碳酸锂6.572 g,进而计算得出卫生陶瓷行业对碳酸锂的需求量。②在瓷砖生产过程中,在瓷砖坯体中加入锂辉石,能够起到降低温度、助熔等效果,且使产品更加致密。我国瓷砖每平米质量约为12 kg,在瓷砖生产过程中在坯体中加入锂矿品位(Li2O)0.1%锂辉石,占坯体质量的5%,据此,测算得出瓷砖行业对碳酸锂的需求量。根据上述陶瓷行业生产技术系数,可测算2010—2022 年我国陶瓷行业锂消费量(LCE)(图10)。
2010—2018 年我国陶瓷行业用锂辉石等锂矿产品(LCE)的消费量不断增长,从1.27 万t 增到1.86 万t,之后受经济下行、新冠肺炎疫情,以及房地产市场不景气等多种因素的影响,近两年陶瓷用锂辉石精矿消费量(LCE 当量)约1.4 万t。
利用GM(1,1)灰色预测模型对我国陶瓷用锂需求量进行计算,测算出2025 年、2030 年、2035 年锂需求量(LCE)分别为1.65 万t、1.67 万t、1.68 万t(表6)。
4.2.3 润滑脂部门锂需求预测
在润滑脂中添加氢氧化锂可以提高其产品性能。2003—2022 年,我国锂基润滑脂产量呈现先上升再震荡的趋势。2003—2013 年,由7.38 万t 增长到21.42万t,年均增速为16.88%,之后在20 万~30 万t 之间震荡。2003—2022 年,我国复合锂基润滑脂产量呈现不断上升的趋势,由0.45 万t 增长到7.64 万t,年均增速为19.5%。
根据测算,每百千克锂基润滑脂需要2.5 kg 单水氢氧化锂(LiOH)。2003—2021 年,我国润滑脂行业锂消费量(LCE)由0.20 万t 增长到0.73 万t,年均增速为8.8%;2022 年润滑脂行业锂消费量(LCE)0.82 万t。
利用GM(1,1)灰色预测模型,对中国润滑脂行业锂需求量进行计算,预测2025 年、2030 年、2035年锂需求量(LCE)分别为0.91 万t、1.03 万t、1.16 万t(表7)。
4.2.4 其他部门锂需求量预测
锂其他消费部门主要包括医药、电解铝冶炼、有机合成、核工业等。锂在其他锂消费部门中消费量较为平稳,由于锂消费量小,不会引起大起大落。2024—2035 年其他部门锂需求量(LCE)维持在2.9万~3.5万t之间,均值为3.2万t,锂消费量占比在2.8%~3.8%之间。
4.3 中国2024—2035年锂需求综合分析及预测结果
综合运用部门需求预测法和灰色模型法等预测中国2025 年、2030 年、2035 年锂需求量(LCE)分别为107.29 万t、172.72 万t、231.68 万t。2023—2035年中国锂需求量年均增长率为11%,锂需求仍属高增长时期。
“十四五”期间,我国锂累计需求量(LCE)341.28 万t;2024—2030 年锂累计需求量(LCE)905.42万t;2031—2035 年锂累计需求量(LCE)1 031.80 万t。
从锂消费部门占比看,电池部门将是需求占比最大的行业,2024 年占比89.67%,2025 年、2030 年和2035 年占比分别增至91.63%、93.97% 和94.69%;其次是玻璃部门和陶瓷部门,占比呈下降趋势,2024 年占比5.82%,2025 年、2030 年和2035 年占比分别为4.73%、3.58%、3.30%(表8 和图11)。
本文锂需求研究通过行业分析法和灰色模型法,对不同行业部门进行分析,得出的数值在10%的置信区间内,表明预测数据较可靠。综合来看,近年来,由于受新能源、新能源汽车、新材料等国家战略性新兴产业对锂需求的强烈拉动,未来锂需求量增长迅速,锂电池等对锂产业发展需求的占比逐渐增加,预测2024 年、2025 年、2030 年和2035 年我国锂需求量(LCE)分别约为84 万t、107 万t、173 万t 和232 万t,预测结果基本符合锂矿产品消费与未来锂产业的发展的规律与趋势。
2024—2035年中国锂供需形势分析
以我国锂矿床类型及锂矿资源特征为基础,利用2024—2035 年我国锂总供应量(含二次锂回收量)和锂需求量预测结果,对我国锂供需形势进行分析与综合研究(图12、图13 和表9)。
5.1 锂对外依存度变化趋势
5.1.1 国内矿山锂(一次锂)对外依存度变化趋势
仅考虑我国矿山锂供应量,不考虑二次锂回收利用。虽然我国矿山锂产能不断释放,特别是盐湖卤水型锂矿山,但随着新能源产业等对锂需求量的快速增长,2024—2035 年我国矿山锂供需形势较为严峻,矿山锂对外依存度超过70%。2024 年国内矿山锂对外依存度78.78%,预测2025 年、2030 年和2035 年我国锂对外依存度分别为78.78%、87.57%和90.74%(图12 和表9)。
5.1.2 国内锂(含二次锂回收量)对外依存度变化趋势
在我国矿山锂(一次锂)供应量的基础上,若考虑二次锂回收量,2024—2035 年我国锂对外依存度呈整体下降趋势,但锂供需形势仍不容乐观。2023年我国锂对外依存度(含二次锂回收量)为65.75%。
预测2025 年、2030 年和2035 年我国锂对外依存度(含二次锂回收量)分别为71.79%、71.83%、64.84%。即在二次锂回收量的加持下,我国锂对外依存度有较为明显的下降趋势,但仍处于高位(图13和表9)。
5.2 锂供需缺口量变化趋势
5.2.1 锂供需缺口变化(不含二次锂回收量)
若不考虑二次锂回收量,2023 年我国矿山锂(一次锂)供需缺口(LCE)39.77 万t。预测2024—2035 年我国锂供需缺口呈现不断上升的趋势,2025 年、2030 年和2035 年我国锂供需缺口(LCE)分别为84.53 万t、151.25 万t 和210.21 万t。锂供需缺口部分一方面依靠二次锂回收补充,另一方面依靠境外进口解决。
5.2.2 锂供需缺口变化(含二次锂回收量)
若考虑二次锂回收量,2023 年我国锂(矿山锂供应量+二次锂回收量)供需缺口(LCE)55.21 万t。2024—2035 年我国锂供需缺口呈现不断扩大的趋势,预测2025 年、2030 年和2035 年我国锂供需缺口(LCE)(含二次锂回收量)分别为77.03 万t、124.06万t 和150.21 万t。锂缺口部分主要依靠境外进口解决。
5.3 锂矿资源对锂产业发展需求保障程度分析
5.3.1 国内矿山锂(一次锂)供应量对锂需求的保障率
若不考虑二次锂回收量。2023 年我国矿山锂(一次锂)供应量对锂产业发展需求的保障率为27.11%。2024—2035 年我国矿山锂(一次锂)供应量对锂产业发展需求的保障率总体呈下降的态势,预测2025 年、2030 年和2035 年我国矿山锂供应对需求的保障率分别降为21.22%、12.43%和9.26%,反映出我国矿山锂(一次锂)供应对锂产业发展需求的资源保障形势严峻。
5.3.2 国内锂总供应量对锂产业发展需求的保障程度分析
若考虑二次锂回收量。2024 年我国锂总供应量(矿山锂供应量+二次锂回收量)对锂产业发展需求的保障率为47.74%。预测2024—2027 年我国锂总供应量对锂产业发展需求的保障率呈下降趋势;2027年锂保障率降为预测期内的27.37%最低值;2028—2035 年间,由于二次锂回收量的不断增加,锂总供应量对需求的保障率逐渐提升。预测2025 年、2030 年和2035 年锂供应总量对需求的保障率分别为28.21%、28.17%和35.16%(表9)。
总体来看,我国锂矿保有资源储量对产业需求的保障率不高,在28%~35%之间,分别截至2025 年底、2030 年底和2035 年底,我国锂矿保障年限76.02 a、75.45 a 和70.47 a(表9)。随着我国退役锂电池二次锂的回收量的增加,可在一定程度上补充锂供需缺口,这也将成为提高我国锂矿资源保障程度的有效途径之一。但我国锂供需缺口仍需利用境外锂矿资源产品予以补充,“走出去”利用境外锂矿资源产品成为我国解决锂供需矛盾的重要途径之一。
结论与建议
6.1 研究结论
1)锂矿作为我国战略性矿产,已逐渐成为支撑我国战略性新兴产业发展的重要矿种,也是培育和发展新质生产力的新能源矿产,碳酸锂等锂矿产品是锂电产业发展的基础原材料。锂矿产品应用于新能源汽车用能量型锂离子电池、电子专用材料制造、二次电池材料制造、半导体晶体制造等,锂消费占比超过50%。
2)按工业类型将我国锂矿床划为卤水型锂矿床和硬岩型锂矿床。卤水型锂矿床分为盐湖卤水型锂矿床、油田水型锂矿床、海相深部卤水型锂矿床、地热型锂矿床等4 类锂矿床,其中,盐湖卤水型锂矿床最为重要,且已得到规模化开发利用。硬岩型锂矿床分为花岗伟晶岩型锂矿床、黏土型锂矿床、岩浆热液型锂矿床等,其中,花岗伟晶岩型锂矿床最为重要,且已得到规模化开发利用。
3)截至2022 年末,我国盐湖卤水型锂矿查明保有储量占比降至38.24%,而硬岩锂型占比升至61.76%,这“一升一降”重塑了中国锂矿储量格局,由“北多南少”变为“北少南多”。我国硬岩锂矿储量占优,盐湖卤水锂矿储量为辅,世界盐湖卤水锂矿资源量占比62.25%,而我国盐湖卤水型锂矿储量仅40%,硬岩型锂矿储量已成为我国锂矿资源的主体。
4)锂供应端。包括矿山锂和二次锂供应。在参考情景下,即碳酸锂可供价格10 万元/t,IRR=10%时,2025 年、2030 年和2035 年我国矿山锂供应量(LCE)分别为22.77 万t、21.47 万t 和21.47 万t。预测2025 年、2030 年和2035 年退役锂电池二次锂回收量(LCE)分别为7.50 万t、27.19 万t 和60.00 万t。
5)分锂电池、玻璃陶瓷、润滑脂和其他4 个消费部门,利用锂部门消费法、锂消费结构分析法、趋势分析法、灰色模型法等,预测我国2025 年、2030 年和2035 锂需求量(LCE)分别为107.29 万t、172.72 万t和231.68 万t。
6)2024—2035 年我国锂供需形势严峻,国内锂矿产品需求大于供给。预测2024—2035 年我国矿山锂(一次锂)供应量对锂产业发展需求的保障率总体呈下降的态势,2025 年、2030 年和2035 年我国矿山锂供应量对需求的保障率分别降为21.22%、12.43%和9.26%。若考虑二次锂回收利用,预测2025 年、2030 年和2035 年锂供应总量对需求的保障率分别为28.21%、28.17% 和35.16%,锂供需矛盾虽有所缓解,但仍存在保障率不高、对外依存度过高的问题。
6.2 对策建议
1)加大锂矿地质勘查工作力度。锂矿作为国家战略性矿产,以绿色勘查技术规范标准为指导,在国家实施新一轮找矿突破战略行动中,鉴于锂矿区自然生态环境脆弱,在锂矿重点勘查区内勘查锂矿资源时,要严格执行绿色勘查技术标准规范,在江西、四川、湖南、新疆等省(区)加强硬岩型锂矿、在青海、西藏等省(区)加强盐湖卤水型锂矿地质勘查力度,通过加大勘查投入,发挥中央地质勘查基金和地方地质勘查基金的作用,有序开展锂矿资源专项调查、普查和必要的详查工作,按照市场需求,分不同阶段合理勘查,有序投放锂矿业权,力争实现锂矿找矿重大突破,为新能源、新能源汽车产业等战略性新兴产业发展提供资源保障。
2)突出企业科技创新作用与地位。培育锂矿资源产业新质生产力,注重绿色开发利用,增加锂矿产品生产规模。在锂矿资源全产业链发展中,科技创新始终处于主体地位,涉及锂矿资源勘查、开发、提取、深加工等环节,加快构建锂矿资源高质量开发利用科技创新体系,促进产业链供应链优化升级,在现有技术基础上,研究开发提升锂矿资源高效提取加工和回收利用的新技术、新工艺,应用新技术、大数据、人工智能进行智能化、绿色化改造提升,提高锂全产业链整体效能,变革生产方式,发挥锂矿资源产业发展相关标准规范引领作用。提升锂矿产品附加值,推动锂矿资源产业与新能源、新材料产业融合发展,加快构建锂电产业集群。
3)重视二次锂回收利用。锂电池回收行业尚处于起步阶段,二次锂回收行业存在规模小、行业不规范、标准不统一等问题。预测2025 年、2030 年和2035 年退役锂电池二次锂回收量(LCE)分别为7.50 万t、27.19 万t 和60.00 万t,分别约占3 个时点我国锂需求量的7%、16% 和26%,二次锂成为缓解我国锂供应不足的重要途径。国家要进一步强化对二次锂回收利用行业的监督管理,对工业和信息部已公布的4 批次动力电池回收88 家白名单企业,要加强行业管理,制修订一批有关二次锂回收利用的国家标准、行业标准、地方标准和团体标准,引导规范企业规范二次锂回收。
4)加强锂矿资源产品战略储备力度。对锂矿产品市场进行适当的宏观调控。我国锂矿资源规模化开发利用历史相对较短,随着我国锂电池产业的发展,以碳酸锂为代表的锂矿产品价格波动很大,如2021 年6 月至2023 年6 月,呈先升后降的态势,2022年5 月达到58 万元/t 的历史最高值。2024 年1—6 月,碳酸锂价格处于平台期,价格在9 万~11 万元/t之间。锂矿产品市场价格大幅震荡,易引发产业链供应链的不稳定,建议国家对锂矿资源及产品进行战略储备,建立储备机制,明确储备的品种、规模和时限等要求,保障国家锂矿产业链供应链安全。
5)“走出去”利用境外锂矿资源及产品。世界锂矿储量相对集中,主要分布于智利、澳大利亚、阿根廷、中国、美国、加拿大、津巴布韦、巴西和葡萄牙9 个国家,前6 个国家的锂矿储量占世界的比例为86.17%。世界排名前10 位的锂矿业企业和锂矿山的锂矿产量(LCE)占比分别为76%和74%。我国锂矿供需矛盾突出,“走出去”利用境外锂矿资源产品成为我国缓解锂供需矛盾的重要途径。支持国内锂产业链重点龙头企业加快“走出去”步伐,重点加强在“锂三角”、非洲的尼日利亚、津巴布韦,以及“一带一路”沿线锂矿资源丰富国家的布局,通过获取矿业权、参股、合资等方式,获取锂矿资源和产品。同时警惕锂矿资源民族主义对中国锂矿产品供应安全产生的影响,在锂“走出去”的进程中防范化解各种安全风险。
第一作者简介
张照志:男,研究员,博士生导师,长期从事矿产资源产业经济等方面的研究工作。单位:1.青海盐湖工业股份有限公司;2.中国地质科学院矿产资源研究所;3.自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室。
通讯作者简介
潘昭帅:男,博士,从事资源产业经济等方面的研究工作。单位:北京理工大学能源与环境政策研究中心。
引用格式
张照志,潘昭帅,车东.基于中国锂矿床及资源特征的2024—2035 年锂供需形势分析[J].中国矿业,2024,33(6):26-44.
ZHANG Zhaozhi,PAN Zhaoshuai,CHE Dong.
Analysis of lithium supply and demand situation based on lithium deposits and resources characteristics from 2024 to 2035, China[J].China Mining Magazine,2024,33(6):26-44.
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