鄭林昌，張亞楠，吳錦霞

(河北大學經(jīng)濟學院，河北 保定 071002)

0 引 言

鋰作為最輕的金屬，是現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的重要金屬，被廣泛用于電池、潤滑脂、玻璃和陶瓷等行業(yè)。近年來，隨著新能源汽車以及其他行業(yè)對鋰消費的快速增加，2012年全球鋰鹽供應量14.48萬t(LCE)，到2018年鋰鹽供應量增長到27.68萬t(LCE)，期間年均增速11.4%。鋰資源儲量集中分布特點明顯，全球鋰儲量估計1 400 Mt[1]，資源集中分布在南非、澳大利亞、中國等國家。2018年，全球碳酸鋰(除中國外)主要產(chǎn)能集中在智利的SQM公司和美國的FMC公司、Albemarle公司、Orocobre公司，四家公司產(chǎn)量占全球的42%左右[2]。鋰資源有限供給和需求快速增長引起了全球的重視，美國、歐盟等制定了關鍵礦產(chǎn)資源清單及其應對措施[3]，如2018年5月，美國地質(zhì)調(diào)查局公布了35種“關鍵礦物”商品的清單，鋰位列其中；2020年9月，歐盟公布的最新修訂的關鍵礦產(chǎn)資源清單中，新增了鋰、鍶、鈦和鋁土礦。為緩解汽車消費與資源壓力、環(huán)境問題之間的關系，近年來中國加大了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持力度。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2012年中國新能源汽車產(chǎn)量只有1.26萬輛，到2019年產(chǎn)量已經(jīng)增加到124.2萬輛，產(chǎn)量年均增速108%。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速增長的帶動下，中國電池領域的鋰消費由2012年的2.5萬t增加到2019年的9.9萬t，成為全球最大的鋰消費國家，期間鋰消費年均增速近26%。雖然中國是鋰儲量大國，但鋰資源開發(fā)難度大，其供需面臨著更大的壓力[4]。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》，2025年中國新能源汽車新車銷售量要達到汽車新車銷售總量的20%左右，實現(xiàn)2030年碳達峰和2060年碳中和的目標進一步堅定了中國新能源汽車發(fā)展藍圖，屆時新能源汽車對鋰資源消費量將進一步增加[5]。

為保障關鍵礦產(chǎn)資源安全供給，積極應對新能源汽車快速發(fā)展帶來關鍵礦產(chǎn)資源消費，歐洲咨詢委員會、歐盟委員會、美國商務部等機構(gòu)分別對全球和重點國家(地區(qū))未來鋰、鈷、鎳以及稀土等關鍵礦產(chǎn)的消費進行了評估[6]，通過考察鋰供給風險性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等對國家(地區(qū))鋰資源的安全進行了評價[7]。新能源汽車是鋰消費的重點領域，學者們依據(jù)不同類型新能源汽車的鋰消費對未來鋰消費進行了測算[8-10]。GAINES等[11-12]提供了鋰電池性能和材料構(gòu)成等信息，為后續(xù)鋰電池鋰消費測算奠定了基礎，但其測算的鋰電池及其設定的新能源汽車類型已與當前有了很大差別。GUILLAUME等[13]、HAO等[14]則利用物質(zhì)流分析方法對鋰物質(zhì)流進行了測算，并提供了不同類型新能源汽車、鋰電池的單位儲電量鋰消費信息，成為認識新能源汽車鋰消費的又一重要參考，但測算均屬于局部測算和靜態(tài)測算，新能源汽車鋰電池鋰消費僅為鋰物質(zhì)流測算的一部分，測算相對較粗，且并未考察技術進步下鋰電池單位儲電量鋰消費強度的變化。部分成果是利用新能源汽車消費預測和設定單位車輛鋰含量來實現(xiàn)的，如文博杰等[15]以特斯拉為例，設定一輛新能源汽車用量在50～70 kg(LCE鋰)之間，英國地質(zhì)調(diào)查報告顯示，英國插電式電動汽車每輛需要消耗0.8～2 kg(LCE鋰)，純電動汽車需要消耗8～40 kg(LCE鋰)。從新能源汽車鋰電池全生命周期角度看，盡管鋰電池回收再利用的前途仍十分不明朗，但鋰電池回收再利用仍可能是新能源汽車鋰資源供給的重要渠道，新能源汽車鋰回收潛力也有大量研究成果[16-17]。近年來，全球鋰電池生產(chǎn)技術進步較快，鋰電池已經(jīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，同時新能源乘用車、客車續(xù)駛里程增長明顯，車輛對鋰的消費量相應增加，成為影響未來新能源汽車鋰消費的重要因素。為此，本文根據(jù)已有研究成果，在考察不同類型新能源汽車儲電量、不同類型鋰電池鋰消費強度及其變化的基礎上，測算中國新能源汽車生產(chǎn)端的鋰消費規(guī)模、結(jié)構(gòu)及其變化。

1 研究范圍和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究范圍

按照新能源汽車使用動力燃料的不同，新能源汽車有電動汽車、氣體燃料汽車、生物燃料汽車、氫燃料汽車和其他新能源汽車等之分，其中電動汽車又可分為純電動車(BEV，包括太陽能汽車)、混合動力電動汽車(HEV)和燃料電池電動車(FCEV)。當前中國新能源汽車主要是純電動車和混合動力汽車，而兩類車型裝配電池又主要是鋰離子動力電池，因此，本文利用鋰電動力新能源汽車來代表新能源汽車，新能源汽車由插電式混合混合動力乘用車(PHEPV)、插電式混合動力客車(PHECV)、插電式混合動力專用車(PHESV)、純電動乘用車(BEPV)、純電動客車(BECV)、純電動專用車(BESV)和燃料電池汽車組成，鋰電池由磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鈷酸鋰(LCO)和三元材料(NMC)電池組成(1)非插電式混合動力汽車不列為新能源汽車，鑒于目前中國三元材料電池多為NMC電池，利用NMC代表三元材料電池。。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

鋰離子電池單體、總成以及新能源汽車生產(chǎn)數(shù)據(jù)來自于2011—2020年《節(jié)能與新能源汽車年鑒》?！豆?jié)能與新能源汽車年鑒》中并非每條新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)信息均有儲能數(shù)據(jù)，依據(jù)工業(yè)和信息化部、國家稅務總局公示的《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》各批次公告和財政部、國家稅務總局、工業(yè)和信息化部公示的《享受車船稅減免優(yōu)惠的節(jié)約能源使用新能源汽車車型目錄》各批次公告中各類型車輛技術指標對《節(jié)能與新能源汽車年鑒》中車輛技術指標進行補充。鋰資源生產(chǎn)、消費數(shù)據(jù)為上海有色金屬網(wǎng)提供數(shù)據(jù)，新能源汽車和鋰電池進出口數(shù)據(jù)來源中國海關。

2 新能源汽車產(chǎn)量

盡管2019年中國新能源汽車產(chǎn)量有所下降，但產(chǎn)量仍達到117萬輛，而2010年產(chǎn)量僅有2 600多輛，期間產(chǎn)量年均增速97%。純電動乘用車、插電式混合動力乘用車是新能源汽車的主力，2019年兩類車型車輛產(chǎn)量分別為83.95萬輛和17.92萬輛，占新能源汽車產(chǎn)量的71.64%和15.29%，純電動客車和專用車的產(chǎn)量緊隨其后，產(chǎn)量分別有7.30萬輛和7.16萬輛，其他類型新能源汽車產(chǎn)量很小。從動態(tài)變化看，純電動乘用車、插電式混合動力乘用車的產(chǎn)量一直保持持續(xù)快速增長態(tài)勢(2019年插電式混合動力乘用車產(chǎn)量除外)。隨著新能源汽車在城市公交、物流車等領域推廣應用，部分地區(qū)城市公交、物流車等領域新能源汽車消費量已接近飽和。受此影響，2010—2019年純電動客車的產(chǎn)量及其所占總體比例有先下降后上升再下降的特征；2017年成為純電動專用車產(chǎn)量的拐點，2017年之前產(chǎn)量一直持續(xù)增長，之后產(chǎn)量連續(xù)下降；插電式混合動力客車產(chǎn)量則在2016年之后連續(xù)下降(圖1)。

圖1 2010—2019年新能源汽車產(chǎn)量

3 新能源汽車儲電量測算

3.1 單位車輛儲電量的測算

3.1.1 測算模型

采用“自下而上”的方法測算各類型車輛儲電量，即根據(jù)所有新能源汽車及其動力電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)測算出各類型新能源汽車的平均儲電量。根據(jù)車輛儲能和車輛生產(chǎn)規(guī)模，設計各類型新能源汽車的單位車輛儲電量測算模型，見式(1)。

m=PHEPV,PHECV,PHESV,BEPV,

BEVV,BESV,FCEV

(1)

同理，按裝配動力電池類型不同，設計各類型新能源汽車單位車輛儲電量測算模型，見式(2)。

b=LFP,LMO,LCO,NMC

(2)

3.1.2 測算數(shù)據(jù)選擇和技術處理

收集數(shù)據(jù)并非每條數(shù)據(jù)均有車輛儲能數(shù)據(jù)，為增強測算結(jié)果的可信性、科學性，對樣本量較少的數(shù)據(jù)(有儲能數(shù)據(jù)的樣本數(shù)占總體樣本比例小于80%)或車輛數(shù)較少的數(shù)據(jù)(車輛數(shù)少于1 000輛、有儲能數(shù)據(jù)車輛數(shù)占總體車輛數(shù)的比例小于80%)不予采用。不管是基于新能源汽車整車數(shù)據(jù)，還是基于裝配動力電池新能源汽車數(shù)據(jù)，部分測算年度的新能源汽車單位車輛儲能結(jié)果可能被刪除。為此，對篩選后的基于新能源汽車整車數(shù)據(jù)和基于裝配動力電池新能源汽車數(shù)據(jù)的測算結(jié)果進行對比分析，取篩選后的測算值為最終新能源汽車單位車輛儲能，對仍有空缺值，按照年均均值或年均均速變化(年均遞增、年均遞減)插值處理。

3.1.3 測算結(jié)果

根據(jù)式(1)和式(2)可測算各類型新能源汽車的單位車輛儲電量。純電動客車的單位車輛儲電量明顯高于其他類型車輛，總體表現(xiàn)出先下降后上升的特征，2019年平均每輛純電動客車儲電量多達194.61 kW·h；純電動專用車和乘用車的單位車輛儲電量緊隨其后，總體都呈現(xiàn)逐步增加的特征，2019年平均每輛純電動專用車和乘用車的儲電量為74.61 kW·h、47.15 kW·h；插電式混合動力乘用車的單位車輛儲電量最少，且近年有小幅減少的特征，插電式混合動力客車的單位車輛儲電量則一直持續(xù)增加，2019年平均每輛插電式混合動力乘用車和客車的儲電量分別為13.67 kW·h、46.45 kW·h(圖2)。由于磷酸鐵鋰電池相對穩(wěn)定，新能源客車裝配電池多為磷酸鐵鋰電池，三元材料電池具有較高的能量密度比，所以三元材料電池多裝配在新能源乘用車上。受此影響，裝配磷酸鐵鋰電池的新能源汽車單位車輛儲電量要多，裝配三元材料電池的新能源汽車單位車輛儲電量要少，2019年裝配磷酸鐵鋰、三元材料電池的新能源汽車單位車輛儲電量分別為115.03 kW·h、41.62 kW·h，裝配鈦酸鋰、錳酸鋰電池的新能源汽車單位車輛儲電量分別88.25 kW·h、64.71 kW·h(圖3)。

圖2 2012—2019年按車輛類型劃分新能源汽車的單位車輛儲電量

圖3 2012—2019年按電池類型劃分新能源汽車的單位車輛儲電量

3.2 新能源汽車儲電量的測算

采用“自上而下”的方法，根據(jù)單位車輛儲電量測算結(jié)果和各類型新能源汽車產(chǎn)量規(guī)模，測算各類型新能源汽車的儲電量。

3.2.1 測算公式

依據(jù)新能源汽車的單位車輛儲電量和車輛規(guī)?？蓽y算出各類型新能源汽車的儲電量，見式(3)。

m=PHEPV,PHECV,PHESV,BEPV,

BEVV,BESV,FCEV

(3)

同理，依據(jù)新能源汽車的單位車輛儲電量和車輛規(guī)?？梢詼y算出裝配各類型鋰電池的新能源汽車儲電量，見式(4)。

b=LFP,LMO,LCO,NMC

(4)

依據(jù)新能源汽車整車數(shù)據(jù)和各類型鋰電動力電池配套車輛數(shù)據(jù)，可折算出配套不同類型新能源汽車的數(shù)量，結(jié)合裝配各類型鋰電池的新能源汽車的單位車輛儲電量可測算出按照鋰電池類型、車輛類型劃分的新能源汽車儲電量，見式(5)。

b=LFP,LMO,LCO,NMC

m=PHEPV,PHECV,PHESV.BEPV,

BESV,FCEV

(5)

3.2.2 測算結(jié)果

依據(jù)新能源汽車單位車輛儲電量測算結(jié)果和上述測算公式可測算出各類型新能源汽車的儲電量，測算結(jié)果顯示：2019年，純電動乘用車、客車和專用車上所含儲電量39 620 MW·h、14 210 MW·h和5 321 MW·h，插電式混合動力乘用車和客車上的儲電量只有2 451 MW·h、245 MW·h，插電式混合動力專用車和燃料電池汽車上的儲電量更少。從動態(tài)變化看，純電動乘用車上的儲電量一直快速增長，2017年超過純電動客車成為儲電量最大的車型；純電動客車、插電式混合動力乘用車的儲電量除2019年有所減少外，總體保持逐步增長態(tài)勢；2017年之前純電動專用車上的儲電量持續(xù)增長，之后儲電量連續(xù)下降(圖4)。

由于《節(jié)能與新能源汽車年鑒》缺少2013年、2015年、2016年的新能源汽車生產(chǎn)對應配置鋰電池的具體信息，無法測算這三個年度儲電量。從鋰電池類型劃分角度看，近年來磷酸鐵鋰電池應用相對穩(wěn)定，2019年裝配磷酸鐵鋰電池的新能源汽車儲電量回落到20 125 MW·h；三元材料電池則一直快速得到應用，2019年裝配三元材料電池的新能源汽車儲電量達40 990 MW·h，儲電量是磷酸鐵鋰的1倍多；錳酸鋰和鈦酸鋰電池在新能源汽車的應用卻出現(xiàn)了大幅下降，2019年裝配兩類鋰電池的新能源汽車上的儲電量只有2017年的0.32倍和0.68倍(圖5)。

圖4 2012—2019年按車輛類型劃分新能源汽車的儲電量

圖5 2012—2019年按電池類型劃分新能源汽車的儲電量

4 鋰電池單位儲電量鋰消費強度測算

依據(jù)鋰電池行業(yè)總體單位儲電量和相關文獻參數(shù)對各類型鋰電池單位儲電量鋰消費強度進行設定。

4.1 測算原理

鋰電動力新能源汽車上的鋰電池工作原理基本相似。放電時，鋰離子從負極材料(如石墨晶體)中脫嵌出來，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到正極材料晶體的表面，并嵌入到正極材料晶格內(nèi)。充電時，鋰離子從正極材料晶格遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解遷移到負極材料的表面，然后嵌入負極材料晶格中。不管鋰電池正極材料何種類型，電池充放電過程中1 mol活性鋰離子都對應著1 mol的電子。 所不同的是，不同類型正極材料鋰電池，充放電過程中1 mol活性鋰離子(電子)需要不同質(zhì)量的正極材料、負極材料(石墨)以及電解質(zhì)等的支撐。理論上，在不考慮鋰電池正極材料、負極材料、電解質(zhì)及其生產(chǎn)工藝、技術水平、材料性能等對單位儲電量需要鋰資源支持的影響，不考慮鋰電池廠商以及鋰電池自身等差異的前提下，電池充放電過程中單位質(zhì)量的鋰離子對應著一定量的電子。 視鋰電池總儲電量與鋰電池鋰消費量存在一定的對應關系，對應關系見式(6)。

LBTSCt?LBTWLRt

(6)

式中：LBTSCt為t年度生產(chǎn)鋰電池的總儲電量；LBTWLRt為t年度所有鋰電池生產(chǎn)所消費鋰的重量。

兩者之間的對應公式見式(7)。

λ×LBTSCt=LBTWLRt

(7)

式中，λ為一個系數(shù)，即單位儲電量的鋰消費量。

如果考慮技術水平進步等影響，λ在時間上會有所變化，式(7)可以修改為式(8)。

λt×LBTSCt=LBTWLRt

(8)

4.2 鋰電池單位儲電量鋰消費的測算

根據(jù)上海有色網(wǎng)數(shù)據(jù)，2012年中國鋰電池產(chǎn)量20.66 GW·h，2014年增加到35.05 GW·h，2019年增加到133.24 GW·h；鋰電池行業(yè)對鋰市場需求量由2014年的3.10萬t(LCE)增長到2019年的10.37萬t(LCE)。按式(3)進行測算，結(jié)果顯示：中國鋰電池生產(chǎn)單位鋰消費逐年下降，2014年鋰電池單位儲電量鋰消費約0.166 2 kg/(kW·h)，2019年下降到0.146 3 kg/(kW·h)(圖6)。鋰電池單位儲電量鋰消費逐漸下降既有鋰電池生產(chǎn)技術進步的原因，同時也有鋰電池結(jié)構(gòu)性變化的原因，近年來鋰電池正在經(jīng)歷由磷酸鐵鋰為主向三元材料為主的結(jié)構(gòu)性變化。

圖6 2014—2019年鋰電池單位儲電量的鋰消費

4.3 各類型鋰電池單位儲電量鋰消費的設定

GAINES等[14-15]采用電池生產(chǎn)、消費調(diào)查等數(shù)據(jù)，測算出了新能源汽車上不同類型鋰電池的性能指標(如儲電量)、各類材質(zhì)的組成、化學成分等，對于認識鋰電池的鋰消費具有重要意義，被國內(nèi)外廣泛采用。根據(jù)GAINES等[15]研究成果中的數(shù)據(jù)，可測算出磷酸鐵鋰(LFP)和三元材料(NCM)電池的單位儲電量鋰消費分別為0.159 kg/(kW·h)和0.246 kg/(kW·h)，鈷酸鋰(LMO)電池的單位儲電量鋰消費為0.422 7 kg/(kW·h)，而GAINES[14]的研究成果表明鈷酸鋰(LMO)、錳酸鋰(LCO)電池正極材料單位儲電量鋰消費相差并不大。本文以GAINES等[15]研究成果提供數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)中國鋰電池單位儲電量鋰消費測算結(jié)果、新能源汽車產(chǎn)量、裝配在新能源汽車上的鋰電池儲電量，依據(jù)裝配鋰電池類型不同設定新能源汽車的單位儲電量鋰消費。

相比發(fā)達國家(公司)，中國鋰電池生產(chǎn)技術要落后，鋰電池生產(chǎn)過程的單位儲電量鋰消耗量也大。隨著中國鋰電池生產(chǎn)技術水平提升，鋰電池生產(chǎn)過程的單位儲電量鋰消耗量與國外的差距逐漸縮小。但差距仍存在，比如中國三元材料鋰電池仍以NCM為主，NCA三元鋰電池較少，NCM鋰電池中NCM811電池占比并不高。 考慮中國鋰電池發(fā)展進程中鋰電池生產(chǎn)技術變化、中外生產(chǎn)技術的差異、各類型鋰電池技術提升空間等。 設定2012—2014年磷酸鐵鋰單位儲電量鋰消費強度為0.159 kg/(kW·h)，2012—2013年三元材料電池的單位儲電量鋰消費強度0.246 kg/(kW·h)，2014年是2013年的0.95倍處理，錳酸鋰和鈷酸鋰電池合并為一類電池，且單位儲電量鋰消費是三元材料電池的1.2倍。 2017年、2018年和2019年磷酸鐵鋰電池的單位儲電量鋰消費采用2014年的0.85倍、0.83倍和0.81倍處理。2017年、2018年和2019年三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰電池按照2014年的0.70倍、0.64倍、0.63倍處理。 最終可得到中國2012—2019年各類鋰電池的單位儲電量鋰消費強度，如圖7所示。 測算結(jié)果顯示，2019年新能源汽車領域磷酸鐵鋰和三元材料電池的單位儲電量鋰消費分別約為0.126 4 kg/(kW·h)、0.155 0 kg/(kW·h)，錳酸鋰和鈷酸鋰電池的單位儲電量鋰消費0.186 0 kg/(kW·h)。

圖7 2012—2019年不同類型鋰電池的單位儲電量鋰消費

5 新能源汽車鋰消費的測算

假設裝配在新能源汽車上的鋰電池與其他領域應用鋰電池沒有差別，依據(jù)上述測算過程和相關測算模型，可以測算出新能源汽車的鋰消費量。測算結(jié)果顯示：2019年中國生產(chǎn)新能源汽車消費鋰近8 740 t，而2012年鋰消費量不足150 t，鋰消費量年均增速80%，到2019年新能源汽車生產(chǎn)的累計鋰消費量已達3.15萬t。

5.1 按照電池類別

從裝配動力電池類型來看，新能源汽車生產(chǎn)的鋰消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化。2012—2019年間，新能源汽車通過磷酸鐵鋰電池消費鋰雖有一定起伏變化，但鋰消費量總體呈增長態(tài)勢，鋰消費量由2012年的130 t左右增長到2019年的2 540 t左右，年均增速53%；但鋰消費量占總體鋰消費量的比例卻不斷下降，2012年新能源汽車領域有91%的鋰被磷酸鐵鋰新能源汽車消費掉，到2019年該比例已下降到29%。相比而言，2012—2019年新能源汽車通過三元材料電池消費掉的鋰逐年增加，鋰消費量由2012年的只要1 t左右增長到2019年的6 030 t左右，年均增速232%，并于2017年鋰消費量超過裝配磷酸鐵鋰的新能源汽車。由于新能源汽車裝配錳酸鋰和鈦酸鋰電池相對較少，因此新能源汽車通過兩類型鋰電池消費鋰也不多，2019年兩類型新能源汽車鋰消費量只有160 t左右，不足總體鋰消費的2%(圖11)。由此可以判斷，未來新能源汽車生產(chǎn)對鋰的消費將主要集中在三元材料電池領域，對推動中國三元材料電池技術進步意義重大。

新能源汽車累計鋰消費也有明顯結(jié)構(gòu)性變化。2018年之前，裝配磷酸鐵鋰電池的新能源汽車累計鋰消費量一直多于其他類型鋰電池。2019年，裝配磷酸鐵鋰和三元材料電池的新能源汽車累計消費鋰13 690 t和16 325 t，占新能源汽車累計鋰消費的44%和52%，裝配三元材料電池的新能源汽車累計鋰消費量首次超過磷酸鐵鋰新能源汽車，而裝配錳酸鋰、鈦酸鋰電池的新能源汽車累計鋰消費量只有1 520 t左右，不足總體累計鋰消費量的5%(圖8)。綜合考慮不同類型鋰電池裝配新能源汽車及其使用領域不同，由此可以判斷，當前一段時間新能源汽車領域退役鋰電池將主要是磷酸鐵鋰電池，未來將逐步擴展為磷酸鐵鋰和三元材料電池共同組成的格局。

圖8 2012—2019年按電池類型劃分新能源汽車累計鋰消費

5.2 按照車輛類型

純電動新能源汽車一直是鋰消費的主力。2019年，純電動新能源汽車(乘用車、客車、專用車)消費鋰8 600 t，而生產(chǎn)插電式混合動力新能源汽車(乘用車、客車、專用車)消費鋰只有100多t，純電動新能源汽車的鋰消費量是插電式混合動力新能源汽車的84倍之多。動態(tài)變化看，純電動新能源汽車消費鋰一直快速增長，插電式混合動力新能源汽車消費量雖然不大，但消費量卻一直呈增長態(tài)勢，到2019年卻出現(xiàn)了大幅下降。

純電動乘用車和純電動客車的鋰消費量一直遙遙領先，尤其是純電動乘用車的鋰消費量持續(xù)快速增長。2012年，兩類新能源汽車鋰消費分別為42 t和91 t，占當年新能源汽車鋰消費的91%；2017年，純電動乘用車的鋰消費量首次超過純電動客車；2019年兩類新能源汽車消費鋰分別增長到了6 080 t和1 830 t，占當年新能源汽車鋰消費量的87%，純電動乘用車的鋰消費量已是純電動客車的3.32倍；2012—2019年，兩類新能源汽車鋰消費量年均增速104%和54%，純電動客車生產(chǎn)的鋰消費量已經(jīng)趨于穩(wěn)定。純電動專用車的鋰消費量遠少于純電動乘用車和客車，2017年之前純電動專用車鋰消費量逐年增加，之后鋰消費量連續(xù)下降，到2019年鋰消費量已下降到只有700多t，占新能源汽車總體鋰消費量的不足8%。隨著城市衛(wèi)生、物流等領域新能源汽車消費逐漸穩(wěn)定，可以判斷未來純電動專用車生產(chǎn)對鋰的消費也將趨于穩(wěn)定，甚至會下降。插電式混合動力乘用車的鋰消費量更少，且在2019年出現(xiàn)了急速下降，消費量由2018年的560多t快速下降到2019年的不足60 t，消費量不足新能源汽車總體鋰消費量的1%(圖9)。

純電動乘用車超過純電動客車成為鋰累計消費大戶。2019年，純電動乘用車、客車和專用車的累計鋰消費量分別1.52萬t、1.05萬t和0.41萬t，純電動新能源汽車累計鋰消費量近3萬t，是新能源汽車累計鋰消費量的94.30%?？紤]到純電動乘用車和客車使用強度和領域不同，可以判斷最近一段時間新能源汽車領域的鋰回收將主要來自純電動客車，今后將來自純電動乘用車和客車兩個領域。插電式混合動力新能源汽車累計鋰消費量0.18萬t，不足新能源汽車累計鋰消費量的6%。從動態(tài)變化看，純電動乘用車的鋰累計消費量持續(xù)快速增長，并于2018年純電動乘用車的鋰累計消費量超過了純電動客車，可以判斷未來純電動乘用車生產(chǎn)對鋰的消費量將繼續(xù)快速增加。相比而言，近年來純電動客車的鋰累計消費量呈現(xiàn)出了線性的增長態(tài)勢；純電動專用車、插電式混合動力乘用車的鋰累計消費量增速開始減緩(圖10)。

圖9 2012—2019年按新能源汽車類型劃分新能源汽車鋰消費量

圖10 2012—2019年按新能源汽車類型劃分新能源汽車累計鋰消費量

5.3 按照電池類別和車輛類型

新能源汽車領域三元材料電池鋰消費車型集中度非常高，純電動乘用車貢獻了三元材料電池絕大部分的鋰消費。2019年，純電動乘用車通過三元材料電池消費鋰5 825 t，約占新能源汽車領域三元材料電池鋰消費的近97%，插電式混合動力乘用車、純電動專用車通過三元材料電池消費鋰分別只有59 t和145 t，兩類車型鋰消費只有新能源汽車領域三元材料電池鋰消費的3%，另外極少部分鋰消費是通過插電式混合動力專用車、純電動客車和燃料電池汽車實現(xiàn)的。動態(tài)變化看，由于近年來中國新能源汽車對三元材料電池應用技術路線變化，造成新能源汽車領域三元材料電池鋰的消費出現(xiàn)了明顯結(jié)構(gòu)性變化。2015—2018年，純電動專用車、插電式混合動力乘用車和純電動客車一直是三元材料電池的主要裝配車型，到2019年三類型車型裝配三元材料電池大幅度減少，造成三元材料電池鋰消費在車型上也發(fā)生了相應變化。 可以判斷，純電動乘用車仍將是未來三元材料電池鋰消費的絕對主力(圖11)。

磷酸鐵鋰電池主要裝配于純電動客車、乘用車和專用車，新能源汽車上磷酸鐵鋰電池的鋰消費也主要通過這三類車型實現(xiàn)的。 2012年，裝配磷酸鐵鋰電池的純電動客車、乘用車和專用車消費鋰約87 t、41 t和5 t，約占新能源汽車生產(chǎn)領域磷酸鐵鋰電池鋰消費量的65%、31%和4%。到2019年，裝配磷酸鐵鋰電池的純電動客車、乘用車和專用車的鋰消費量分別增加到了1 723 t、255 t、545 t，約占新能源汽車生產(chǎn)領域磷酸鐵鋰電池鋰消費量的68%、10%和21%。動態(tài)變化看，鑒于磷酸鐵鋰電池的穩(wěn)定性，磷酸鐵鋰電池一直是純電動客車穩(wěn)定的裝配電池類型，近年來純電動專用車選擇裝配磷酸鐵鋰電池的車輛也越來越多，而在三元材料電池的沖擊下，純電動乘用車裝配磷酸鐵鋰電池比例不斷減少，新能源汽車上磷酸鐵鋰電池的鋰消費也發(fā)生相應結(jié)構(gòu)性變化(圖11)。

圖11 2012—2019年按車輛類型和電池類型的新能源汽車鋰消費

新能源汽車通過鈦酸鋰電池消費的鋰較少，這些僅有的鋰消費基本全部是新能源客車貢獻的。2019年，純電動客車通過鈦酸鋰電池消費鋰63 t，另外8 t鋰消費是插電式混合動力客車貢獻的。從動態(tài)變化看，2014年之前，鈦酸鋰電池主要裝配于插電式混合動力客車，2014年之后大部分鈦酸鋰電池裝配于純電動客車，新能源汽車領域鈦酸鋰電池的鋰消費也發(fā)生了相應結(jié)構(gòu)性變化。新能源汽車通過錳酸鋰電池消費的鋰也很少，但相比鈦酸鋰電池，錳酸鋰電池的鋰消費車型結(jié)構(gòu)相對復雜。2019年，純電動客車和插電式混合動力客車通過錳酸鋰電池分別消費鋰43 t和27 t，約占新能源汽車上錳酸鋰電池鋰消費的三分之二，另外三分之一鋰消費由純電動專用車、純電動乘用車和燃料電池汽車貢獻(圖11)。

6 結(jié) 論

1) 新能源汽車的單位車輛儲電量總體有所增加。 2019年，平均每輛純電動專用車、純電動乘用車、插裝配磷酸鐵鋰、三元材料、鈦酸鋰、錳酸鋰電池的新能源汽車單位車輛儲電量分別為115.03 kW·h、41.62 kW·h，88.25 kW·h、64.71 kW·h。從動態(tài)變化看，不論是按照汽車類型劃分，還是按照電池類型劃分，新能源汽車的單位儲電量總體有所增加。

2) 新能源汽車鋰電池單位儲電量鋰消費逐步下降。 中國鋰電池生產(chǎn)技術持續(xù)提升，鋰電池單位儲電量鋰消費由2014年的0.166 2 kg/(kW·h)下降到2019年的0.146 3 kg/(kW·h)。2019年，新能源汽車領域磷酸鐵鋰和三元材料電池的單位儲電量鋰消費分別約為0.126 4 kg/(kW·h)、0.155 0 kg/(kW·h)，錳酸鋰和鈷酸鋰電池的單位儲電量鋰消費0.186 0 kg/(kW·h)。

3) 新能源汽車生產(chǎn)對鋰的消費快速增長，2012—2019年新能源汽車生產(chǎn)的鋰消費年均增速80%，到2019年新能源汽車生產(chǎn)的鋰消費量約為8 740 t。2012—2019年，新能源汽車生產(chǎn)累計消費鋰3.15萬t，其中生產(chǎn)純電動乘用車、客車和專用車累計消費鋰分別占總體累計鋰消費的48%、33%和13%。

4) 新能源汽車的鋰消費具有明顯的結(jié)構(gòu)性。2012年，新能源汽車領域91%的鋰被裝配磷酸鐵鋰電池的新能源汽車消費掉，到2019年該比例下降到29%；新能源汽車通過三元材料電池消費的鋰量逐年增加，到2019年鋰消費量占總體的50%。純電動新能源汽車一直是鋰消費主力，且鋰消費量一直快速增長，2019年純電動新能源汽車(乘用車、客車、專用車)消費鋰占總體的近99%。純電動乘用車和客車的鋰消費量增速較快，2012—2019年鋰消費量年均增速分別為104%和54%，純電動客車的鋰消費量已趨于穩(wěn)定。