電動(dòng)汽車時(shí)代新寵兒 一文讀懂硫酸鎳的前世今生

近幾年，新能源汽車市場(chǎng)如火如荼，備受關(guān)注。高盛在2015年底的一份報(bào)告中表示，預(yù)計(jì)到2025年，整個(gè)電動(dòng)車市值將達(dá)到2440億美元。2016年底，中國(guó)新能源汽車的產(chǎn)量突破了50萬(wàn)輛，保有量超過(guò)了100萬(wàn)輛，在全球的占比達(dá)到了50％。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域領(lǐng)先的布局和龐大的消費(fèi)群體將使得中國(guó)成為全球極為重要的電動(dòng)汽車市場(chǎng)，眾多車企對(duì)這一點(diǎn)毫不懷疑。戴姆勒、大眾、特斯拉等外國(guó)車企都在加緊布局中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的迅速發(fā)展，動(dòng)力電池對(duì)鈷與硫酸鎳的需求水漲船高。SMM預(yù)計(jì)，到2020年，新能源硫酸鎳用量預(yù)計(jì)將達(dá)到13．2－15萬(wàn)噸。

新能源汽車取代燃油汽車的核心是提高性價(jià)比，所謂性價(jià)比就是里程成本比，及性能上提高續(xù)航里程，價(jià)格上降低材料成本和配套系統(tǒng)質(zhì)量。但高能量密度電池現(xiàn)有的最大短板便是正極材料，目前市場(chǎng)主流的正極比容約為130－140mAh／g，遠(yuǎn)低于石墨負(fù)極的330－340mAh／g的比容。鎳元素含量的多少，決定了正極材料的活性分子數(shù)量，以及正極材料的比容。正極材料由磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元材料，由低鎳三元轉(zhuǎn)向高鎳三元以及NCA發(fā)展，正是大勢(shì)所趨。

今天，借著新能源汽車的東風(fēng)，SMM也為大家詳細(xì)梳理一下硫酸鎳的產(chǎn)業(yè)鏈與未來(lái)發(fā)展前景。

硫酸鎳的原料、冶煉、與生產(chǎn)情況

硫酸鎳的分子式是NiSO4·6H2O，可以劃歸于原生鎳中的鎳鹽部分，但不等同于鎳鹽，鎳鹽包含硫酸鎳。硫酸鎳有無(wú)水物、六水物和七水物三種形態(tài)，商品多是六水物形態(tài)。硫酸鎳按照用途可以分為電鍍級(jí)硫酸鎳（鎳22．2％，鈷0．05％max）和電池級(jí)硫酸鎳（鎳22．2％，鈷0．4％）兩類，其中電鍍級(jí)占比20％，電池級(jí)占比80％。在電鍍工業(yè)中，硫酸鎳是電鍍鎳和化學(xué)鎳的主要鎳鹽，廣泛應(yīng)用于機(jī)器、儀器、儀表、醫(yī)療器械、家庭用具等制造工業(yè)。電池級(jí)硫酸鎳是三元材料中鎳金屬的來(lái)源，而三元鋰電池又是目前發(fā)展勢(shì)頭迅猛的新能源電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源。由于三元鋰電池含鎳的高低，直接決定電池的帶電容量，因此發(fā)展高鎳的三元鋰電池是大勢(shì)所趨。

硫酸鎳的主要原料有高冰鎳、鎳濕法中間產(chǎn)品、鎳豆／鎳粉、廢鎳等。硫酸鎳備制路徑可以分為下幾種1）硫化鎳礦經(jīng)過(guò)火法冶煉、常壓酸浸生產(chǎn)出高冰鎳，進(jìn)而制備硫酸鎳；2）紅土鎳礦濕法冶煉中間品，比如冶煉出氫氧化鎳鈷，或者通過(guò)采購(gòu)氫氧化鎳，將其酸浸之后制得硫酸鎳；3）純鎳（比如鎳板、鎳豆／鎳粉）經(jīng)過(guò)酸溶，結(jié)晶后得到粗制硫酸鎳晶體，再經(jīng)溶解除雜和濃縮備制得到電池級(jí)硫酸鎳晶體；4）利用紅土鎳礦RKEF生產(chǎn)鎳鐵，而后轉(zhuǎn)爐吹煉和加壓酸浸，生產(chǎn)出高冰鎳，進(jìn)而制備硫酸鎳。5）以廢料為原料制取硫酸鎳。含鎳廢料中電鍍廢料、催化劑、電池廢料和廢合金等均可用于回收鎳。

目前國(guó)際主流工藝還是通過(guò)硫化鎳礦冶煉高冰鎳和紅土鎳礦濕法冶煉中間品兩種方法備制硫酸鎳，比如國(guó)內(nèi)的吉恩鎳業(yè)和金川集團(tuán)就采用以硫化鎳礦為原料生產(chǎn)硫酸鎳的方式。然而，這兩種方式都存在一定的問(wèn)題，首先是硫化鎳礦這塊，地球上硫化鎳礦資源本來(lái)就比較稀少，目前硫化鎳礦基本上都是80年代之前發(fā)現(xiàn)的，80年代之后幾乎都沒(méi)有特別大型的硫化鎳礦出現(xiàn)。隨著鎳冶煉技術(shù)的發(fā)展，硫化鎳礦資源處于不斷衰竭的過(guò)程中，甚至因?yàn)殚L(zhǎng)期的低鎳價(jià)逼停了國(guó)外一些小型硫化鎳礦山。所以，后期硫化鎳礦冶煉硫酸鎳的工藝勢(shì)必將受到原料緊張的制約。再看紅土鎳礦這塊，雖然紅土鎳礦資源豐富，但HPAL技術(shù)和RKEF技術(shù)投資耗時(shí)耗力，比如某HPAL工廠的投資高達(dá)120億人民幣，而且耗時(shí)6年才建成初具規(guī)模的工廠。因此，短期硫酸鎳想要通過(guò)鎳礦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的可能性較小。但是這并不是意味著硫酸鎳供應(yīng)存在限制，由于精煉鎳和硫酸鎳之間存在比較容易轉(zhuǎn)換的過(guò)程，鎳豆可以直接用硫酸溶解成硫酸鎳，電解鎳板理論上也可以生產(chǎn)硫酸鎳，但是溶解速度過(guò)慢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約200多萬(wàn)噸的鎳產(chǎn)品中有50％的精煉鎳適合生產(chǎn)硫酸鎳，如果采用金屬鎳溶解生產(chǎn)硫酸鎳，這其中約有40萬(wàn)噸合適的原料，包括鎳豆、鎳粉。如果硫酸鎳的需求增加，促使其對(duì)電解鎳的溢價(jià)到達(dá)一定程度，市場(chǎng)就會(huì)爭(zhēng)先出現(xiàn)把電解鎳、鎳豆注解成硫酸鎳的現(xiàn)象。

硫酸鎳的具體生產(chǎn)一般分為以下幾種

1、金屬鎳制備硫酸鎳

用硫酸溶解金屬鎳，結(jié)晶后得到粗制硫酸鎳晶體，晶體溶解，經(jīng)除雜再濃縮，得到電池級(jí)硫酸鎳晶體。

2、銅電解中所含雜質(zhì)鎳在陽(yáng)極中溶解為硫酸鎳。

經(jīng)除雜濃縮，得到電池級(jí)硫酸鎳晶體。

3、氧化鎳、氫氧化鎳和碳酸鎳等鎳中間品溶于硫酸制得。

4、鈷生產(chǎn)中的含鎳溶液制得。

5、由含鎳廢料制備。

目前國(guó)外主要使用金屬鎳作為原料制備硫酸鎳，包括加拿大、日本、韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)等。優(yōu)點(diǎn)是原料純，原料來(lái)源穩(wěn)定，品質(zhì)和數(shù)量有保證，雜質(zhì)少，制備的硫酸鎳晶體品質(zhì)等級(jí)高，生產(chǎn)過(guò)程清潔，對(duì)環(huán)境污染最小。缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高。

我國(guó)目前主要以金屬鎳原料外的其它方式制備硫酸鎳。優(yōu)點(diǎn)是原料來(lái)源多樣，我們貧鎳盡可能全面的吸收鎳原料，變廢為寶，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程不清潔，對(duì)環(huán)境影響較大，環(huán)評(píng)不易通過(guò)，需要企業(yè)有一定的實(shí)力。面對(duì)國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)厲的環(huán)保要求，我國(guó)硫酸鎳制備原料，有向金屬鎳原料轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)。部分企業(yè)，已開(kāi)始實(shí)操。

硫酸鎳的供、需情況

電池級(jí)硫酸鎳需求

據(jù)蓋世汽車提供的數(shù)據(jù)顯示，2016年電池級(jí)硫酸鎳產(chǎn)量為7．4萬(wàn)噸。2016年我國(guó)三元正極材料產(chǎn)量為5．43萬(wàn)噸，其中NCM333占比為13％，NCM532占比為76％，NCM622占比為11％，對(duì)應(yīng)硫酸鎳的需求為7．4萬(wàn)噸左右。2016年我國(guó)三元?jiǎng)恿﹄姵禺a(chǎn)量為8．3Gwh，所需三元正極材料為1．5萬(wàn)噸，其他3．9萬(wàn)噸三元正極材料則流向了消費(fèi)電池（主要是低端），對(duì)應(yīng)約為22Gwh電池。

2017年電池級(jí)硫酸鎳需求為12．6萬(wàn)噸，增幅70％。假設(shè)2017年動(dòng)力三元增長(zhǎng)幅度為150％，由2016年的8．3Gwh增長(zhǎng)到20Gwh，消費(fèi)電池中由于鈷酸鋰價(jià)格過(guò)高，更多的電池采用三元，且消費(fèi)電池本身也有一定增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2017年消費(fèi)電池為30Gwh（增幅40％），合計(jì)2017年三元電池總產(chǎn)量為55Gwh，并假設(shè)大部分切換為NCM622，對(duì)應(yīng)三元正極需求為6．2萬(wàn)噸。這樣2016年三元正極材料合計(jì)8．4萬(wàn)噸，需求硫酸鎳為12．6萬(wàn)噸，增幅為70％。

2018－2019年電池級(jí)硫酸鎳需求分別為16萬(wàn)噸、20萬(wàn)噸，復(fù)合增速可達(dá)30％。一方面高鎳三元電池需求增長(zhǎng)，且含鎳量不斷提高，1噸NCM111、NCM523、NCM522、NCM811需要硫酸鎳分別為0．81噸、1．36噸、1．61噸、2．15噸，增幅可觀。

硫酸鎳總需求是多少

預(yù)計(jì)2017－2019年硫酸鎳總需求分別為23萬(wàn)、29萬(wàn)、36萬(wàn)噸。分析2015－2016年數(shù)據(jù)，電鍍硫酸鎳也取得了50％增長(zhǎng)，假設(shè)后續(xù)增幅為20％左右，加上前面計(jì)算的電池級(jí)硫酸鎳，預(yù)計(jì)2017－2019年需求分比為23萬(wàn)、29萬(wàn)、36萬(wàn)噸。

硫酸鎳產(chǎn)量、產(chǎn)能情況

硫酸鎳擴(kuò)產(chǎn)存在瓶頸，供需將由過(guò)剩轉(zhuǎn)向短缺2017年，全球約有50萬(wàn)噸硫酸鎳產(chǎn)量，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量占60％，海外產(chǎn)量占40％。

2017年中國(guó)硫酸鎳產(chǎn)能為44萬(wàn)噸，硫酸鎳產(chǎn)量32．6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)50％，產(chǎn)能利用率74％。

國(guó)內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量集中度高，金川集團(tuán)5萬(wàn)噸，吉恩鎳業(yè)4．5萬(wàn)噸，江門長(zhǎng)優(yōu)5萬(wàn)噸，格林美4萬(wàn)噸以及廣西銀億3萬(wàn)噸，這五家企業(yè)產(chǎn)量合計(jì)占比達(dá)到66％。海外方面，2017年產(chǎn)能24萬(wàn)噸，產(chǎn)量約20萬(wàn)噸，產(chǎn)能利用率83％。產(chǎn)量包括日本住友6．5萬(wàn)噸，俄鎳5萬(wàn)噸和優(yōu)美科2．5萬(wàn)噸。

國(guó)內(nèi)外硫酸鎳產(chǎn)能擴(kuò)張是存在瓶頸的。硫酸鎳被列入危險(xiǎn)化學(xué)品目錄，所以新建的硫酸鎳產(chǎn)能需要接受長(zhǎng)周期的安全和環(huán)境評(píng)估，時(shí)間周期在2－3年。

而對(duì)于已經(jīng)擁有硫酸鎳產(chǎn)能的企業(yè)而言，這個(gè)時(shí)間可以大大縮短。硫酸鎳產(chǎn)能投放時(shí)間平均約10－24個(gè)月，如果使用鎳豆溶解設(shè)備，產(chǎn)能投放時(shí)間可縮短至6個(gè)月以內(nèi)。

目前硫酸鎳產(chǎn)能的擴(kuò)張主要來(lái)自于現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)。

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