中国硫酸镍产业发展趋势
文/任欣 张燕飞 幸嘉云 崔博静 王良辰 王晓 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院 中国地质科学院矿产资源研究所 中国工程科学研究院
一、引言
硫酸镍是镍矿冶炼加工后的初级产品，是制备三元动力电池、镍电镀、镍氢电池等产品的重要原料。近年来受益于新能源汽车领域的快速发展，2021年我国硫酸镍消费量约40万吨，其中新能源汽车动力电池领域硫酸镍消费量占比约60%。
新能源汽车动力电池成为硫酸镍需求主要增长点。2021年，我国新能源汽车销量将达到352万辆，同比增长1.6倍。随着新能源汽车市场的快速发展，动力电池领域迅速拉动了硫酸镍需求，预计2035年我国新能源汽车产量将达到2000万辆，动力电池所需硫酸镍将增至约105万吨，占硫酸镍总需求的90%左右。需求增长迅速，但我国国内镍矿储量仅占全球的3%，硫酸镍原料大部分需从国外进口，同时主要镍出口国政策复杂多变，阻碍了我国动力电池产业的稳定发展。从当前形势和长远发展来看，我国硫酸镍产业高质量发展存在较大困难。
推动我国新能源产业发展已成为我国发展需要的必然选择。在新的产业形势下，保障我国硫酸镍的稳定供应对新能源产业的发展具有重要意义。现有研究对我国硫酸镍产业的总体发展、下游领域的需求情况及发展趋势进行了探讨，对硫酸镍企业的投资布局、发展模式进行了研究。但对我国硫酸镍产业存在的问题及未来发展，特别是发展思路、发展目标、具体措施等方面的研究较少。
本文主要围绕硫酸镍行业高质量发展，梳理了我国硫酸镍行业现状，分析了制约行业发展的关键因素，并提出了立足于行业高质量发展的发展方向与措施，为硫酸镍行业研究提供参考。
2、我国硫酸镍行业现状
1、行业规模不断扩大，一体化工厂成为增长主力
2016年至2021年，我国硫酸镍产量大幅增加，2017年之前，我国硫酸镍产量基本稳定在3~5万吨，随着2017年我国新能源汽车产量的快速增加，硫酸镍产量也随之增加，对三元材料的需求十分显著，2021年，我国硫酸镍产量由2016年的5万吨增加至28万吨，预计2022年将增加至38万吨（见图1）。
图1 2016~2021年中国及其他国家硫酸镍产量变化
我国硫酸镍行业发展相对集中，主要分布在甘肃、广东、广西等地。2021年中威新材料股份有限公司成为我国最大的硫酸镍生产商，生产以镍豆/镍粉溶解为主；格林美股份有限公司近年来硫酸镍产量增长迅速，电池金属回收为其提供重要原料；金川集团股份有限公司拥有我国镍资源最丰富的金川镍矿，其硫酸镍产量相对稳定。相比资源型的金川集团股份有限公司，中威股份有限公司、格林美股份有限公司、华友钴业等一系列电池厂产量进一步增加。同时，这些公司纷纷投资矿山，从镍矿到三元电池一体化流程打通，利润和产量将实现规模化增长（见图2）。
图2 2021年我国十大硫酸镍产量企业
（二）生产原料由硫化镍矿变为红土镍矿
从生产原料来看，硫酸镍的生产路线主要有五条：①硫化镍矿→高镍冰→硫酸镍；②硫化镍矿→精炼镍→硫酸镍；③红土镍矿→湿法冶金镍中间体→硫酸镍；④红土镍矿→火法冶金镍铁→高镍冰→硫酸镍；⑤镍产品回收→再加工→硫酸镍（见图3）。硫酸镍的主要原料来自于高品位的硫化镍矿，近年来多以红土镍矿为原料，一方面由于红土镍矿开采历史短，资源丰富，产出的镍生铁相对过剩，从镍生铁到高镍冰的技术已经成熟；另一方面随着硫化镍矿储量不断减少，品位下降，开采冶炼成本上升，供应已难以满足需求。 因此随着中间产品加工技术的突破，低品位红土镍矿可以通过湿法冶金镍中间体生产硫酸镍，高品位红土镍矿可以通过生产镍生铁转化为高镍冰铜，进而生产硫酸镍。
图3 硫酸镍生产路线
我国硫酸镍生产主要使用湿法冶金中间体、镍豆（粉）等，2020年高品位镍冰铜和湿法冶金中间体的消耗量约占我国硫酸镍原料的一半，2021年由于湿法冶金项目产量有限，新项目投产不确定性较大，投产后产量增长缓慢，高品位镍冰铜和湿法冶金中间体在硫酸镍生产中的使用量仅比2020年增加2万吨（见图4）。相比之下，镍豆（粉）的使用量则大幅增加。镍豆（粉）主要产自硫化镍矿，产能相对稳定，在高品位镍冰铜和湿法冶金中间体产量不足以支撑需求时，主要使用镍豆（粉）生产硫酸镍。
图4 2020年与2021年硫酸镍原料对比
由于我国镍资源主要为硫化镍矿，原料供应能力不足，需要大量进口。2021年进口湿法冶金中间体41万吨(实物量)，进口镍豆、镍粉、镍板等22万吨(实物量)，进口高品位镍冰铜1.6万吨(实物量)。以湿法冶金中间体为例，我国主要从巴布亚新几内亚、新喀里多尼亚、澳大利亚等国家进口(见图5)。受新型冠状病毒肺炎疫情影响，巴布亚新几内亚进口量从2020年的18万吨下降到2021年的13万吨； 澳大利亚进口8.3万吨，同比增长140%，主要由于第一量子矿业有限公司澳大利亚项目复工，产量快速增长；印尼进口增至6万吨，目前印尼是全球湿法冶金镍中间体项目集中地，前期在建湿法冶金项目产量增加，印尼镍中间体产量及出口量持续上升。
图5我国湿法冶金镍中间体进口来源
3、我国硫酸镍行业发展存在的问题
我国是全球最大的硫酸镍生产国，冶炼加工技术不断进步。但同时也要看到，我国硫酸镍产业发展仍面临诸多问题，原料仍高度依赖进口；硫酸镍生产碳排放居高不下，回收体系尚不完善，原料匮乏，资源利用率低；我国在保持硫酸镍持续稳定供应方面仍面临巨大挑战。
（一）国内镍资源稀缺，硫酸镍原料供应有限
原料问题依然是制约我国硫酸镍行业发展的主要因素。印尼等国家采用红土镍矿生产硫酸镍，资源丰富，矿石、劳动力成本远低于我国。相比之下，我国镍矿储量仅占全球3%，以硫化镍矿为主，开发较早，利用国内硫化镍矿生产硫酸镍成本高，资源难以满足需求。目前，我国硫酸镍原料主要来源于进口，原料进口对外依存度较高，未来全球镍供给增量主要来自印尼，但该国已开始布局自身动力电池产业，镍产品出口政策变化频繁，我国硫酸镍原料供应受到制约，行业发展面临巨大挑战。
（二）硫酸镍生产碳排放强度较高，红土镍矿碳排放远高于硫化镍矿
双碳背景下，新能源汽车发展与碳减排息息相关，作为新能源汽车动力电池的主要原料，硫酸镍生产过程中的碳排放将受到更多关注。与钢铁、锌、精铜等相比，硫酸镍生产的碳排放强度较高。其中，红土镍矿生产硫酸镍的碳排放明显高于硫化镍矿，镍生铁-高镍冰铜生产硫酸镍的碳排放强度最高（见图6）。随着硫酸镍需求的快速增长，未来生产过程中的碳排放也将随之增加，硫酸镍生产将面临较大的碳排放压力。
图6 主要矿产资源生产过程中CO2排放强度比较
（三）下游三元电池成本上涨，性价比更高的磷酸铁锂电池挤压市场份额
我国硫酸镍下游需求主要集中在新能源汽车动力电池领域，主流的动力电池有镍钴锂三元电池和磷酸铁锂电池。三元电池续驶里程和电池容量更高，但成本和安全性低于磷酸铁锂电池。2019年之前，三元电池装机量增长迅速，但近两年由于我国新能源汽车补贴退坡，车企在考虑成本因素的前提下纷纷转向磷酸铁锂电池。2021年我国磷酸铁锂电池装机量79.8GW·h，占总装机量的51.7%，同比增长227.4%（见图7）。具有低成本优势的磷酸铁锂电池装机量仍呈上升趋势，而三元电池主要原材料镍价仍居高不下。 在原材料价格持续上涨的趋势下，短期内三元电池市场份额或将继续下滑，硫酸镍需求增速也将随之下滑。
图7 我国动力电池装机量对比
（四）动力电池回收产业体系不完善，再生资源利用率低
我国缺乏硫酸镍原料，回收利用不仅可以缓解硫酸镍供应短缺、提高材料可持续利用能力，还有利于我国建立更加安全、灵活的国内材料供应链。
在硫酸镍的下游产品中，退役动力电池将成为未来回收的主要来源，其他领域对硫酸镍的消耗量较小，对应的回收价值较低。理论上动力电池中镍金属的回收率可达99%，但由于我国动力电池回收作为一个新兴领域尚处于起步阶段，目前的回收体系尚不完善，造成大量的镍资源浪费和环境污染。动力电池的理论报废周期为5~8年。 2014年至2017年我国首批动力电池已到回收利用期，但报废电池数量较少，实际具有回收价值的电池数量较少，导致电池回收成本高，镍再生利用占比较低，2021年仅占13%。此外，我国动力电池回收标准尚不完善，缺乏退役电池安全性、耐久性、可靠性检测标准，电池剩余量评估技术和人才储备不足等也制约了我国动力电池的回收再利用。以上原因导致我国动力电池回收体系不完善，镍再生利用产量较低。
4、我国硫酸镍行业发展趋势
（一）我国硫酸镍行业整合加速，企业集中度提升
由于动力电池对续航、安全、成本控制等诸多方面都有着严格的要求，从保证原材料供应链安全稳定、技术协同发展、低成本竞争优势的角度考虑，头部整车及电池厂商非常看重原材料企业的持续供应成本控制、品质管理、技术研发能力，也愿意通过重组等方式延伸产业链，共同打造具有国际竞争力的一体化电池原材料产业链。产业链与供应链的深度融合已成为行业发展趋势，拥有上下游一体化产业链布局的企业将有可能在未来的竞争中胜出。例如早在2018年9月，宁德时代就宣布与格林美股份有限公司、青山控股集团有限公司合作，在印尼建设红土镍矿生产电池级硫酸镍项目。电池企业、新能源汽车企业与矿山联手，提升原材料安全性，降低价格变动带来的风险。
随着行业整合加速，硫酸镍企业集中度将不断提升，未形成规模的企业将面临成本高、利润低、生存难的困境。因此，随着硫酸镍行业大企业规模不断扩大，产能不断增加，大企业将挤压小企业的生存空间，硫酸镍企业集中度将逐步提升。
（二）生产原料趋向红土镍矿，湿法冶金中间体成为主流原料
在生产硫酸镍的主要原料中，镍铁转化成高品位镍冰铜的路线与不锈钢行业息息相关，其产量会受到不锈钢需求变化的影响，同时其原料所需的高品位红土镍矿资源在逐渐减少，因此采用此方法生产硫酸镍相对有限；镍豆（粉）溶解硫酸镍是将镍矿加工成豆、粉，然后进行溶解，此路线生产硫酸镍存在生产成本高、利润低的明显劣势；相反湿法冶金中间体具有成本低、碳排放少、原料充足等优势，未来将成为硫酸镍的主要原料（见表1）。虽然目前生产量较少，但随着各类项目的建设，2022年后中国企业在印尼投产的项目将大幅增加（见表2），但湿法冶金中间体生产硫酸镍依然存在较高的碳排放。 未来将逐步完善现有技术，降低成本及碳排放，随着新能源汽车对硫酸镍需求的不断增加，预计未来湿法冶金项目将成为国内外企业发展硫酸镍的主流技术。
表1 硫酸镍生产路线对比
原材料优势与劣势
镍豆（粉）
可直接投入三元电池前驱体生产线
投资相对较小，建设周期短
供应相对简单，环保资质要求较低
不经济且成本高昂
湿法冶金中间体
降低总现金成本
生产过程相对安全，无需高温高压环境
原料为褐铁矿层的红土镍矿，矿产供应充足，成本低廉。
尾矿量大，处理成本高
投资周期长、风险高
高镍冰铜（拉特镍矿）
建设周期短，投资成本相对较低
灵活的流程
生产过程能耗高
其原料为来自腐泥土层的红土镍矿，价格相对较高。
再生镍
现金成本相对较低
生产过程相对安全，无高温高压生产环境
供给不稳定，受下游消费影响，目前动力电池回收量较少。
供应商分散
表2 部分拟投产湿法冶金中间产品项目
序号 项目公司 年产量/（×104t镍金属） 生产时间
青梅帮
格林美股份有限公司、邦普循环科技股份有限公司、青山控股集团有限公司
2022
华越镍钴项目
华友钴业股份有限公司、洛阳钼业股份有限公司、青山控股集团有限公司
2023
印尼华飞镍钴湿法冶炼项目
华菲镍钴（印尼）有限公司（华友钴业持股51%）
12
工程将于 2022 年开始
（三）高镍三元电池需求上升带动硫酸镍行业快速发展
据安泰科信息数据显示，2021年我国电池硫酸镍消费量约24万吨，同比增长72%。近两年磷酸铁锂电池受益于微车市场电动化，迅速抢占市场份额，但三元电池的续航优势仍远超磷酸铁锂电池。三元电池主要应用在B级车、C级车上，本质上三元电池与磷酸铁锂电池的目标客户重合度不高，因此长期来看磷酸铁锂电池与三元电池将实现差异化增长，二者并行发展。
2021年高镍三元电池产量占比由2020年的22%提升至39%，三元电池高镍化趋势较2020年更加明显。随着高镍三元电池能量密度的逐渐提升，技术、品控的提升，能量密度提升带来的单位成本的降低也有利于新能源汽车的普及。未来新能源汽车仍将朝着更高能量密度、更长续航里程的方向发展，高镍三元电池的发展趋势将愈加明显。因此，三元电池“高镍低钴”甚至“高镍无钴”的趋势将进一步带动我国硫酸镍需求的快速增长。
（四）动力电池回收体系逐步完善，再生镍利用将缓解原材料短缺
我国出台多项政策推动动力电池回收市场发展，动力电池回收体系逐步完善。从国家相关部门密集发布的诸多动力电池回收法律法规及标准来看，国家对锂电池回收领域相当重视，对锂电池回收起到了很大的推动作用。2020年工信部发布《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件（2019版）》，规定镍、钴、锰综合回收率不低于98%，并新增“锂回收率不低于85%，稀土等其他主要有价金属综合回收率不低于97%”。加强环保要求、提高回收率，在一定程度上提高了行业准入门槛，倒逼企业技术升级，同时完善动力电池的追溯管理，确保参与企业一定的商业利益。
我国动力电池回收行业将不断完善，将从法规、政策、技术、标准、产业等方面加速推进新能源汽车动力电池回收利用，再生硫酸镍产量将不断增加，我国硫酸镍原料供应紧张的局面将得到缓解。
5、我国硫酸镍行业发展思路及目标
1.发展战略
紧密结合国家战略发展要求，通过整合可用镍资源，加大资源控制力，培育实力强、创新能力强、国际影响力大的硫酸镍企业；提高我国资源利用率和利用价值，完善回收体制机制，保障原材料有效供给；开展基础理论和试验研究，提高各环节自主创新能力，最大限度发挥资源价值；实现我国硫酸镍高质量发展，引领全球硫酸镍产业链未来发展，为我国新能源汽车动力电池产业稳定发展提供支撑。
（二）发展目标
根据我国实际情况和硫酸镍行业面临的挑战，提出如下中长期发展目标。
1、2025年目标：保障硫酸镍原料有效供给
提高我国硫酸镍行业供给能力，降低原料进口集中度；增加优质矿山份额，建立企业合作平台，保障资源有效供给；加大硫酸镍企业环保力度，提高我国企业质量，实现综合能耗较现在降低20%的目标；建立完善的镍回收体制机制，改善我国目前镍资源浪费、回收率低的状况，在现有基础上培育2～3家规模化回收企业，从而缓解目前我国硫酸镍原料供应紧张的局面。
2、2035年：硫酸镍产业实现高质量发展
我国在硫酸镍原料生产中占有重要地位，进口集中度大幅降低；我国镍资源综合利用率提高，各环节生产工艺优化；我国境外镍投资企业与国内企业建立合作备忘录，我国镍产业整体竞争力显著提升；下游产品回收率全面提高，回收技术不断完善，再生镍使用量超过原生镍。
六、对策建议
1.注重建立供应体系，推进原料供应多元化
加大对硫酸镍行业供应体系的规划力度，创造有利于硫酸镍原料的多元化投资条件，缓解当前原料短缺的状况，建立有效稳定的供应体系。鼓励企业大力开拓国外硫酸镍市场，适当加大对相关企业的融资支持力度，支持企业走出去合作开发镍资源，分散硫酸镍原料进口来源，加快对不同硫酸镍原料市场的投入，实现稳定供应的目标。
2.推动技术创新，降低生产成本，减轻供给压力
技术创新对缓解供给压力、降低生产成本具有重要作用。硫酸镍原料成本在总成本中占很大比重，因此硫酸镍生产可以加强技术创新研发工作，提高产能和效率，降低生产成本，提高材料利用效率，尽可能增加供给，提高市场竞争力。
（三）加快发展再生镍产业，提高再生镍利用率
回收可以减轻硫酸镍原料的供给压力。加强各类硫酸镍材料的回收利用，特别是未来大规模退役的动力电池的回收利用。制定相关政策，鼓励对达到使用年限的产品进行回收利用，实行生产者责任延伸制度，让生产者承担部分回收费用和回收责任，推动生产者与回收企业共同构建回收体系。同时，完善收集分类制度，积极改进回收技术，为再生镍产量的快速增长做好充分准备。
（四）加快中国企业国际化和产业融合进程，提升核心竞争力
我的国家应加快一组大规模综合生产和国际企业的培养，并形成全面的国际企业，整合矿物质资源冶炼，硫酸镍产品处理和制造业，并在未来的指导中进行回收。中国企业之间的合作，共同发展海外镍资源矿物质冶炼和硫酸镍的生产，并通过一方面促进工业整合和国际化的过程来有效地增强行业的协调发展，它可以确保稳定的镍硫酸盐原材料的供应我国家的硫酸盐原材料的供应，从而可以通过企业整合来提高生产成本，并有效地促进了企业的成本。