電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)是中國近十年扶持力度最大的行業(yè),可能沒有之一(整車國補(bǔ)、地補(bǔ)、電池補(bǔ)貼、免購置稅、免消費(fèi)稅、雙積分、車輛牌照等等)。如此大力扶持最重要的兩個(gè)原因:
一個(gè)是燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱核心技術(shù)落后太多,希望換賽道競(jìng)爭(zhēng);
另一個(gè)是石油嚴(yán)重依賴進(jìn)口,且與美元強(qiáng)綁定,一定程度上具有能源安全風(fēng)險(xiǎn)。
出發(fā)點(diǎn)雖好,但解決問題往往很難做到十全十美。尤其電池上游所需的部分原材料為鋰、鎳、鈷等稀有金屬,如果這些稀有金屬像石油一樣嚴(yán)重依賴進(jìn)口的話,則中國汽車的能源安全問題依然未得到解決。而說到鋰電池上游最重要的稀有能源——自然是非“鋰”莫屬。
璞躍中國移動(dòng)出行團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,隨著各國對(duì)動(dòng)力電池上游鋰、鎳、鈷等稀有金屬資源保護(hù)上升到國家能源安全高度,大量進(jìn)口鋰礦的難度和風(fēng)險(xiǎn)快速增加,中國境內(nèi)鋰資源的高效開發(fā)才是真正的有效保障。而從國內(nèi)資源稟賦來看,鹽湖提鋰是中國實(shí)現(xiàn)鋰資源自主可控的唯一希望,具有極高的投資價(jià)值和戰(zhàn)略意義。
一
中國鋰資源進(jìn)口依賴度高達(dá)七成,
國內(nèi)鋰資源約八成以鹽湖形式存在
根據(jù)美國地質(zhì)勘探局USGS,截至2021年,全球鋰資源潛力總量8900萬噸(金屬鋰當(dāng)量),64%以鹵水形式存在,其中已探明的儲(chǔ)量為2200萬噸,中國鋰儲(chǔ)量排名世界第六。
雖然儲(chǔ)量潛力不低,但中國過去幾年的鋰資源進(jìn)口依賴度卻超過了70%,主要進(jìn)口國為澳大利亞及南美。雪上加霜的是,加拿大政府于11月2日發(fā)表聲明,根據(jù)《加拿大投資法》(ICA)相關(guān)條例及國家安全,命令剝離外國公司對(duì)加拿大關(guān)鍵礦產(chǎn)公司的投資。三家中國公司藏格礦業(yè)、盛新鋰能、中礦資源均被告知須在90日內(nèi)放棄相關(guān)礦產(chǎn)投資合同,將鋰礦“卡脖子”事件上升至國家維度。
無獨(dú)有偶,合計(jì)擁有全球過半鋰資源的南美三國(阿根廷、玻利維亞、智利)近期正草擬文件,計(jì)劃建立鋰礦價(jià)格聯(lián)盟(“鋰佩克”),企圖復(fù)制中東對(duì)原油的掌控力。解決電動(dòng)車上游的能源安全問題對(duì)中國來說已是迫在眉睫。
最佳的破局方法無疑是高效開發(fā)國內(nèi)鋰資源,尤其考慮到中國鋰儲(chǔ)量占全球6%,具有不錯(cuò)的資源潛力。根據(jù)國家自然資源部《中國礦產(chǎn)資源報(bào)告2019》,國內(nèi)鹵水鋰潛在資源量為9250萬噸(以氯化鋰計(jì)),硬巖鋰礦的潛在資源量為878 萬噸(以鋰輝石計(jì)),鹵水鋰占比高達(dá)91.3%。鹵水鋰資源主要分為鹽湖鹵水、油田水、海相深部鹵水、地?zé)猁u水等形式,其中鹽湖鹵水占絕對(duì)大頭,約占中國鋰儲(chǔ)量的80%,且不同鹵水的提鋰工藝上具有一定通用性。雖然目前相比固體鋰礦,鹽湖提鋰具有提鋰周期長、偏遠(yuǎn)地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施落后限制工業(yè)化生產(chǎn)等弊端,但隨著很多新技術(shù)在鹽湖提鋰領(lǐng)域投入使用,此前諸多掣肘因素將得到解決。
二
中國鹽湖品位不及南美,
需要新型提鋰技術(shù)
01南美鹽湖品位高,多采取鹽田蒸發(fā)沉淀法
鹽湖鹵水主要形成于高海拔地區(qū)干旱、半干旱氣候的封閉盆地,地下熱泉或河流將鋰資源長期匯聚帶入。南美洲鹽湖鋰離子濃度高,且鎂鋰比低,因此多采用技術(shù)簡(jiǎn)單的沉淀法工藝。
沉淀法主要依靠太陽能蒸發(fā),對(duì)淡水消耗少,但是需建鹽田將原鹵水曬至老鹵水實(shí)現(xiàn)鋰離子富集,該過程耗時(shí)過長(18-24個(gè)月),且在鹽田期間由于析出、夾帶、滲漏等原因,超過40%的鋰會(huì)滲入到泥土中,既浪費(fèi)鋰資源,也對(duì)環(huán)境造成破壞。沉淀法未來將被更加先進(jìn)、環(huán)保的提鋰技術(shù)所取代。
中國的鹽湖鹵水集中在青海、西藏地區(qū)。青海鹽湖屬于高鎂鋰比、低鋰離子濃度(甚至超高鎂鋰比)的鹽湖鹵水,過去很長一段時(shí)間里,鋰主要作為鉀、硼的副產(chǎn)品。由于早期已建成大規(guī)模的鉀肥產(chǎn)能,因此具備鹽田、基礎(chǔ)設(shè)施、能源成本、物流運(yùn)輸方面的配套優(yōu)勢(shì);在高鎂鋰比鹵水提鋰的技術(shù)難題實(shí)現(xiàn)突破后,青海鹽湖的提鋰產(chǎn)能目前正處于快速增長期。
相比之下,西藏鹽湖項(xiàng)目的鋰離子濃度普遍更高,且擁有地表鹵水(青海為晶間鹵水),礦區(qū)的淡水資源也更加充裕,但由于電力系統(tǒng)薄弱、高海拔條件艱苦(裝置也需要額外磨合)、以及嚴(yán)苛的環(huán)保要求,目前階段尚未得到全面開發(fā),主要是在樹立個(gè)別的“示范工程”。
而位于青海、四川、湖北的深層鹵水和油田鹵水目前均處于勘探、試驗(yàn)階段,資源潛力大,但打鉆成本、抽鹵的持續(xù)性、尾鹵能否回注、綜合利用的可行性是制約此類資源商業(yè)化開采的掣肘。
02“吸附+膜”法具有最佳發(fā)展前景
想要從鹽湖中提鋰,面臨的核心問題是“鎂鋰分離”,由于二者在元素周期表中呈特殊對(duì)角線關(guān)系,故而化學(xué)性質(zhì)相近,分離難度大。目前多種新型提鋰技術(shù)路線在并行發(fā)展,其中吸附法結(jié)合膜法工藝具有很強(qiáng)的適用性,并且具有實(shí)現(xiàn)原鹵提鋰的潛力,發(fā)展前景最佳。
吸附法是利用對(duì)鋰離子有較高選擇性的材料(吸附劑)來捕獲鋰離子,再使用一定溶劑將鋰離子解吸下來,達(dá)到鋰離子與其他雜質(zhì)離子分離的目的。目前主流吸附劑有鋁系、錳系、鈦系三種,同時(shí)三川能材、泰利信等企業(yè)在開發(fā)性能更好的新型吸附劑。
吸附容量(單位吸附劑吸附物質(zhì)的最大量,與吸附劑表面積、孔隙大小有關(guān))、循環(huán)壽命(吸附劑的損耗程度,通常用溶損率衡量)與造粒工藝(設(shè)計(jì)思路是盡可能擴(kuò)大鹵水與吸附劑的接觸表面積,降低密度,從而提高吸附性能)是衡量吸附劑的核心指標(biāo),也是吸附劑的技術(shù)壁壘所在。
吸附+膜法也是目前嘗試原鹵提鋰最成功的技術(shù)路線,其典型的提鋰工藝流程如下所示:
膜材料是原鹵提鋰工藝所涉及的另一個(gè)核心材料,膜分離的本質(zhì)是物理法,即通過壓力、利用膜的孔徑大小實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的分離,鹽湖提鋰中鎂鋰分離的部分常選擇孔徑更小的納濾膜、RO反滲透膜,且會(huì)用到多種膜的梯度耦合來分離2價(jià)和多價(jià)離子。
目前納濾、RO反滲透等高端有機(jī)膜被美日兩國占據(jù)主導(dǎo)地位,國內(nèi)雖然有產(chǎn)品推出,但在滲透量、抗污染、耐氧化和成本等關(guān)鍵指標(biāo)仍全面落后。
除了傳統(tǒng)有機(jī)膜外,核孔膜(使用重離子加速器制備)由于孔徑均勻,不易堵塞,理論上也可用于鋰離子分離的反滲透工作,但距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需一段時(shí)間。
三
鹽湖提鋰是系統(tǒng)性工程,
做優(yōu)需要產(chǎn)業(yè)鏈know-how積淀
由于鹽湖是處于動(dòng)態(tài)流動(dòng)的(無論晶間鹵水、深層鹵水還是地表鹵水),而非固體鋰礦靜態(tài)存在。因此高質(zhì)量的鹽湖提鋰不僅僅需要提鋰技術(shù)的單一方向突破,還需要厘清鹽湖生態(tài)、湖水循環(huán)的機(jī)理,涉及地質(zhì)、化工/濕法冶金、環(huán)境工程的跨學(xué)科集成能力。如鹽湖循環(huán)的水文模型、鹵水抽取與淡水水位的關(guān)系、抽鹵井和觀測(cè)點(diǎn)的布局、吸附后脫附液的回注位置、防洪設(shè)計(jì)等因素均需要Know-how。鹽湖提鋰的整體開發(fā)難度要高于固體鋰礦(固體鋰礦的技術(shù)難點(diǎn)集中在提鋰工藝)。
圍繞鹽湖提鋰電產(chǎn)能建設(shè),主要的技術(shù)服務(wù)環(huán)節(jié)包括:工藝包設(shè)計(jì)、提鋰材料開發(fā)(吸附劑、膜、萃取劑等)、專用裝置的供應(yīng)、工程設(shè)計(jì)/建設(shè)/運(yùn)營等。其中,關(guān)鍵工藝包的設(shè)計(jì)、提鋰材料(吸附劑、膜)的開發(fā)最具含金量。基于上述原因,璞躍中國移動(dòng)出行團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,掌握提鋰材料核心技術(shù),并且開發(fā)了配套的工藝包,可以提供“材料+裝置”的綜合解決方案的企業(yè)可以獲得鹽湖提鋰行業(yè)最高的附加值,投資價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力最佳。
四
中國鹽湖提鋰技術(shù)全球領(lǐng)先,
有望技術(shù)出口搶占海外市場(chǎng)
“吸附+膜”的提鋰工藝可以與沉淀法結(jié)合,如在沉淀后的老鹵中使用,進(jìn)一步提升效率。再加上極其稀缺的原鹵提鋰能力,在境外鹽湖提鋰市場(chǎng)大有可為。國外目前已開發(fā)的鹽湖大多屬于本身資源稟賦好,鎂鋰比低的鹽湖,因此國外企業(yè)對(duì)于通用型原鹵提鋰技術(shù)的嘗試和突破落后于國內(nèi)企業(yè)。這為國內(nèi)鹽湖提鋰公司贏得了一個(gè)非常難得的時(shí)間窗口,可以通過在國內(nèi)青海、西藏鹽湖提鋰經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)向海外拓展,依靠技術(shù)先進(jìn)性搶占市場(chǎng)。
美國Lilac公司開發(fā)了離子交換技術(shù)進(jìn)行直接提鋰,并于阿根廷Kachi鹽湖投產(chǎn),是國外為數(shù)不多做新型提鋰技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的企業(yè)。
12月14日,全球鋰價(jià)風(fēng)向標(biāo)——澳大利亞鋰礦商皮爾巴拉完成了第13次鋰精礦拍賣,成交價(jià)為7505美元/噸,折合生產(chǎn)成電池級(jí)碳酸鋰的成本約為54.9萬元/噸。隨著全球各國對(duì)鋰資源的高度重視,以及中國公司海外不計(jì)成本的高價(jià)買礦,單純依靠固體鋰礦則很難想象碳酸鋰的價(jià)格會(huì)落回低位。因此,鹽湖提鋰可能不僅是中國鋰電安全的唯一希望,也是全球鋰鹽實(shí)現(xiàn)親民價(jià)格的唯一希望。
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2015年,在中國雙創(chuàng)浪潮下,璞躍入華,2016年“璞躍中國(Plug and Play China)”成立。
璞躍中國立足北京——中國總部,布局上海、深圳兩大區(qū)域創(chuàng)新中心,聯(lián)動(dòng)南京、武漢、無錫等城市創(chuàng)新合作伙伴開展中國創(chuàng)新業(yè)務(wù)。
璞躍中國現(xiàn)開設(shè)有企業(yè)創(chuàng)新服務(wù)、城市創(chuàng)新服務(wù)、科技投資、創(chuàng)新空間四大業(yè)務(wù)板塊,構(gòu)建了中國領(lǐng)軍的線上線下創(chuàng)新平臺(tái),并為之配套構(gòu)建了包括大企業(yè)、初創(chuàng)公司、城市伙伴、風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)、高校科研院所、行業(yè)導(dǎo)師等多維度的創(chuàng)新生態(tài)伙伴體系。
迄今璞躍中國已服務(wù)100余家行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),累計(jì)孵化加速1700余家創(chuàng)業(yè)公司,并投資了包括ApplyBoard、AutoX、非夕科技、縱行科技、銀基安全、大界機(jī)器人、海飛科、Authing、優(yōu)時(shí)科技等超過150家科技創(chuàng)新企業(yè)。
審核編輯 黃昊宇
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