分析 | 分庭抗锂,不同钒响
在动力电池的发展史上,曾涌现出一系列的“锂”的对手,但事实证明“一个能打的都没有”。但最近几年,在储能市场上,锂电池终于碰到了劲敌:钒电池。
一、钒之不凡
“钒”字,以其名之不常见,望之便知是稀有金属,让人对其能否接棒“锂”之大位充满了怀疑。钒作为一种延展性过渡金属,具备天然的耐腐蚀性和对碱、酸和盐水的稳定性,是天生的电池材料优等生。和其他稀有金属一样,钒广泛存在于六十多种不同的矿物中,包括钒矿、角闪锌矿、玫瑰铅矿和铜矿等。钒在自然界中广泛分布,但极少以单一矿物存在,常和金属如铁、钛等矿产共伴生,或与碳质矿、磷酸盐矿共生。这就为其规模化和商业化,带来了“量”和“成本”的问题,乃至“环保”的问题。
作为矿产资源,工业钒矿原料主要来自于钒钛磁铁矿、砂岩钒矿、页岩钒矿和钒酸盐型钒矿。2022年全球钒矿储量为2600万吨,而其竞争对手锂矿则要丰富得多,截至2020年,全球锂矿(碳酸锂)探明储量已达1.28亿吨,资源量3.49亿吨。好在全球钒资源储量“相对”集中,这对于开采利用是个好事情,其中中国储量占比37%(超过总量的三分之一),俄罗斯占比19%,南非占比13%,合计占比为68%(超过总量的三分之二)。从钒产业的发展来看,近年来我国已经发展成世界第一钒资源、生产、消费、贸易及技术、装备优势大国,行业影响及所占比例也在逐年提升。
二、钒之产
中、俄、南非三国坐拥钒资源“富矿”,发展钒产业自是“近水楼台先得月”,在2022年全球钒矿产量10万金属吨中,中、俄、南非三国占全球产量的96%,几乎全包。钒广泛应用于钢铁、有色、化工、能源、光学、电子、环保、医药、原子能等国民经济的诸多重要领域。同时,钒又是极具绿色功能的金属元素,在冶金、化学、航空航天、清洁能源中的应用具有极为显著的 “绿色”效应。
其中,最为市场看好的便是其在电化学储能上的良好应用。在锂电池席卷的市场之下,钒液流电池能够异军突起,自有独家秘笈:钒液流电池具备长循环和安全性。液流电池诞生于上世纪80年代的NASA,其原理是利用内部反应电压不同的正负极“电极液”同时循环,并通过膜结构平衡电荷,实现能量的。理想状态下,钒液流电池电极液体系内部分别均衡,没有副反应,所以日历、循环寿命很长,超过10年/10,000次,同时水体系安全性也非常好。
钒液流电池具备长循环和安全性,在电网侧、大规模储能(尤其是需要极限安全性的场合)场景下应用有相当前景,进一步降低系统成本、提升能量效率、保证运维有效性,并且高效回收关键资源后应用将进一步拓宽。整体来看,钒电池优势主要在于功率大、容量大、效率高、使用寿命长、响应速度快、安全性高、无爆炸及火灾隐患、全生命周期成本低等方面,且钒电池可以全自动封闭运行,无污染,因此其更适用于大型长时储能领域。
三、钒之争
从目前我国钒的消费结构来看,国内95%以上的钒产品应用在钢铁领域,约3%应用在钛合金及化工行业,其余约2%应用在钒储能和其他领域,占比非常小。但因其未来的应用前景和战略性,钒在最近几年被美国、欧盟、日本及澳大利亚为首的西方国家列入其关键金属矿产目录和清单,明确将其供应安全纳入国家发展战略。尽管如此,我们还是为“钒”产业的发展担忧,一个关键因素就在于国内的环保政策。由于国内市场在钒市场上的话语权,再加上中国在锂电池市场的绝对霸主地位,国内的政策对于储能细分市场的发展往往起到决定性的作用。
根据《钒产业2021年年度评价》,2021年全球的钒产量的76.2%来自钒钛磁铁矿经钢铁冶金流程得到的富钒钢渣(国内占比为89%),还有约11%由回收的含钒副产品及含钒页岩生产。在国内钢铁行业供给侧改革的背景下,钢铁行业无论是产能还是产量、能耗都面临着严格控制,叠加环保督查下部分石煤提钒企业因环保不达标而停产,全球钒的供应将继续维持偏紧局面。这对于其在储能行业对锂的替代的前景,产生了不小的负面影响。这也就难怪:钒虽有意“分庭”,而锂丝毫不慌。
至于国外,即使要倾尽全力要以“钒”代“锂”,也会时刻面临被中国卡脖子的风险。有鉴于7月3日,中国相关部门发布公告,决定自8月1日起,对镓和锗两种关键金属实行出口管制。下一个会是谁呢?会是钒吗?
原文标题 : 分析 | 分庭抗锂,不同钒响
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