從錢幣到電池 新能源化學元素巡禮：鎳

　　我們常見的三元鋰電池NCM的N都是指的鎳，NCM是指含鋰的多層金屬氧化物——鎳鈷錳酸鋰LiNixCoyMn1-x-yO2，制造鎳鈷錳酸鋰的原料中鎳的部分采用的是硫酸鎳。我們上一趴介紹的關(guān)于鎳的各種常見反應和各種化合物基本上都與制備三元鋰前驅(qū)體相關(guān)。

　　鎳鹽有許多種，硝酸鎳、氯化鎳都算，那為什么只采用硫酸鎳而非其他鎳鹽呢？氯化鎳中有氯離子的存在，容易腐蝕不銹鋼材質(zhì)對反應設備的要求較高，如果氯離子殘留在前驅(qū)體中，后續(xù)燒結(jié)工藝時容易腐蝕窯爐；硝酸鎳價格高，而且N03-硝酸根離子殘留在前驅(qū)體中，在燒結(jié)工藝中會產(chǎn)生NO一氧化氮、NO2二氧化氮等有害氣體，在工業(yè)制取中不被采用。

硫酸鎳的制取有三個來源，由原生物料生產(chǎn)、鎳鐵溶解、廢料生產(chǎn)：

鎳鐵直接溶解

　　化學法制取硫酸鎳方法歷史悠久，最簡單的就是采用硝酸和硫酸的混酸來氧化溶解金屬鎳，和上面我們談到的實驗室中鎳與強酸反應是一樣的。也就是常說的鎳豆/鎳粉直接溶解得到硫酸鎳，這種方法設備復雜腐蝕嚴重、利用率低、環(huán)境污染較為嚴重。再通過電解又可以重新獲得電解鎳，也就是純鎳產(chǎn)品，每噸電解鎳的耗電量在800-1000kWh。

原生物料生產(chǎn)

　　根據(jù)原料礦物不同分為兩種，硫化鎳礦與紅土鎳礦線路；硫化鎳礦品位高很容易就能制取高冰鎳，高冰鎳可以制取電解鎳和硫酸鎳。而紅土鎳礦就比較復雜了，作為最主要的鎳礦原料，紅土鎳礦分層，上層品位低但儲量高，可以使用濕法高壓酸浸的方法處理成MHP等濕法中間品；下層品位高，用火法處理。目前鎳的主要生產(chǎn)路徑是下層紅土鎳礦通過火法RKEF到鎳鐵，再到不銹鋼（該路徑占比超過50%）。

總體來說紅土鎳礦生成硫酸鎳共有四類方法：

濕法高壓酸浸路徑，上層低品位紅土鎳礦的濕法冶煉-MHP等濕法中間品-硫酸鎳+硫酸鈷；

火法前硫化路徑，下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉硫化到低冰鎳-高冰鎳-硫酸鎳；

火法后硫化路徑，下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉-鎳鐵-高冰鎳-硫酸鎳；

富氧側(cè)吹方式，用熔煉爐替代電爐，對原材料的適用度高，增加熱反應效率，核心在于硫化方式的改變。

最具代表性的企業(yè)包括瑞木、華友、青山、盛屯、中偉等等。

　　作為有色金屬大宗商品，鎳期貨也是行業(yè)風向標，最近鎳期貨的走勢可謂是跌宕起伏，國內(nèi)方面滬鎳在3月初和中下旬兩次上攻，雖然今日已經(jīng)回到較為合理的價格位置，但是倫敦金屬交易所LME似乎還沒有從“妖鎳”鬧劇中解脫，從鋁到鋅LME六大主要金屬合約的可用庫存目前已降至1997年以來的最低水平。

　　隨著2021年全球工業(yè)活動在疫情后附屬，LME的金屬庫存已經(jīng)在下降，而且目前全球物流和航運系統(tǒng)還是處于混亂的狀態(tài)。俄烏沖突爆發(fā)后，俄羅斯作為高純度鎳儲量豐富的國家，從其供應商處獲得貨物變得完全不可能，同時交易所庫存較低的時候也很容易遭受到逼空行情的沖擊，“妖鎳”風波之后LME甚至對金屬價格市場波動幅度設置了15%的上限。

　　金屬鎳在全球市場中，74%用于不銹鋼生產(chǎn)制造，在電池用途方面目前僅占5~8%，但是中國2021年的純電動汽車新車銷量增加到了上年的2.6倍，以目前全球電動車發(fā)展的趨勢來看，預計對電池用途的需求會進一步擴大。

　　目前青山控股作為國內(nèi)第一大鎳鐵生產(chǎn)商，已經(jīng)蛻變成為全球最大的鎳鐵生產(chǎn)商，也是3月倫敦金屬交易所LME“妖鎳”事件的主角之一。青山控股在印尼擁有兩大工業(yè)園區(qū)，2020年鎳產(chǎn)量46萬噸，未來還會繼續(xù)大幅度擴容，來應對國內(nèi)及全球快速增長的新能源電池需求。

　　鎳鈷錳酸鋰三元材料中，鎳呈現(xiàn)正二價是主要的電化學活性元素（詢底價|查參配），三元材料NCM：讓鈷Co來防止鎳Li-鋰Ni混排，讓錳Mn來穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)，鎳Ni作為提供高容量的主力。所以目前主流的三元鋰NCM811、NCM622、NCM523、NCM111中鎳含量越高能量密度也就越高。同時鎳的成本相對來說較低，高鎳配方在成本上也還是有優(yōu)勢的，所以客觀上對于鎳的需求整體是會上升的。

　　但目前全球經(jīng)濟形勢不容樂觀，受到多重因素影響，疫情、逆全球化、美元加息周期、全球CPI飆升、民粹主義抬頭、俄烏戰(zhàn)爭，這些都時時刻刻影響著正常的經(jīng)濟活動和社會發(fā)展。有色金屬產(chǎn)業(yè)從LME庫存儲量就能發(fā)現(xiàn)，全球產(chǎn)業(yè)鏈體系供需正在出現(xiàn)問題，疫情導致停工停產(chǎn)、國際航運混亂，全球大宗商品價格飆升，PPI CPI產(chǎn)生恐怖的剪刀差，目前正值美元加息周期，疊加疫情影響已經(jīng)有部分國家出現(xiàn)國家破產(chǎn)的危機，黎巴嫩、斯里蘭卡首當其沖，未來還有更多國家陷入經(jīng)濟困境，我國經(jīng)濟也已明確進入滯脹。所以對于新能源產(chǎn)業(yè)是否能夠繼續(xù)高速增長可能會取決于許多未知因素，目前國內(nèi)電動車已經(jīng)出現(xiàn)全面漲價的情況，PPI端的漲價終會傳到到CPI端，美元從無限QE到瞬間加息50個基點，最終又將是誰來抗下一切？

　　回到鎳的話題來，鎳作為一種不是非常稀缺的有色金屬，主要還是應用于不銹鋼，從二級市場來看，新能源端帶來的增長已經(jīng)反應在了相應公司的股價上，資本的速度總是最快的，市場表現(xiàn)也總是如實反應資本預期的，未來鎳的增長可能要從《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出的開發(fā)“城市礦山”資源中挖掘了，有色金屬稀有金屬的回收再利用?；蛘咦拭涝酉⒅芷?，在外匯儲備被摧毀的國家中也實施馬歇爾計劃，可以把放的水流到海外的基建項目中去，掌控產(chǎn)業(yè)鏈源頭、控制能源、削弱美元霸權(quán)、收獲國際友誼等等好處還是很多的，可別再讓水流進房地產(chǎn)了。

　　鎳產(chǎn)業(yè)鏈非常清晰，最主要的用途就是鎳合金（鑄幣）、電池（鎳氫、鎳鉻、三元鋰）、電鍍、不銹鋼。除此之外，還能成為許多化學反應不可或缺的催化劑，納米鐵酸鎳NiFe2O4在新興材料領域價值很大，它可以催化二氧化碳分解，使其重新變成碳和氧氣，從而在太空等高精尖領域得以應用。然而鎳與我們生活也是息息相關(guān)，平均每5個人里就有1個人，會對鎳離子存在或輕或重的過敏反應，鎳甚至被指與誘發(fā)某些癌癥相關(guān)，所以目前對于日常使用的不銹鋼中該添加多少鎳仍然存在爭議。

　　如果你帶鋼制手表時間一長會爛手腕，恭喜你，你對鎳過敏，真的是造鎳啊。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 洪曉峰）