低碳技术需要哪些金属?

2020-09-22 14:00 来源：国际能源小数据浏览：

清洁能源技术通常依赖的关键金属包括锂、镍、锰、铜以及稀土金属。

锂是一种软质的银白色金属，是锂离子电池的关键成分，广泛应用于智能手机和电动汽车。锂离子电池是大多数汽车制造商的首选电池，包括特斯拉、宝马、福特和日产。钴是银灰色金属，主要是铜和镍开采的副产品，是锂离子电池阴极的另一个重要组成部分，在其他工业和军事应用中也有多种用途。镍是电池所需的另一种成分，预计在未来电池中所占比例将越来越大。镍已经在其他地方也有广泛使用，尤其是在不锈钢生产中，而且镍矿资源分布在许多不同的国家，这意味着人们对其供应的担忧较小。锰也被用于电池，同时也是钢铁工业的重要成分，在其他领域也被广泛使用，比如动物饲料。铜被用作风力发电的导体，以及一般的电线、马达和硬币。铜和锰都是世界上开发最广泛的金属之一。

稀土金属，也称为稀土元素(rare-earth elements ，简称REE)，是由17种化学性质相似的元素组成。每一种都有其独特的特性，成为一系列技术的重要组成部分，用于包括高效照明、催化转换器到风力涡轮机、电动汽车和计算机硬盘驱动器中使用的磁铁。其中钕和镨，合称为“NdPr”，用于电机的磁铁，由于需求和价格的不断上涨，特别成为关注的焦点。美国能源部和欧盟的报告都将稀土、钴和其他几种金属材料列为关键材料，因为它们对清洁能源的重要性、高供应风险和缺乏替代品。还有许多其他金属在清洁能源生产和低碳技术中得到了应用，例如铟和镓被用在光伏薄膜的涂层中，也被欧盟的报告认定为关键材料。

世界银行发布的一份报告指出，随着风能、太阳能和电池使用量的增加，数十种金属的市场可能会越来越大。下面的表格来自世界银行，展示了各种金属在不同低碳技术中的应用。

在2016年出版的《力量要素》(The Elements of Power)一书中，大卫•S•亚伯拉罕(David S Abraham)认为， “稀有金属”(如钴和稀土元素)目前已成为包括清洁能源行业在内的世界现代工业的基础，世界正迅速变得像依赖石油一样依赖这些金属。

这些金属的蕴藏量有多大?

世界银行的报告称，在低碳的未来，对多种廉价金属和贵金属的需求将十分强劲。除了常见的钴、锂和稀土元素嫌疑犯外，还包括铝、银、钢、镍、铅和锌。我们有理由预计，所有低碳能源系统都有可能比高碳系统更高的金属密度。联合国环境规划署(UNEP)2017年的一份报告也有类似的发现，到2050年温升不超过2摄氏度的情景下，低碳技术将需要6亿多吨的金属资源。钴

美国地质勘探局估计2017年钴产量为11万吨，探明储量为710万吨。这意味着利用现有储量，目前的开采可以持续65年。2016年电池行业的钴消耗量约为4.8万吨，仅占所有产品消耗量9.4万吨总量的一半以上。钴的需求在未来几年有望增长，到2025年可达每年12.7万吨。这将意味着，仅电池的钴需求将超过目前的产量。全球已查明的陆地钴资源量为2500万吨，是目前探明储量的三倍多。锂

根据美国地质勘探局的数据，2017年锂产量约为4.3万吨，储量为1.6亿吨。这意味着，以目前的速度开采，目前的储量可以持续372年。然而，由于锂在电池中的应用，锂的需求预计也将迅速增长。到2025年电动车、电动自行车和储能设备将占锂需求的58%，高于2015年的15%。到2025年总需求量将翻两番。镍

预计未来几年电池对镍的需求也将激增。美国地质勘探局的数据显示，2017年全球产量为210万吨，储量为7400万吨。以这种速度，目前的储量开采可以持续35年左右，而所有已知的陆地资源则可以持续70年左右。尽管人们对镍短缺的担忧低于锂或钴，但专家警告称，为电动汽车技术采购适合的镍将是一个挑战，因为到2025年大多数新供应将是不适合用于电池的镍。铜

根据美国地质勘探局的数据，2017年大约生产了2千万吨铜，按这种开采速度，目前的储量将持续40年，但还有更多待探明的资源。到2050年，铜需求总量可能会翻两番。稀土元素

像钕这样的稀土元素在地壳中相对丰富，但含量较低，提取需要从一个矿床中分离出多种不同的金属，是困难而又昂贵的过程。据美国地质勘探局的数据，2017年全球大约生产了13万吨稀土氧化物(REO)，而储量为1.2亿吨，可以开采923年。美国地质勘探局没有给出资源的估计，对稀土供应的担忧往往更多地与中国的生产集中度有关，而不是实际的稀缺性。低碳科技用金属从何而来?

刚果民主共和国(DRC)主导着目前钴的生产，2017年提供了超过一半(58%)的总产量，并且拥有世界已知陆地储量的一半。俄罗斯、澳大利亚和加拿大也生产钴，尽管它们各自占世界供应量的不到10%。