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體相關。

　　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對反應設備的要求較高，如果氯離子殘留在前驅體中，后續燒結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體中，在燒結工藝中會產生NO一氧化氮、NO2二氧化氮等有害氣體，在工業制取中不被采用。

硫酸鎳的制取有三個來源，由原生物料生產、鎳鐵溶解、廢料生產：

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，也就是純鎳產品，每噸電解鎳的耗電量在800-1000kWh。

原生物料生產

　　根據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，鎳期貨也是行業風向標，最近鎳期貨的走勢可謂是跌宕起伏，國內方面滬鎳在3月初和中下旬兩次上攻，雖然今日已經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年全球工業活動在疫情后附屬，LME的金屬庫存已經在下降，而且目前全球物流和航運系統還是處于混亂的狀態。俄烏沖突爆發后，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第一大鎳鐵生產商，已經蛻變成為全球最大的鎳鐵生產商，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園區，2020年鎳產量46萬噸，未來還會繼續大幅度擴容，來應對國內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來穩定材料的結構，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、俄烏戰爭，這些都時時刻刻影響著正常的經濟活動和社會發展。有色金屬產業從LME庫存儲量就能發現，全球產業鏈體系供需正在出現問題，疫情導致停工停產、國際航運混亂，全球大宗商品價格飆升，PPI CPI產生恐怖的剪刀差，目前正值美元加息周期，疊加疫情影響已經有部分國家出現國家破產的危機，黎巴嫩、斯里蘭卡首當其沖，未來還有更多國家陷入經濟困境，我國經濟也已明確進入滯脹。所以對于新能源產業是否能夠繼續高速增長可能會取決于許多未知因素，目前國內電動車已經出現全面漲價的情況，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”原材料工業發展規劃》提出的開發“城市礦山”資源中挖掘了，有色金屬稀有金屬的回收再利用。或者抓準美元加息周期，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，掌控產業鏈源頭、控制能源、削弱美元霸權、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了。

　　鎳產業鏈非常清晰，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，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，鎳甚至被指與誘發某些癌癥相關，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 洪曉峰）