钨钼稀土在新能源电池领域的应用与市场研究（十三）
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- 分类：钨业新闻
- 发布于 2024年12月06日 星期五 11:47
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第Ⅱ部分 钨在新能源电池市场的介绍
第十三章 钨基电池的生产成本
随着全球对清洁、高效能源的追求日益增强，储能技术成为连接可再生能源与电力需求的关键纽带。在众多储能技术中，钨基电池以其独特的性能优势，逐渐进入人们的视野。钨，作为一种具有高熔点、高硬度、高热稳定性和良好化学稳定性的金属元素，在化工、电池、汽车、医疗、国防、军事等领域均展现出了巨大的应用潜力。
一、钨基电池的基本介绍
钨基电池是一种新型储能技术，主要通过储存和释放与电极发生化学反应的物质（如氢、氧、钠、钾等）来实现能量转化。与传统电池相比，钨基电池具有更高的能量密度、更长的使用寿命以及更广泛的应用范围。钨基电池的核心在于其独特的电极材料和电解质设计，这些设计使得钨基电池能够在高温、高压等恶劣环境下保持稳定的性能。
据中钨在线/中钨智造了解，氧化钨、二硫化钨、二硒化钨、钨酸盐等钨产品，均可以应用在电池中，进而提升 电池的综合性能。
氧化钨（WO3-x）是钨的一种常见化合物，具有多种晶型，如WO₃、WO₂.₇₂、WO₂等。在电池领域，氧化钨主要作为电极材料使用。其高比表面积和良好的化学稳定性使得氧化钨成为理想的电极材料。此外，氧化钨还具有较高的理论比容量，这意味着它能够在单位质量内储存更多的能量。因此，氧化钨被广泛应用于锂离子电池、钠离子电池以及超级电容器等储能设备中。
二硫化钨（WS2）是一种具有层状结构的化合物，其层间具有较强的相互作用力，使得WS2粉末在电池中具有优异的电化学性能。WS2可以作为锂离子电池和钠离子电池的电极材料，特别是在高倍率充放电条件下，WS2粉末表现出较高的容量保持率和循环稳定性。此外，二硫化钨还可以作为催化剂使用，在电池反应中促进电子的转移和离子的扩散，从而提高电池的性能。
二硒化钨（WSe2）是一种具有优异电化学性能的半导体材料，其带隙适中，使得WSe2在电池中具有较高的能量转换效率和较长的使用寿命。WSe2可以作为电池的负极材料，具有较高的比容量和较好的循环稳定性。此外，WSe2还可以与其他材料复合，形成具有更高性能的复合电极材料。
钨酸盐是一类具有多种结构的化合物，其电化学性能因结构而异。常见的钨酸盐有钨酸钠、钨酸锌和钨酸钴等，它们均可以应用在电池中。在电池领域，钨酸盐主要作为电解质材料使用。钨酸盐电解质具有较高的离子传导率和较低的电子传导率，这使得钨酸盐电解质在电池中能够有效地传递离子并阻止电子的泄漏。此外，钨酸盐电解质还具有较高的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持稳定的性能。
钨基电池的结构与其他类型的电池相似，主要包括以下几个部分：
正极：正极是电池中发生氧化反应的一极，对于钨基电池而言，正极主要是根据电池类型（如钠电池、锂电池等）的不同而选择不同的材料，而钨化合物则可以作它的添加剂。
负极：负极是电池中发生还原反应的一极，也是钨基电池的主要特点所在。钨基材料作为负极，具有高能量密度、长寿命、低成本等优点。
电解液：电解液是电池中离子传输的介质，对于钨基电池而言，电解液的选择需要根据电池的类型和工作环境来确定。
隔膜：隔膜位于正极和负极之间，主要作用是防止正负极直接接触导致短路，同时允许电解液中的离子通过。
钨产品在电池的应用中有哪些优势？
高能量密度：钨基电池具有高能量密度的特点，这主要得益于钨及其化合物的高比表面积和良好的化学稳定性。高能量密度意味着钨基电池能够在单位质量内储存更多的能量，从而提供更高的续航能力。
长寿命：钨基电池具有较长的使用寿命，这主要得益于钨及其化合物在电池反应中的稳定性和耐腐蚀性。长寿命意味着钨基电池能够在多次充放电循环后仍保持较高的性能，从而降低了电池的使用成本。
高温稳定性：钨基电池能够在高温环境下保持稳定的性能，这主要得益于钨及其化合物的高热稳定性。高温稳定性意味着钨基电池能够在恶劣环境下正常工作，从而拓宽了电池的应用范围。
钨及其化合物具有丰富的化学性质，可以与多种元素和化合物形成稳定的化合物。这使得钨基电池在电极材料和电解质材料方面具有很大的选择空间，可以根据具体需求进行优化设计。
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二、钨基电池的生产成本
钨基电池作为一种新兴且特殊的电池类型，其生产成本涉及多个方面，包括原材料成本、加工成本、研发成本、设备折旧以及环保和安全成本等。
（1）原材料成本
钨基电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。钨基电池的正极材料是根据电池类型（如钠电池、锂电池等）的不同而选择不同的材料，成本占比约45%-50%；常见的负极材料包括石墨、硅基材料、锂金属及碳复合材料等，成本占比约5%-12%。不论是正极材料还是负极材料，都可以选用钨化合物作为添加剂。电解液成本占比约15%-20%；隔膜成本占比约15%-20%。
正极材料方面
以锂电池为例，常见的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等。不同种类的正极材料所需的原材料和成本不同。原材料用量：根据电池的能量密度和容量，可以确定所需正极材料的重量。例如，制造1kWh动力电池所需的正极材料重量大约在2.3至2.5公斤之间（以磷酸铁锂为例）。原材料价格：原材料成本通常是通过市场价格来计算的，可以根据市场行情进行调整。原材料价格受多种因素影响，如市场供需关系、原材料价格波动等。
2024年前三季度，中国钴市行情整体呈现供需双弱、价格震荡的特点。供应方面，上半年，钴资源供给量增加，部分新投产的企业已成功启动并进入稳定生产阶段，整体供给量维持增量。例如，腾远钴业在2024年前三季度已完成“年产2万吨钴、1万吨镍金属量系列产品异地智慧化技术改造升级及原辅材料配套生产项目”中钴产品2万金属吨的生产线建设并投产，公司整体钴产品的生产规模已达到2.65万金属吨。港口钴原料库存充足，国内电解钴冶炼行业大部分厂家持续保持高开工率，整体供给充裕。需求方面：新能源汽车增速放缓，三元电池占比降低，导致钴需求量增长放缓。下游冶炼厂采买较少，主要因为钴产品现货价格难以覆盖成本，尤其是钴盐厂成本高位，利润空间受到挤压。合金磁材企业整体需求较为低迷，主要进行的是刚需补货操作，成交量较少。据中钨在线了解，2024年10月21日，中国钴粉价格约为180,000元/吨，电解钴价格约为193,000元/吨，电解镍价格约为130,000元/吨，硫酸镍价格约为33,000元/吨。
2024年前三季度，中国锂价持续在低位徘徊，碳酸锂价格更是一度创下新低，甚至突破了行业的供需平衡成本线。然而，随着市场旺季的到来及产业链企业的积极应对，价格有望企稳回升。供应方面：国内碳酸锂产量呈现下降趋势。例如，2024年9月碳酸锂产量为6.12万吨，环比下降1.9%；10月碳酸锂产量预估为5.73万吨，环比下降6.3%；同时，进口碳酸锂也受到国际环境、进口成本和政策限制等因素的影响。需求方面：电池产业正在积极挖掘电动船舶和低空经济等新蓝海，这将对碳酸锂产生新的需求增长点。然而，这些新兴领域的发展尚处于起步阶段，对碳酸锂需求的提升作用有限。据中钨在线了解，2024年10月21日，中国碳酸锂价格约为76,500元/吨，碳酸锂价格约为76,500元/吨，磷酸铁锂（动力型）价格约为38,000元/吨。
2024年前三季度，镍市行情呈现出一定的波动性。受全球经济形势、供需关系、政策调整等多重因素影响，镍价在年内经历了多次震荡。从供应端来看，原生镍产量保持高位，但海外供应存在不确定性，如印度尼西亚政策变动、雨季影响等，给市场带来一定压力。同时，国内精炼镍产能持续释放，市场供应相对宽松。需求端方面，不锈钢领域对镍的需求相对稳定，但新能源市场尤其是三元电池领域对镍的需求增长不及预期，限制了镍价的上涨空间。此外，全球经济形势的不确定性也使得投资者对镍市的信心有所动摇。据中钨在线了解，2024年10月21日，电解镍价格约为130,000元/吨，硫酸镍价格约为33,000元/吨。
负极材料方面
2024年前三季度，石墨负极材料市场行情呈现出一定的复杂性和挑战性。一方面，随着新能源汽车、储能等领域的快速发展，对石墨负极材料的需求持续增长，这推动了石墨负极材料市场的不断扩大，为相关企业带来了发展机遇。然而，另一方面，石墨负极材料行业也面临着产能过剩、价格下跌等压力。2024年被视为前两年新建石墨化和负极材料产能集中释放的一年，整个行业面临着较大的产能过剩压力，负极材料的价格持续低迷，不断逼近成本线。这种局面加剧了行业的竞争，加速了市场的洗牌。在此背景下，石墨负极材料企业需要加强技术创新和成本控制，提升产品的竞争力。同时，也需要关注市场需求的变化，积极开拓新的应用领域，以降低对单一市场的依赖。
2024年前三季度，硅基负极材料市场行情呈现出积极向好的态势。在市场需求方面，随着新能源汽车、储能系统和便携式电子设备等领域的快速发展，对高能量密度、长续航电池的需求日益增长，硅基负极材料以其独特的优势成为满足这些需求的理想选择。在产能和出货量方面，硅基负极材料行业正在加速扩张；多家企业已经或正在建设硅基负极材料生产线，以满足市场需求；预计2024年硅基负极材料的出货量将继续保持增长。然而，硅基负极材料行业也面临着一些挑战：首先，技术瓶颈和成本问题仍然是制约硅基负极材料广泛应用的主要因素；其次，市场竞争日益激烈，企业需要不断提升产品性能和技术水准，以在市场中保持竞争优势。
2024年前三季度，锂金属负极材料市场行情展现出一定的活力与挑战。在市场需求方面，随着新能源汽车市场的持续增长和储能系统的广泛应用，对高性能电池材料的需求不断增加，这为锂金属负极材料提供了广阔的市场空间。在竞争格局方面，锂金属负极材料市场呈现出多元化的趋势，国内外多家企业都在积极研发锂金属负极材料，并努力提升其性能，以争取在市场中占据一席之地。
添加剂方面
以钨化合物为例，2024年前三季度，中国钨市场行情总体呈现波动上行态势，周期内形成两个波峰，分别是（1）受精矿偏紧与避险资产炒作推动，而后因需求不足与获利了结气氛承压，于4-7月形成的大波峰，5月峰值钨矿价格破历史记录；以及（2）8-9月，围绕传统旺季的强预期与弱现实的市场情绪转变，引起的小波峰。
据中钨在线统计，2024年1-9月份，65%黑钨精矿均价13.52万元/吨，同比上涨12.85%，9月底较年初报价上涨12.20%；65%白钨精矿均价13.41万元/吨，同比上涨13.84%，9月底较年初报价上涨13.22%；仲钨酸铵均价20.04万元/吨，同比上涨11.58%，9月底较年初报价上涨12.64%；钨粉均价301.29元/千克，同比上涨10.36%，9月底较年初报价上涨12.82%；碳化钨粉均价296.61元/千克，同比上涨10.22%，9月底较年初报价上涨13.06%；70钨铁均价20.10万元/吨，同比上涨14.46%，9月底较年初报价上涨18.18%；钨条均价360.08元/千克，同比上涨6.06%，9月底较年初报价上涨8.82%。
2023年，作为三年新冠疫情防控转段后经济恢复发展的首年，业内外人士对市场经济与行业生产消费的修复给予了高度期望，这在一定程度上奠定了钨市场行情的“先扬”优势。不过，世界政治经济形势错综复杂仍给市场带来诸多挑战，内生需求不足的现实导致行业信心发生转变，年内钨市场的消费状态不及预期，出口资料同比承压，钨制品价格行情的“后劲”略有不足，行情持续向上突破存在阻力。总体来看，2023年中国钨市场行情呈现震荡上行趋势，主要利好来自成本面的压力与钨矿端的坚挺支撑，需求动能仍有待提升。
2023年65%黑钨精矿均价12.01万元/吨，同比上涨4.80%；65%白钨精矿均价11.81万元/吨，同比上涨4.88%；仲钨酸铵均价17.97万元/吨，同比上涨2.98%；钨粉均价272.42元/千克，同比上涨2.51%；碳化钨粉均价268.32元/千克，同比上涨1.84%；70钨铁均价17.53万元/吨，同比上涨1.33%；钨条均价339.62元/千克，同比2022年328.99元/千克，上涨约3.23%。
钨矿开采成本：1）地质勘探：在开采钨矿之前，需要进行详细的地质勘探，以确定矿藏的位置、规模和品位。这一步骤需要投入大量的人力、物力和财力。2）矿山建设：矿山建设包括开采设备的购置、安装和调试，以及开采道路、电力、通讯等基础设施的建设。这些都需要大量的资金投入。3）采矿成本：采矿过程中需要消耗大量的能源和水资源，同时还需要支付工人工资、设备维护等费用。
钨精矿加工成本：1）破碎与磨矿：将开采出的钨矿石进行破碎和磨矿处理，以提高钨的品位和回收率。这一步骤需要消耗大量的电力和水资源，并产生大量的废渣和废水。2）浮选与分离：通过浮选等工艺将钨与其他杂质分离出来，得到钨精矿。这一步骤需要消耗大量的化学药剂和能源，并产生大量的废水。3）精炼与提纯：将钨精矿进一步精炼和提纯，得到高纯度的钨及其化合物。这一步骤需要消耗大量的能源和化学药剂，并产生大量的废渣和废水。
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