镍作为一种关键工业金属,在不锈钢、动力电池和航空航天等领域具有广泛应用。全球镍市场规模2023年达到416.1亿美元,预计到2032年将增至731.5亿美元。中国作为镍消费大国,2022年市场规模已达2,407.3亿元人民币。目前,不锈钢仍是镍的*大消费领域,占全球需求的66.5%,而电池行业的需求正在快速增长,特别是在新能源汽车领域。全球主要镍生产商包括诺里尔斯克镍业、巴西淡水河谷公司和嘉能可,中国镍产业在高性能镍基合金和新能源汽车材料方面取得了显著进展,金川集团、力勤资源和格林美股份等企业通过技术创新推动行业发展。
不可或缺的战略金属
镍是一种拥有银白色外观、良好延展性及耐腐蚀性的金属,广泛应用于不锈钢、合金制造、电镀与电池等领域。从不锈钢的发明到现代新能源技术,镍一直是推动工业进步和可持续发展的关键金属。
1、镍的概述。金属镍(Nickel),化学符号Ni,是一种近似银白色的金属,以其独特的物理和化学性质而闻名。镍属于过渡金属,质硬,低温时具有良好的强度和延展性,常温时在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜,具有较好的耐腐蚀性,易于其他金属组成合金。此外,镍还具有良好的可塑性和磁性,这些特性使其在工业中有着广泛的应用,尤其在制造不锈钢、合金、电镀、电池以及航空航天领域中发挥着关键作用。
2、镍的发展历程。镍的发展历程是一段跨越几个世纪的工业史诗。早在1751年,瑞典矿物学家Axel Cronstedt*从矿石中分离出镍,开启了镍的科学研究和工业应用。19世纪末,随着不锈钢的发明,镍作为关键合金元素,显著提高了材料的耐腐蚀性,推动了不锈钢在建筑、厨具和医疗器械等领域的广泛应用。20世纪初,镍的合金化技术进一步发展,如镍基合金Inconel和Monel,这些高温合金因其优异的耐热性和抗氧化性,在航空发动机和化工设备中发挥了重要作用。进入21世纪,随着全球对可持续能源和环保材料需求的增长,镍的应用领域进一步拓宽。2008年,特斯拉推出了*款大规模生产的电动汽车-Roadster,其使用的锂离子电池中镍作为正极材料的关键成分。此后,随着智能手机、笔记本电脑和其他便携式电子设备的普及,镍在电池技术中的应用日益增多,尤其是在高能量密度电池的开发中,镍的高电压特性使其成为提升电池性能的关键因素。此外,镍在超级合金领域的应用也不断深化,如镍基合金Waspaloy和Udimet,这些材料因其*的高温性能和机械强度,在航空航天领域中用于制造涡轮叶片等关键部件。随着全球对节能减排的重视,镍在催化转化器中的应用也日益增加,尤其是在汽车尾气处理系统中,镍催化剂有助于减少有害气体的排放。
镍铁、精炼镍与硫酸镍是镍产业的三大支柱产品。镍铁主要用于不锈钢生产,全球镍铁合金市场2023年规模约为45亿元人民币。精炼镍以其高纯度在工业中至关重要,2022年全球产量为83.4万吨,主要用于制造高性能不锈钢和镍合金。硫酸镍主要用于电池正极材料和电镀工业,2023年中国硫酸镍行业消费量超过260千金属吨。
a、镍铁。镍铁是一种含有较高比例镍的合金,镍含量一般在15%到60%之间,是通过冶炼红土镍矿或硫化镍矿得到的,主要采用火法冶炼技术,如回转窑干燥预还原-电炉冶炼(RKEF)法。镍铁主要用于不锈钢的生产,特别是在制造300系列不锈钢时,能够提供所需的镍含量,同时增加铁元素,优化不锈钢的机械性能和加工性能。此外,镍铁还广泛应用于高温合金、精密合金等高端制造领域。目前,全球镍产品以镍铁为主,据小牛行研数据显示,2022年全球精炼镍产量为83.4万镍吨。据YH Research数据显示,全球镍铁合金市场在2023年的规模约为45亿元人民币,并预计到2030年将增长至接近65亿元人民币,年复合增长率为4.4%。印尼是全球镍铁的主要生产国之一,据SMM数据显示,印尼镍铁产量在2023年累计137.56万镍吨,累计同比增幅19.9%;中国也是镍铁的重要生产国,2023年12月,中国镍生铁产量为2.85万镍吨,69.28万实物吨。
b、精炼镍。精炼镍,也称为电解镍或一级镍,是镍的*纯形式,其镍含量通常超过99.8%。由于其高纯度,在工业应用中极为重要,尤其是在需要耐腐蚀和耐高温特性的场合。目前,精炼镍广泛用于生产各种镍合金,如镍钢和镍铬合金,这些合金常用于航空航天、化工和海洋工程。此外,精炼镍也是制造高性能不锈钢的关键原料,能显著提升不锈钢的耐腐蚀性能。根据SMM的数据,2022年全球精炼镍的产量为83.4万吨,尽管比2020年的85万吨有所下降,但同比2021年增长了7.6%。中国、俄罗斯、加拿大和澳大利亚是精炼镍的主要生产国,四国产量全球占比分别为18.4%、18.1%、11%、10.7%。从企业层面来看,生产精炼镍的企业多为拥有镍矿资源的企业,特别是拥有硫化镍矿的企业,如Glencore、Nornickel、BHP、Vale、金川集团等。2022年全球精炼镍产能约在140万吨左右,产能排名前四大的企业为Nornickel、Vale、金川集团和Glencore,CR4为48%。
C\硫酸镍。硫酸镍是一种镍的化合物,易溶于水,通过湿法冶炼路径获得,可以直接从红土镍矿中提取,或者通过火法冶炼得到的镍铁进一步加工得到。硫酸镍主要用于生产镍氢电池和锂离子电池的正极材料,尤其是在三元锂电池(如NMC和NCA)的生产中不可或缺。此外,硫酸镍还在电镀工业中作为镍离子的来源,用于提高镀层的耐腐蚀性和耐磨性。据华经情报网数据显示,2023年中国硫酸镍行业消费量超过260千金属吨,2024年上半年,中国硫酸镍行业产量约为19.25万金属吨。随着电动汽车市场的扩大和能源存储解决方案的增加,其需求持续走高,中国硫酸镍行业的进口量也显著增长,2024年1-5月进口量为9.81万吨,主要进口来源包括南非、澳大利亚、韩国、印度尼西亚和芬兰等国家。
动力电池高镍化趋势显著
不锈钢、动力电池及航空航天领域是镍主流的三大应用场景。不锈钢是镍的*大消费领域,占全球镍需求的66.5%,镍的加入显著提升了材料的耐腐蚀性、热稳定性以及低温下的机械性能。作为动力电池的核心材料,镍以其高能量密度和循环稳定性,推动了电动汽车的发展。在航空航天领域,镍基合金的高强度、耐高温和抗蠕变性能,使其成为制造航空发动机关键部件的理想选择。
1、不锈钢领域。镍在不锈钢中的作用至关重要,不锈钢是一种铁基合金,通常含有至少10.5%的铬,而镍的加入不仅显著提高了不锈钢的耐腐蚀性和热稳定性,还增强了材料的延展性和韧性,确保了在低温环境下仍能保持优良的机械性能。不锈钢中镍的含量通常在8%至25%之间,304型不锈钢的镍含量大约在8%至10%之间,而316型不锈钢的镍含量则更高,达到10%至14%,这两种型号的不锈钢因其优异的性能而被广泛应用于厨房用具、建筑装饰和化工设备等领域。不锈钢是镍的*大消费领域,根据SMM的数据,2022年全球不锈钢行业消耗了206.3万吨镍,占全球镍需求的66.5%。2021年,全球不锈钢消费量中,中国占比约50%,其产量达到3,263万吨,占全球总产量的58%。
2、动力电池领域。镍以其优异的电化学性能、高能量密度和循环稳定性而闻名,这使得它成为制造动力电池的关键材料。镍在动力电池领域的应用主要体现在三元锂电池中,这种电池依赖镍、钴、锰等金属的组合来提高电池的能量密度和循环稳定性,因其高能量密度而成为电动汽车的主流选择。目前,市场上的三元锂电池正朝着高镍化方向发展,例如NCM811型号电池,其镍钴锰的比例为80%:10%:10%。据安泰科预测,2025年全球高镍电池NCM811的产量在动力电池中的占比将达到82.6%,镍消费量也将增加到44.6万吨。据SMM,2,020到2022年,全球电池用镍需求增速分别为18.9%、75.8%和43.4%,贡献了全球镍消费的主要增量。而随着电动汽车市场的迅速发展,对于更高能量密度和更低成本电池的需求日益增长,镍的需求量将持续上升。
3、航空航天领域。镍及其合金在航空航天领域的应用历史悠久,得益于其独特的物理和化学性质,包括高强度、高耐腐蚀性、*的高温稳定性以及出色的抗蠕变性能,镍基合金成为制造航空发动机、火箭发动机以及其他关键部件的理想材料。例如,镍基高温合金(如Inconel 718和René 80A)被用于制造涡轮叶片、导向叶片、燃烧室以及发动机喷口等部件,这些部件需要在极端条件下工作,如高温、高压和高速旋转。此外,镍基合金在航空制动系统中也有重要应用,例如制动盘和刹车卡钳等部件通常采用镍基合金制造,以确保这些部件在高温和高压条件下仍能保持良好的机械性能和耐磨损性能。在航天器航行控制系统中,镍基合金同样扮演着关键角色,例如,发动机喷口和舵面等组件,这些部件需要承受极端的工作条件,而镍基合金的高温强度和抗氧化腐蚀性能则能够保证这些组件的长期稳定运行。随着航空工业对更高效、更环保的航空发动机的需求不断增加,新材料的开发旨在进一步提高合金的使用温度上限、改善合金的抗蠕变性能和疲劳寿命。例如,新型的镍基单晶合金正在被研发用于制造新一代涡轮叶片,这些合金通过优化成分设计和精密铸造工艺,能够进一步提高涡轮叶片的性能。
镍产业在推动经济发展的同时,对环境造成的影响及供应链的脆弱性问题不容忽视。环境方面,从采矿到冶炼再到加工,镍产业的每个环节都可能对生态系统造成不可逆转的损害。在供应链方面,全球镍资源分布不均,主要集中在少数国家,中国的镍供应链存在风险。
a、环境影响。镍产业对环境的影响是一个复杂且多方面的问题,涉及到采矿、冶炼、加工和废弃物处理等多个环节。镍矿开采和加工过程中会造成严重的环境破坏,例如,在新喀里多尼亚,大规模的镍矿开采已经对该地区的生态系统造成了不可逆转的损害。此外,镍矿石加工过程中会产生大量的废弃物,包括尾矿和废水等,这些废弃物如果处理不当,会对地下水造成严重污染。例如,印尼的镍矿开采区曾因未能妥善处理废弃物而导致水质恶化,进而影响到当地居民的生活用水安全。此外,在冶炼过程中,镍矿石被高温熔化,释放出大量的二氧化硫和其他有害气体,这些气体如果未经处理直接排放到大气中,将对空气质量造成严重影响。
B、供应链脆弱性。全球镍资源分布高度不均,主要集中在少数几个国家,如印度尼西亚、菲律宾和俄罗斯,这种地理集中度使得镍市场容易受到特定地区的政治事件影响。我国镍矿进口依存度较高,2020年之前,印尼与菲律宾为我国镍矿进口主要来源国,合计进口量占我国镍矿进口总量的比重95%。2020年开始,印尼政府对本土资源保护力度逐步加强,同时吸引外资投资本土镍产业链,提高产业附加值的意愿提升,因此开始实施禁止镍矿出口政策,我国镍矿进口加速向菲律宾倾斜。2023年,我国进口镍矿4,481.81万吨,自菲律宾进口占比约86%。这种依赖单一来源的情况使得中国的镍供应链面临较高的风险,一旦菲律宾的镍矿供应出现问题(地缘政治事件、自然灾害),就可能对中国镍矿的供应造成严重影响。
需求旺盛、依赖进口
2023年全球镍市场规模为416.1亿美元,预计到2032年将达到731.5亿美元。中国2021年镍市场规模达1,990.9亿元人民币,2022年增长至2,407.3亿元人民币。中国作为镍消费大国,镍矿依赖进口,但国产化进程加快,特别是在高性能镍基合金和新能源汽车材料方面取得显著成就。
1、全球市场规模。据Fortune Business Insights数据显示,2023年,全球镍市场规模为416.1亿美元,预计将从2024年的445.9亿美元增长到2032年的731.5 亿美元,预测期内复合年增长率为7.3%。全球镍市场在2023年经历了显著的供需变化,导致镍价从高位回落。据Mysteel年报分析,随着印尼镍铁的大量回流,以及镍中间品和进口的成倍增长,全球镍市场由结构性过剩转向全面过剩,开始出现垒库迹象,镍价波动性逐步减弱。展望2024年,镍价重心仍将进一步下移,但下跌幅度较2023年明显收窄。预计2024年镍价中线在125,000元/吨左右,运行区间110,000-140,000元/吨。
2、中国市场规模。据智研咨询,2021年我国镍市场规模达1,990.9亿元,2022年价格再度高涨带动镍产业市场规模达2,407.3亿元。我国作为全球*大的钢铁生产国家之一,镍消费在全球位列前茅,但国内镍资源主要分布在我国西北地区,大型镍矿近半数以上得到了过度开发,资源存量不能满足持续发展的要求,面临镍资源危机。同时,已有矿床的开发难度较大,开采成本较高,短期内无法大规模开采,导致我国整体镍矿大量来自进口,2022年我国镍产量达113.26万吨,较2021年小幅度下降,其中进口镍矿(折金属)供给量达84.52万吨,矿山镍和再生镍分别为11.32万吨和17.42万吨左右。从需求量来看,2022年我国镍需求量达126.61万吨。
3、镍工业的国产化。1958年,金川镍矿的发现标志着中国镍工业的起步。2000年后,随着新能源汽车产业的兴起,对于高品质镍产品的需求迅速增加,中国镍加工企业在电解镍、镍合金、镍基催化剂等产品的研发与生产方面取得了重要突破。2010年,中国已成为全球*大的镍消费国,并在此基础上逐步加强镍加工技术的自主研发能力。2015年,随着《中国制造2025》战略的实施,中国镍加工行业迎来了新的发展机遇,特别是在高性能镍基合金的研发方面,如用于航空发动机叶片制造的GH4169高温合金实现了从原材料到成品的全链条国产化替代,打破了长期以来对进口产品的依赖。2020年,随着新能源汽车市场的进一步扩大,中国镍加工企业在电池级硫酸镍、镍钴锰三元前驱体等新材料方面实现了规模化生产,不仅满足了国内市场的需求,也为全球新能源汽车产业链提供了强有力的支撑。
全球镍产业链现状与发展趋势
全球镍资源主要分为硫化物型和红土型,其中红土型占主导地位。中游冶炼和深加工环节面临硫化镍矿富矿稀缺和红土镍矿冶炼技术不成熟的挑战,导致高纯度一级镍供应有限。下游应用主要集中在不锈钢、电池材料和合金制品,其中不锈钢占镍需求的66.5%,电池行业需求增长迅速。
1、产业链上游。镍产业链的上游主要包括镍矿的勘探、开采和初步加工,全球镍资源可分为硫化物型、红土型和海底多金属结核/结壳三种类型。海底镍资源主要存在于锰结壳和结核中,但由于海底的镍资源开采难度高,均处于未开发状态,现今主要以陆地硫化物型和红土型镍资源为主。硫化物型资源主要为硫化镍矿,主要分布在加拿大、俄罗斯、中国、澳大利亚、非洲等地区。红土型镍资源则主要指氧化物矿,是含镍橄榄石经过长期风化淋滤变质而形成的矿物,主要分布在印尼、菲律宾等热带及亚热带地区。据美国地质调查局数据,2022年全球镍资源储量大于1亿吨,其中60%为红土镍矿,40%为硫化镍矿。
2、产业链中游。中游环节主要包括镍矿的冶炼和深加工。这一环节涵盖了多种产品,包括镍铁、电解镍、硫酸镍、氢氧化镍钴(MHP)等。2019年之前,全球镍铁生产中心为中国,全球占比高达61%。在印尼镍矿出口禁令的影响下,2019年之后全球镍铁生产中心由中国转向印尼,国内企业如青山集团、德龙镍业等纷纷在印尼建设镍铁产能。随着新能源汽车和电池制造行业的发展,对高纯度的一级镍(如电池级镍)的需求迅速增长,这种镍通常用于制造高能量密度的锂离子电池。虽然硫化镍矿的一级镍冶炼技术相对成熟,但高品质的富矿日渐稀缺;红土镍矿虽然储量较大,但其一级镍冶炼技术相对不成熟,这使得市场上的高纯度一级镍的供应相对有限,镍的加工品存在结构性短缺。尽管提高镍的回收利用率可以缓解结构性短缺的问题,然而从废旧电池中高效回收镍等有价值的金属仍面临技术难题,比如分离纯化过程复杂、成本高昂。
3、产业链下游。下游环节主要涉及镍产品的终端应用,包括不锈钢、电池材料和其他合金制品等。根据SMM数据,不锈钢是镍*大的消费领域,占全球镍需求的66.5%;电池行业在近年来贡献了需求端的主要增量,2022年占比为13.4%;合金也是全球用镍的重要组成部分,2022年占比为12.9%。从增速上来看,电池用镍的贡献度日益上升。2020-2022年,全球电池用镍需求增速分别为18.9%、75.8%和43.4%,远远高于整体需求增速,也远高于其他用镍行业。在不锈钢领域,全球主要的不锈钢生产商包括芬兰的奥托昆普(Outokumpu)、韩国的浦项制铁(POSCO)、比利时的阿赛洛米塔尔(ArcelorMittal)以及中国的太钢不锈、宝钢不锈等。在动力电池领域,随着新能源汽车产业的发展,中国在镍基正极材料的研发和生产方面也取得了显著进展。例如,宁德时代、比亚迪等企业在NCM和NCA正极材料的生产方面具备较强的竞争力。
诺里尔斯克镍业、巴西淡水河谷公司和嘉能可是三家全球主要镍生产商。诺里尔斯克镍业是全球*大的精炼镍生产商,2022年上半年其高品位镍矿产量占全球22%,一级镍产量占全球10%以上。巴西淡水河谷公司是全球重要的镍生产商之一,镍产品以精炼镍和镍铁为主,拥有高度集成的生产链。嘉能可是全球*大的镍矿开采商之一,在众多地区拥有镍矿资产,并通过技术创新不断提高其镍的回收率。
a、诺里尔斯克镍业(Norilsk Nickel)。诺里尔斯克镍业总部位于俄罗斯莫斯科,是世界上*大的精炼镍生产商。除了镍之外,诺里尔斯克镍业还生产铜、铂族金属(PGM)和其他贵金属。诺里尔斯克镍业拥有独特的地质资源,其矿床含有大量的镍、铜和铂族金属。诺里尔斯克镍业在其生产工艺中不断寻求创新,例如使用高效的硫化镍矿处理技术来提高金属回收率,并且致力于减少生产过程中的环境影响。2022年上半年,诺里尔斯克镍业旗下高品位镍矿产量占全球22%,一级镍产量占全球10%以上。2022年,诺里尔斯克镍业综合镍产量同比增长13%,至21.99万吨,几乎所有镍产量都来自俄罗斯自有饲料(21.87万吨,同比增长15%)。
b、巴西淡水河谷公司(Vale)。淡水河谷是世界上*大的铁矿石生产商之一,同时也是一家重要的镍生产商,其总部位于巴西里约热内卢。淡水河谷在全球多个地区拥有矿场业务,包括加拿大和印度尼西亚,镍产品以精炼镍和镍铁为主。淡水河谷在镍生产方面的突出之处在于其高度集成的生产链,包括镍采矿、选矿、冶炼一体化布局。此外,淡水河谷还致力于开发更环保的生产工艺,以减少对环境的影响。2023年,淡水河谷的息税折旧摊销前利润(EBITDA)为190.44亿美元,同比下降9%。
c、嘉能可(Glencore)。嘉能可总部位于瑞士巴尔,是全球*大的大宗商品交易商,其业务覆盖50多个国家和地区。嘉能可是全球*大的镍矿开采商以及加工商之一,在众多地区拥有镍矿资产,包括菲律宾、印尼、澳大利亚、加拿大、科特迪瓦、多米尼加等。嘉能可在镍矿开采和加工方面拥有先进的技术和经验,特别是在处理红土镍矿方面,公司采用了高效的湿法冶金技术,如高压酸浸(HPAL)和氨浸法,以提取镍和钴,这些技术有助于提高金属回收率并减少环境影响。例如,在澳大利亚的Murrin Murrin 镍矿,嘉能可使用传统的露天采矿方法来提取镍、钴矿石,并将红土镍矿石通过湿法冶炼技术加工和精炼成为高品位镍钴产品。2023年,嘉能可镍产量15.86万吨,较2022年增加1.09万吨,同比增加7.38%。2023年,嘉能可销售额下降约15%至2,178.29亿美元,调整后的毛营业利润下降约50%至171.02亿美元。
金川集团、力勤资源和格林美股份通过技术创新和循环经济模式推动了中国镍产业的发展。金川集团是中国*大的镍生产商之一,拥有完整的镍产业链。力勤资源科技专注于镍全产业链服务,技术创新在印尼OBI岛的HPAL项目中尤为突出。格林美股份有限公司专注于废旧电池及电子废弃物的回收利用,在三元前驱体材料领域具有较强竞争力。
a、金川集团。金川集团是中国*大的镍生产商之一,同时也是全球重要的镍和铜生产基地。公司拥有完整的镍产业链,从矿山开采、选矿到冶炼加工等各个环节均有涉猎。金川集团在国内外均享有盛誉,其主要产品包括电解镍、镍合金、镍盐等,被广泛应用于化工、电镀、电池制造等多个领域。同时,公司通过持续的技术创新,不断优化生产工艺,提高镍的回收率和纯度。此外,金川集团还积极研发新型镍合金材料,以满足不同行业对高性能材料的需求。金川集团2023年生产有色金属及深加工产品280万吨,实现营业收入3,530亿元,完成工业总产值2,531亿元。
b、力勤资源。宁波力勤资源科技股份有限公司,作为一家拥有全球视野的镍全产业链服务商,自2009年成立以来,专注于镍矿贸易、海运、冶炼和装备制造等关键环节,形成了从镍资源整合到终端产品销售的垂直一体化产业链。力勤资源在镍产业的技术创新方面尤为突出,其在印尼北马鲁古省OBI岛投资的高压酸浸(HPAL)镍钴冶炼工厂,不仅代表了浙江省“一带一路”重大建设项目,也是印尼历史上*批量化生产新能源汽车电池材料的项目,具有里程碑意义。此外,力勤资源的火法冶炼项目,采用国际主流的RKEF生产线,年产能力达15万吨镍铁,而其OBI岛的RKEF火法镍金属冶炼项目预计镍金属年产能将超过40万吨。在湿法冶炼领域,力勤资源的HPAL项目已有生产线投产,年产能可达24万吨硫酸镍和3万吨硫酸钴,进一步巩固了其在高端镍产品市场的领导地位。2022年上半年,力勤资源的营收更是达到了99.78亿元,期内利润为22.9亿元,同比大幅增长。
c、格林美。格林美股份是一家专注于新能源材料的研发与生产的高新技术企业,致力于废旧电池及电子废弃物的回收利用,是循环经济领域的领军企业。格林美在电池材料回收利用技术方面处于行业*水平,其通过循环利用废旧电池中的镍等金属资源,生产高质量的镍基材料用于电动汽车电池。同时,格林美专注于新能源材料的研发和生产,特别是在三元前驱体材料(镍钴锰氢氧化物)领域具有较强的竞争力。2023年格林美实现营业收入305.29亿元,同比增长3.87%,创历史新高。
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