第30卷第3期2021年3月
中国矿业
CHINA MINING MAGAZINE
Vol.30,No.3
郑林昌，张亚楠，吴锦霞
（河北大学经济学院，河北保定071002）
摘要：掌握中国新能源汽车锂消费及其未来变化规律，不仅是新兴关键矿产一一锂进行科学管理的前
提，而且对于保障新能源汽车产业健康发展也有重要意义。本文基于新能源汽车单位车辆储电量、单位储
电量锂消费等测算结果，采用“自下而上”和“自上而下”的测算思路，对新能源汽车生产端的锂消费进行测
算，结果表明：中国锂电池生产技术持续提升，锂电池单位储电量锂消费由2014年的0.1662kg/（kW・h）
下降到2019年的0.1463kg/（kW・h）；2019年中国生产新能源汽车消费锂约8740t,2012-2019年生产
新能源汽车累计消费锂3.15万t其中，生产纯电动乘用车、客车和专用车累计消费锂分别占总体累计锂
消费的48%、33%和13%；新能源汽车的锂消费结构变化明显，纯电动乘用车的锂消费量已经超过纯电动
客车，新能源汽车领域三元材料电池锂消费量已经超过磷酸铁锂电池（
关键词：新能源汽车；储电量；锂；锂电池
中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：1004-4051（2021）03-0043-09
Research on lithium consumption of new energy vehicles
fromtheproductionendinChina
ZHENG Linchang,ZHANG Yanan,WU Jinxia
(College of Economics,Hebei University,Baoding071002,China)
Abstract:Research on China's lithium consumption of new energy vehicles and its future changes is not only
theprem9seofsc9entfc managementoflth9um!akeyemerg9ng m9neral!butalsoofgreats9gnf9canceto
ensure the healthy development of the new energy veh9cle9ndustry.In th9s paper the bo t om-up and top-
downcalculaton9deasareadoptedtocalculatethelth9umconsumpt9onofnewenergyveh9clesbasedonthe
measurementresultsofuntveh9clestorageanduntstorageoflth9umconsumpton.Theresultsshowthat
lithium battery production technology continues to improve,lithium consumption per unit storage capacity of
10-15万汽车lithium batteries decreased from0.1662kg/(kW・h)in2014to0.1463kg/(kW・h)in2019.China's
lithiumconsumptionofnewenergyvehiclesisabout8740tin2019thecumulativelithiumconsumptionof
new energy vehicles from2012to2019is31500t the consumption of pure electric passenger cars!buses
and special vehicles accounted for48%,33%and13%of the cumulative total respectively.Lithium
consumptionstructureofnewenergyvehicleshaschangedsignificantlylithiumconsumptionofpureelectric
passengercarshasexceededthatofpureelectricbuseslithiumconsumptionofternary materialba t eriesin
thefieldofnewenergyvehicleshasexceededthatoflithiumironphosphateba t eries(
Keywords:new energy vehicle；storage capacity；lithium；lithium battery
收稿日期：2021-01-26责任编辑：刘硕
基金项目：国家社科基金重点项目“数字产业价值空间集聚及其对区域经济发展的影响研究”资助（编号"0ATJ004）；中国地质调查局地质调查项目“新兴产业核心矿种全产业链调查评价”资助（编号:DD20190676）
第一作者简介：郑林昌（1978—）男，博士，教授，博士生导师，主要从事区域经济、产业经济、资源环境幵发与保护工作,E-mail:zhenglinchang @b。
引用格式：郑林昌，张亚楠，吴锦霞.中国新能源汽车生产端锂消费的测算中国矿业,2021,30（3）:43-51.doi：10.12075/j.issn.1004-4051. 202103029
44中国矿业第30卷
0引言
锂作为最轻的金属，是现代工业不可或缺的重要金属，被广泛用于电池、润滑脂、玻璃和陶瓷等行业（近年来，随着新能源汽车以及其他行业对锂消费的快速增加，2012年全球锂盐供应量14.48万t （LCE），到2018年锂盐供应量增长到27.68万t （LCE），期间年均增速11.4%。锂资源储量集中分布特点明显，全球锂储量估计1400Mt［1］，资源集中分布在南非、澳大利亚、中国等国家。2018年，全球碳酸锂（除中国外）主要产能集中在智利的SQM 公司和美国的FMC公司、Albemarle公司、Orocobre 公司，四家公司产量占全球的42%左右⑵。锂资源有限供给和需求快速增长引起了全球的重视，美国、欧盟等制定了关键矿产资源清单及其应对措施囚，如2018年5月，美国地质调查局公布了35种“关键矿物”商品的清单，锂位列其中；2020年9月，欧盟公布的最新修订的关键矿产资源清单中，新增了锂、總、钛和铝土矿。为缓解汽车消费与资源压力、环境问题之间的关系，近年来中国加大了新能源汽车产业发展的扶持力度。根据中国汽车工业协会数据，2012年中国新能源汽车产量只有1.26万辆，到2019年产量已经增加到124.2万辆，产量年均增速108%。在新能源汽车产业快速增长的带动
下，中国电池领域的锂消费由2012年的2.5万t增加到2019年的9.9万t，成为全球最大的锂消费国家，期间锂消费年均增速近26%。虽然中国是锂储量大国，但锂资源开发难度大，其供需面临着更大的压力⑷。根据《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，2025年中国新能源汽车新车销售量要达到汽车新车销售总量的20%左右，实现2030年碳达峰和2060年碳中和的目标进一步坚定了中国新能源汽车发展蓝图，届时新能源汽车对锂资源消费量将进一步增加
为保障关键矿产资源安全供给，积极应对新能源汽车快速发展带来关键矿产资源消费，欧洲咨询委员会、欧盟委员会、美国商务部等机构分别对全球和重点国家（地区）未来锂、钻、鎳以及稀土等关键矿产的消费进行了评估归，通过考察锂供给风险性、稳定性、经济性等对国家（地区）锂资源的安全进行了评价7。新能源汽车是锂消费的重点领域，学者们依据不同类型新能源汽车的锂消费对未来锂消费进行了测算）10*。GAINES等）1112］提供了锂电池性能和材料构成等信息，为后续锂电池锂消费测算奠定了基础，但其测算的锂电池及其设定的新能源汽车类型已与当前有了很大差别。GUILLAUME 等）13*、HAO等）14*则利用物质流分析方法对锂物质流进行了测算，并提供了不同类型新能源汽车、锂电池的单位储电量锂消费信息，成为认识新能源汽车锂消费的又一重要参考，但测算均属于局部测算和静态测算，新能源汽车锂电池锂消费仅为锂物质流测算的一部分，测算相对较粗，且并未考察技术进步下锂电池单位储电量锂消费强度的变化。部分成果是利用新能源汽车消费预测和设定单位车辆锂含量来实现的，如文博杰等［15］以特斯拉为例，设定一辆新能源汽车用量在50
〜70kg（LCE锂）之间，英国地质调查报告显示，英国插电式电动汽车每辆需要消耗0.8〜2kg（LCE锂），纯电动汽车需要消耗8〜40kg（LCE锂）从新能源汽车锂电池全生命周期角度看，尽管锂电池回收再利用的前途仍十分不明朗，但锂电池回收再利用仍可能是新能源汽车锂资源供给的重要渠道，新能源汽车锂回收潜力也有大量研究成果）1617*。近年来，全球锂电池生产技术进，锂池已生化，同源
用车、客车续驶里程增长明显，车辆对锂的消费量相应增加，成为影响未来新能源汽车锂消费的重要因素。为此，本文根据已有研究成果，在考察不同类型新能源汽车储电量、不同类型锂电池锂消费强度及其变化的基础上，测算中国新能源汽车生产端的锂消费规模、结构及其变化。
1研究范围和数据来源
1.1研究范围
按照新能源汽车使用动力燃料的不同，新能源汽车有电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车和其他新能源汽车等之分，其中电动汽车又可分为纯电动车（BEV，包括太阳能汽车）、混合动力电动汽车（HEV）和燃料电池电动车（FCEV）。当前中国源和
车，而两类车型装配电池又主要是锂离子动力电池，因此，本文利用锂电动力新能源汽车来代表新能源，源式用（PHEPV）、插电式混合动力客车（PHECV）、插电式混合动力专用车（PHESV）、纯
电动乘用车（BEPV）、纯电动客车（BECV）、纯电动专用车（BESV）和燃料电池汽车组成，锂电池由磷酸铁锂（LFP）、猛酸锂（LMO）、钻酸锂（LCO）和三元材料（NMC）电池组成①。
①非插电式混合动力汽车不列为新能源汽车，鉴于目前中国三元材料电池多为NMC电池，利用NMC代表三元材料电池（
第3期郑林昌，等：中国新能源汽车生产端锂消费的测算45
1.2数据来源与处理
锂离子电池单体、总成以及新能源汽车生产数
据来自于2011-2020年《节能与新能源汽车年鉴》。
《节能与新能源汽车年鉴》中并非每条新能源汽车产
量数据信息均有储能数据，依据工业和信息化部、国
家税务总局公示的《免征车辆购置税的新能源汽车
车型目录》各批次公告和财政部、国家税务总局、工
业和信息化部公示的《享受车船税减免优惠的节约
能源使用新能源汽车车型目录》各批次公告中各类
型车辆技术指标对《节能与新能源汽车年鉴》中车辆
技术指标进行补充。锂资源生产、消费数据为上海
有金属网提供数据，新能源汽车和锂电池进出口
数据来源中国海关。
2新能源汽车产量
尽管2019年中国新能源汽车产量有所下降，但
产量仍达到117万辆，而2010年产量仅有2600多
辆，期间产量年均增速97%。纯电动乘用车、插电
式混合动力乘用车是新能源汽车的主力，2019年两
类车型车辆产量分别为83.95万辆和17.92万辆，
占新能源汽车产量的71.64%和15.29%，纯电动客
车和专用车的产量紧随其后，产量分别有7.30万辆
和7.16万辆，其他类型新能源汽车产量很小。从
动态变化看，纯电动乘用车、插电式混合动力乘用
车的产量一直保持持续快速增长态势（2019年插
电式混合动力乘用车产量除外）。随着新能源汽
车在城市公交、物流车等领域推广应用，部分地区
城市公交、物流车等领域新能源汽车消费量已接
近饱和。受此影响，2010—2019年纯电动客车的
产量及其占总下后下的
特征,017年成为纯电动专用车产量的拐点，2017
年之前产量一直持续增长，之后产量连续下降；插
电式混合动力客车产量则在2016年之后连续下
降（图1）。
900000-1——
800000-二700000-二600000-+_ 500000400000300000200000100000-纯电动乘用车
插电式混合动力乘用车纯电动客车
纯电动专用车
插电式混合动力客车
图12010—2019年新能源汽车产量Fig.1The output of new energy vehicles
from20106o20193新能源汽车储电量测算
31辆量的
3. 1.1测算模型
采用“自下而上”的方法测算各类型车辆储电量，据源及其池生产数据测算出各类型新能源汽车的平均储电量。根据车辆储能和车辆生产规模，设计各类型新能源汽车的单位车辆储电量测算模型，见式（1）。
PRE7=（7X07#"^!&-7#，
"=1"=1
7=PHEPV,PHECV PHESV6EPV，
BEVV，BESV，FCEV（1）式中：PRE7为（年度7类型新能源汽车的单位车辆储电量；pre（，7、7#（，7分别为（年度7类型新能源汽车第"个样本（每条信息）的车辆储电量和车辆数量。
同理，按装配动力电池类型不同，设计各类型新能源汽车单位车辆储电量测算模型，见式（2）。
PREJ=&pre（，j X am#，J&am#，j
"=1"=1
J=2FP，LMO，LCO，NMC（2）式中：PREJ为（年度装配J类型锂电池新能源汽车的单位车辆储电量；pre"，7、7#（，7分别为（年度装配J类型锂电池的新能源汽车第"个样本（每条信）的辆量和辆数量。
3.1.2测算数据选择和技术处理
收集数据并非每条数据均有车辆储能数据，为增强测算结果的可信性、科学性，对样本量较少的数据（数据的样数占总样
80%）或车辆数较少的数据（车辆数少于1000辆、有储能数据车辆数占总体车辆数的比例小于80%）不予采用。不管是基于新能源汽车整车数据，还是基于装配动力电池新能源汽车数据，部分测算年度的新能源汽车单位车辆储能结果可能被删除。为选后的源数据和
配动力电池新能源汽车数据的测算结果进行对比分析，取筛选后的测算值为最终新能源汽车单位车辆储能，对仍有空缺值，按照年均均值或年均均速变化（年均递增、年均递减）插值处理。
313果
根据式（1）和式（2）可测算各类型新能源汽车的辆量。的辆量
显高于其他类型车辆，总体表现出先下降后上升的特征2019年每辆量多194.61kW・h；
纯电动专用车和乘用车的单位车辆
46
中国矿业
第30卷
储电量紧随其后，总 的特征，2019
年 每辆
用车和乘用车的 量为
74. 61 kW・h 、47. 15 kW・h ；插电式混合动力乘用车 的单位车辆 量最少，且近年 幅减少的特征,
式 的 辆 量则一直持续增加，2019年平均每辆插电式混合动力乘用车和客 车的储电量分别为13. 67 kW ・h 、46. 45 kW ・h(图
2)。由于磷酸铁锂电池相对稳定，新能源客车装配
电池多为磷酸铁锂电池，三元材料电池 的能量 ， 元材料电池多装配在新能源乘用 。受 响， 磷酸铁锂电池的 源汽
辆 量 多 ! 元 材 料 池 的
源 辆 量 !2019 年 磷 酸
锂 、 元 材 料 池 的 源 辆 量分别为115. 03 kW・h 、41. 62 kW・h，装配钛酸锂、猛 酸 锂 池 的 源
辆 量 分
88. 25 kW・h 、64. 71 kW・h (图 3)o
250200
15010050
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 年—插电式混合动力乘用车 十插电式混合动力客车 *纯电动乘用车纯电动客车o 纯电动专用车 —燃料电池汽车 —插电式混合动力专用车
(®
、q •
沽兰*莊型
图2 2012-2019年按车辆类型划分新能源汽车的
单位车辆储电量
Fig. 2 The unit vehicle storage capacity of new energy
vehicles by types of vehicles from 2012 to 2019
磷酸铁锂十猛酸锂亠钛酸锂三元材料
图3 2012-2019年按电池类型划分新能源汽车的
单位车辆储电量
Fig. 3 The unit vehicle storage capacity of new energy
vehicles by type of batteries from 2012 to 2019
3.2新能源汽车储电量的测算
采用“自上而下”的方法，根据单位车辆储电量
果和 型新能源汽车产量规模，各类 型新能源汽车的储电量。
321
式
依据 源
的单位车辆储电量和车辆规模
型 源 的 量，见式(3)。
TRE7 = PRE7 = TMV7
m = PHEPV ,PHECV PHESV6EPV ，
BEVV ，BESV ，FCEV
(3)
式中，TRE7、PRE7、TMV7分别为(年度m 类型新
源汽车的总 量、 辆 量和车辆数。同理，依据
源 的
辆
量和车辆 模 型 锂 池 的
源
量 见 式 (4 )。
TREJ = PREJ = TMVJ
J = 2FP ，LMO ，LCO ，NMC
(4)
式中，TRE (、PRE (、TMV(分别为(年度装配J 类
型 锂 池 源 的 总 量 、 辆 量
和 辆 数 。
据 源
数据和 型 锂
池配套车辆数据，可折 套不同类型
源汽
的数量
型 锂 池 的 源 的
辆 量 按照锂电池类型、车辆类
型 分的 源
量 见 式 (5 )。
TREJ ，m = PREJ ，m =
TMV (=lfp __________________________ 乂
[(TMVU lfp + TMV (=lmo + TMV (=lco + TMV (=nmc )
TMV m *
J = LFP ，LMO ，LCO ，NMC
m = PHEPV ，PHECV ，PHESV . BEPV ，
BESV FCEV
(5
式中，TMVm 、TMV(分别为新能源汽车整车车辆规 模 数据和 锂 池 源 辆 模 数据 。
322
果
据 源
辆 量
果 和
述 式
型 源 的 量,
果显示"019年，纟
用车、客车和专用
量 39620 MW ・h 、14210 MW ・h 和
5321 MW ・h
式 用 和 的
储电量只有2 451 MW・h 、245 MW・h ，插电式混合
用 和 料 池 的 量 。化看，纟
用 的
量一直快速2017年超
成为
量最大的车型；纯
、 式 用 的 量 2019
年 减少外，总
势；2017年之前
用 的 量
，之后
量
连续下降(图4
)(
第3期郑林昌，等：中国新能源汽车生产端锂消费的测算
47
《彳 源 年鉴》缺少2013年、
2015年,2016年的新能源汽车生产对应配置锂电池
的 ， 这 年 量。从锂电
池类型划分角度看，近年来磷酸铁锂电池应用相对
，2019 年
磷酸 锂 池 的 源量回落到20 125 MW・h ；三元材料电池则一直快速 得到应用，2019年 元材料电池的 源 〔量 40990 MW ・h ， 量 磷 酸 锂 的 1
多；猛酸锂和钛酸锂电池在 源 的应用却出
幅下降，2019年 两类锂电池的 源
上的储电量只有2017年的0. 32倍和0. 68倍(图5)。
45 00040 00035 00030 00025 00020 00015 00010 0005 000
.插电式混合动力乘用车 十插电式混合动力客车
雨电式混合动力专由车 *纯电动乘用车
纯电动客车O 纯电疝着由车
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 年
(®
、q •
沽兰*莊型
图4 2012—2019年按车辆类型划分新能源汽车的储电量Fig. 4 The storage capacity of new energy vehicles
by types of vehicles from 2012 to 2019
图5
2012—2019年按电池类型划分
新能源汽车的储电量
Fig. 5 The storage capacity of new energy vehicles
by type of batteries from 2012 to 2019
4锂电池单位储电量锂消费强度测算
据锂电池行业总
量和相关文献参
数
型锂 池 量锂消 进 设 o
41
原 理
锂 源汽车上的锂电池工作原理基本
相似。
，锂 负极材料(如石墨 )中
，进入
，穿
，
到正极材料 的表面，并嵌入到正极材料晶格内。充 ，锂
正极材料晶格
到 表面，在
的 用 下 ， 进 入 ， 穿 ，
到负极材料的表面，然后嵌入负极材料晶格中。 不管锂电池正极材料何种类型，电池充
程中
1 mol 活性锂离子都对应着1 mol 的电子。所不同的
是，不同类型正极材料锂电池，充 程中1 mol
锂 (电子)需要不同质量的正极材料、负极
材料(石墨)以及 等的支撑。理 ，在不考
虑锂电池正极材料、负极材料、、 及其生产工
艺、技术水平、材料
等
量需要锂资源
支持的影响，不考虑锂电池厂商以及锂电池自身等
异的前提下，电池充 程中
量的锂离
应 量的
。视锂电池总 量与锂电池
锂消费量存在 的对应关系，对应关系见式(6)。
LBTSC t (LBTWLR t
(6)
式中:LBTSCt 为t 年度生产锂电池的总储电量；
LBTWLR t 为t 年
锂电池生产所消费锂的重量。
两者之间的对应公式见式(7)(
A = LBTSC t = LBTWLR t
(7)
式中，A 为一个系数，艮
量的锂消费量。
如果考虑
水平进步等影响，在时间上会
化，式％)
为式(8)。
A t = LBTSC t : LBTWLR t
(8)
4.2锂电池
量锂消费的测算
据
数据，2012年中国锂电池产量
20. 66 GW・h,2014 年增加到 35. 05 GW・h,2019 年
增加到133. 24 GW・h ；锂电池行业对锂市场需求 量由2014年的3. 10万t(LCE)增长到2019年的
10.37万t(LCE )。按式(3)进行测算，结果显示：中
国 锂 池 生产 锂 消 年 下 ，2014 年 锂 池
单位储电量锂消费约0. 166 2 kg/(kW・h ) ,2019年
下降到0. 146 3 kg/(kW・h)(图6)o 锂电池单位储 量锂消费逐渐下降既有锂电池生产
进步的原
因，同 锂电池 化的原因，近年来锂电
池正在
磷酸铁锂为主向三元材料为主的结构
化(
0.1650.160
0.1550.150
0.1450.140
0.135**** ****-----------
三三三二
2016 2017 2018 2019
图6
2014—2019年锂电池单位储电量的锂消费Fig. 6 Lithium consumption per storage capacity
of lithium battery from 2014 to 2019
4.3各类型锂电池 量锂消费的设定
GAINES 等)14-15］采用电池生产、
消费调查等数
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