郑绵平院士做客央视，深度解读“锂”从何来
2021年下半年以来，作为动力电池的主要原材料，锂的价格大幅上涨，涨幅接近十倍。锂的价格上涨对新能源汽车产业产生冲击。2022年3月份以来，近20家新能源汽车企业宣布涨价，涉及车型近40台。新能源汽车产业的快速发展，让锂成为了炙手可热的香饽饽。庞大的市场前景让锂资源成为继石油系统之后又一种重要战略资源，也是众多国家在新能源领域的竞争焦点，一些主要产品国则逐渐开始对锂资源的开发利用进行控制。资源的安全供给或将成为制约我国新能源产业发展的关键点。那么全球的锂资源是怎样的分布格局？我国锂资源的储量和分布又有什么特点？我们该如何守好锂资源的安全底线，保障我国新能源产业的可持续发展？
近期中国地质调查局中国地质科学院专家郑绵平做客《中国经济大讲堂》，深度解读了中国的“锂”从何来。
问
锂有何用途？
答
锂在生活中用途很多。比如，它是制造玻璃陶瓷的材料。加入碳酸锂后，膨胀系数降低，我们就可以做高级透镜。溴化锂可以代替氟利昂，而氟利昂会破坏臭氧层、破坏环境。另外，锂还有一个有意思的用途，就是做溶剂。锂基剂的特性是从零下60摄氏度到200摄氏度都不凝结，利用这种特性，我们可以把它掺加进机油中，不管是开车还是开飞机，都不容易凝结。这是作为新材料的用途。锂还有在药物方面的作用，它可以镇静神经，治疗狂躁症，这种用途在十几年前就已经很普遍。另外，纺织业等也能用到锂。
近期，主要是从2017年以后，锂的用途发生了很大变化。锂在新能源汽车上的用量有很大的增长。并且，航空航天也要用到锂电池。另外一方面，储能产业上，太阳能、风能发电也要用到锂。锂电池单位占比小，又轻，是最理想的一种储能工具。今后要发展氢能源，也一样要考虑锂电池。
2019年诺贝尔奖的获得者锂电池之父古迪纳夫说，从资源端来说，锂是不亚于石油的一种“白色的石油”。而且，奥巴马也把锂列为战略资源，把它排在石油的前面。
问
为什么近来锂价飙升？
答
这十年，锂涨价很快，供不应求。特别是最近这一年多，锂的价格直线上升，从5万多元每吨到现在的38万元每吨。这个走势为什么直线上升呢？新能源汽车的影响很大，这个市场的需求量太大了。
2021年，全球有589万辆新能源汽车，仅是这些新能源汽车就需要12万吨的碳酸锂。如果包括储能，包括其他用途，需求量就更大了。
我们本土生产的锂比较少，就是六七万吨的量，其他的是靠进口的。上游的原料供给不上，中下游又急着要。本土生产从建厂到生产又有一个周期，硬岩的开发大概需要五年左右。产量一下子上不来，所以它跟不上需求的增长。但下游企业等米下锅，价格贵一点也得生产，所以一年内锂的价格增加了起码八倍。
问
锂矿是哪来的？
答
在138亿年前，宇宙形成的时候，锂就已经参与了。 天文学家发现，在大爆炸当中，锂-7就散发到宇宙的空间去了。特别是后期有新的双星又爆炸，就形成了更大量的锂-7。锂-7不单是在宇宙空间中，还跑到太阳系里，进而又跑到地球的岩浆里去了，这样就形成了两大类。
一大类在岩浆里，叫内生；另一类从岩浆里往上跑，从岩浆的热液到热水，跑到地表的，叫外生。内生的矿叫硬岩，例如像伟晶岩（类）的锂辉石、锂云母这些。外生矿分六类，第一类是盐湖的锂矿，比如像外国有名的锂三角就是这类；第二类是油田水的锂矿，示意图中蓝绿色的就是油田水（见下图），油田水含锂，而油气在上头，这类资源在四川现在也发现了，在美洲也有发现；第三类就是古代盐卤的矿，在特定的条件下，有一部分与地球深部的火山喷发有关，这也能把锂集中起来；第四类叫地热型锂矿，地热水不是一般的水，水中的锂、铯都够品位，进一步富集就会变成矿；第五种是叫贾达尔石，贾达尔矿叫做羟硼硅钠石，它是锂、硼、硅形成的矿，是火山喷到地表以后，在湖里头沉淀下来成固体的矿；第六类是黏土矿，美国的盐湖——银峰湖就是这类，这类现在也慢慢扩大了，在从美国的内华达州向西南延伸到墨西哥，这条带里黏土矿很多。
▲油田水示意图
问
地球上到底有多少锂？都分布在哪里？
答
内生类的锂矿，全世界各个大洲都有；外生类的、重点是盐湖的锂矿，主要在南北和东西带分布（见下图）。
▲外生锂矿带示意图
南美的锂三角，也就是玻利维亚、阿根廷、智利这里，集中了2亿吨的碳酸锂，然后拐弯过来到了北美的南边，就是美国的南部，这就是南北带。 南北带的矿在缝合线上，也就是板块的接缝处，这是两个板块挤压比较脆弱的地方。岩浆从这里流出，留到安迪斯山脉前沿，变成火山湖，火山湖出来的水在湖里就成矿，是这样一个规律。
然后转一圈就转到东部来了，这就叫东西带，主要是欧洲的塞尔维亚到伊朗、克什米尔，最后到青藏高原。这条带里成型的最大的还是青藏高原。 东西带也是在缝合线周围形成的矿。
中国最典型的是两个大盆，一个深盆，一个浅盆。深盆就是柴达木盆地，柴达木海拔是2700米到3200米，很高，但是相对青藏高原是低的。我们经过研究发现，柴达木的锂盐湖有个对称性，我们叫它对称的成矿。 南边是可可西里来的火山热水，流到了东西台吉尔湖一里坪，到察尔汗。北边的是祁连山，也有一些地热锂火山，出来的水流到大小柴旦湖，还有巴伦马海的东边。大家都知道的“天空之境”茶卡，它的锂含量就不行，因为这里成矿是对称的，两侧锂含量就很低（见下图）。
刚才说的是深盆，再说一下浅盆，我们叫它浅盆多级成矿。 从雅鲁藏布江往北，大量分布了浅一点、小一点的湖，这些湖也含锂。经过统计发现，大概70多个含锂的盐湖，从南到北都有。这是怎么回事呢？
我们研究以后发现，在西藏过去曾经有一个内陆海一样的大的淡水湖，我们叫作泛湖。13万年来，总共有3次湖水很大，又下降，最大时的面积也可以到36万平方公里，就像个内陆海一样，起码像里海那么大。后来它逐渐干旱，变小，变成了一块一块的、一个流域一个流域的，这样就大量出现了锂盐湖。
咱们中国的锂资源还是比较大的，大概资源量有3000多万吨，储量有790多万吨，资源量大概占世界的第3位，储量占第4位。 全世界锂的资源量为将近4亿吨，但储量比较少。在这里解释一下，储量是在现有的经济条件下可以开发的；资源量是查明了一定的资源，但是还不足以开采这种资源，我们叫它资源量。
问
那么锂到底够不够用呢？
答
我们做一下统计，2025年全球应该有1700多万辆新能源汽车，也就需要75万吨的碳酸锂。到了2030年，在全世界范围大概增长到4400万辆，就需要用碳酸锂185万吨。从预测来看，2025年我们自产再加上进口，基本上（供应）问题还是不太大。但从2025年到2030年，这一段差距拉开了 ，电动车这部分有85万吨的需求量，但是我们自己能够供给也就30到50多万吨左右。那么接下来就有30多万吨左右甚至到40万吨的缺口。从走势来看，如果我们不采取措施，那么剪刀差在2030年前后还可能再扩大。
大家知道，我们2020年有22万吨左右碳酸锂当量的进口，主要是硬岩，本土生产是比较少的，80%左右是靠进口。在当前这个形势下，锂的价格猛涨，对外依存度达到了80%，这种状况是值得我们警惕的。
问
在供应日益趋紧的情况下，我们如何守好资源的安全底线？
答
中央经济工作会议上，习近平总书记特别讲，我们要保住资源的、原材料的安全的底线，这个指导思想非常重要。 那么我们怎么来守住这个底线？
在当前这种形势下，我们两种资源、两种市场要做 ，企业有机会也有钱时可以进口，这也是很好的一个路子。但是我们要考虑万一情况有变化，要尽早地做准备。在关键的时候保住锂资源供给的安全底线。钾盐方面，到现在我们也保证50%左右自己可以生产，所以我们就建议，锂资源的安全底线重点要考虑50%左右自己能够生产 ，其他的50%可以考虑其他途径，这样就比较安全。
这是为什么呢？因为，贸易安全关键要考虑，如果国外想涨价，那国内还可以起码维持生产的自给，所以我们要有一定的家底。我们经过综合以后，根据现有家底来算，得到这个表（见下图）。在2030年可以生产55到65万吨碳酸锂 ，有青海的、有西藏的，有硬岩的，再加上城市矿山回收，这样我们就有希望能够保障安全的红线。
问
与锂矿石相比，锂盐湖的开发具有哪些优势？
答
我们经过调查了解到，全球的锂资源中，含锂的盐湖占（全球锂资源的）60%以上。国际上跟中国比较，有很大的不同，国外是以盐湖为主来解决锂资源的需求，国内则相反。 中国是以锂矿石为主，占84%。国内的（盐湖锂）资源能够占75%，但是我们开发的只有16%，大部分还是用矿石，这是历史的原因造成的，可以理解。
但是，今后我们逐渐要加强盐湖锂的开发，因为盐湖锂资源有三大优势。第一个优势是它总量很大 ，世界也好，中国也好，盐湖锂资源都占比较高。第二个优势就是它的成本优势， 盐湖提锂的成本大概在2.5万、3万每吨，而硬岩的（开发）成本就达到3万、4万每吨，现在则5万每吨不止了。特别是如果加工单位从国外买矿再来生产，我们给他算个账，没有8、9万，成本都下不来。所以锂盐湖的重要性就能显示出来。大家知道，阿塔卡玛是盐湖锂资源质量最好、储量最大的，已经生产了四十多年了。早期它主要是靠碳酸锂赚钱，但现在不是，现在阿塔卡玛主要是靠综合利用、靠深加工赚钱。它都做什么呢？它只生产几种高端的锂的衍生物，可以看出国际趋势非常清楚。盐湖锂的第三个优势是环保的优势。 大家知道，盐湖是在湖泊的最低点，过去主要是用于蒸发做盐田。但硬岩不一样，要烧、要加酸加碱，最后才生产出来碳酸锂，这对环境是有一定破坏的。所以要大力发展盐湖。
问
我国锂盐湖资源禀赋各有不同，如何因地制宜开发利用好盐湖这个宝藏？
答
青藏高原的盐湖集中了国内75%的资源，我们要想办法做这篇大文章。
青海和西藏的盐湖的特点有什么不同？青海的盐湖规模比较大，镁锂比比较高。 国外的盐湖镁锂比达到8，就不开发了，而柴达木的镁锂比超过几十，甚至有1500的。现在中国人从技术上把问题解决了，所以从中国的角度来说，我们在技术上是有优势的。 现在，我们要更上一层楼。我们现在的回收率只有30%，期望能够把回收率给提高上来，还可以进一步再综合利用，深加工发展。
西藏就不一样了。西藏盐湖比较小，二三百平方公里就算最大了，但是它潜力也很大，开发也才开始。 西藏海拔高、缺氧、氧气少，过去缺乏基础设施、交通不便等等，所以西藏盐湖锂产量上不去。现在条件改善了，我们做了一个扎布耶盐湖项目。从八十年代起，我们就开始研究这个项目，发现烂泥巴里头的很细的东西，零点几个毫米，有一种锂矿物，经过后来的鉴定，发现是天然碳酸锂。这是现在全世界的第一个，我们就叫它扎布耶石。
碳酸锂有什么特点呢？热了它沉淀了，冷了它就溶解了，这叫正温度效应。盐湖有这么个特点，下雨的时候，上层是凉的，但湖底下是热的。淡水和卤水之间形成一个过渡层，就会使温度集中到湖底下。我们就利用这个叫太阳池的原理，想办法提取资源。
▲太阳池示意图
先是用煤烧，让水中聚集更多的锂，但这时有一个很大的问题，就是西藏没有煤。不过，西藏的太阳能效果好，在30摄氏度时，我们就能生产50%-60%的碳酸锂；如果达到50摄氏度，70%-90%的碳酸锂都能生产出来。这样我们就解决了生产能源问题。
更重要的是，盐湖上头是盖了一层淡水的，所以它不蒸发，别的成分包括盐巴、芒硝就不会沉淀了，只有碳酸锂沉淀，这个方案就走通了。所以，当时的国际咨询公司表示，我们这个技术，成本最多是从头到尾9000块钱。
所以，我们在2000年就正式建厂，当年就生产出几千吨的碳酸锂，这是我们国家第一个开发成功的锂盐湖，而且是在高原海拔4200多米。 经过了二十几年的奋斗，从地质调查到开发利用都做了。我可以说，西藏的盐湖，现在万事俱备，就看我们怎么样来做。
我们首先要有个精神，学习老西藏的精神。老西藏的精神是什么？缺氧，我们不缺精神；海拔高，我们的思想境界更高；艰苦，我们不怕苦；真正要给西藏人民办点好事。
现在我很赞成政府的意见，就是还存在关于盐田的问题。 因为西藏的盐湖跟柴达木的盐湖不一样，柴达木的盐湖很大，它的岩滩就很大，湖底有黏土，这种情况下盐田主要在湖底，互相不影响。但西藏不一样，西藏盐湖比较小，最大的只有二三百平方公里，周围多多少少都有草场。这种情况下，科技工作者有一个任务，就是要一次提锂，少做盐田或者不做盐田，减少对草场的破坏。 这就给我们提出了挑战。我个人就提倡超前提锂、原卤提锂，尽量少破坏草场，对五千多年的盐田来一次革命！
国内外盐湖提锂都需要用盐田，现在国外也认识到了，少用或者不用盐田，做到环境友好，这是有希望、有可能的。所以要加强技术攻关、加强创新，这是我们对开拓中国的锂盐湖的一个建议。
这样来看，青海有比较大的发展前景。那么西藏呢？西藏的锂盐湖规模很大，不单是扎布耶盐湖，还有其他的，如果都能释放出来，那么西藏非常有希望在2025年、2030年为国家做出大的贡献。
问
如何坚持开源与节流并举，多渠道保障锂资源的有效供给？
答
习近平总书记提出，要建设世界级的产业的基地，地方单位如青海政府已经提出了一个方案。那么我们怎样来建好世界级的盐湖产业基地，来保障我们国家的矿产资源的安全呢？
我们建议从五个方面着手：第一个是政策引领，加强理论基础和技术的研发。国家统一规划，明确重点，包括建立一些国家的实验室、工程中心，把平台建立起来，加强技术攻关，加强科技创新，解决一些卡脖子的问题。 考虑到要尊重西藏的特点，我们提出来一湖一策。首先要考虑尽量不破坏草场，用新能源的办法，尽量减少盐田的铺设，多用太阳能、风电、光电的办法来解决盐卤浓缩的问题、提取的问题、提高回收率的问题。
我们知道，碳酸锂喜欢在热的地方沉淀，它是一片一片、一层一层的，这样产量较低。我们要增加产量。我们的卜令忠研究组，在现场看到池子沉淀里有些草，草根中长出像珊瑚一样的白色柱状结晶，从而得到启发，设计了一种工具（如下图），把这个钢丝束架起来，碳酸锂就会往这里跑。这样就可以增加产量。这样一个小的发明，就增加了25%的产量。
所以要加强技术攻关，加强创新。并且，开发要遵循科学的规律，经过试验、小试、中试，逐渐放大。
第二，我们要开源，要加大国内有前景的地方的地质调查，加大盐湖及其他类型锂矿的勘查、利用和投入。 中国跟某些发达国家不一样，我们还有一些可供地质调查的地方，因为除了锂盐湖，我们还有地下卤水的（锂矿）、黏土型的（锂矿）、地热型的（锂矿）等等。我们有物质基础，从地质勘查到研发都需要加强。另外，要考虑地热。地热从雅鲁藏布江流出去，每年都有2万吨左右的碳酸锂的当量。我们的多吉院士是研究地热的，他正在做相关研究。这个工作应该做起来。另外，内生硬岩的相关研究也应该做，特别是在川西，我们国家矿产资源所王登红的队伍做了三年的研究工作，已经取得了一些很大的进展。川西现在的条件也改善了，这方面研究应该大力推动起来。
这是开源，还要考虑节流，这是第三方面的建议。我们要规范锂电生产标准，要加强锂电的回收，这也是很重要的一个来源。 美国地质调查局有一种说法，说到2080年，全球的锂资源就快用完了。这个是因为它是静态的，我们还可以再找矿。我们调查了一下，2021年中国城市回收碳酸锂大概1万吨，也不少了。长远下去，有人估计表示，在2030年矿山回收碳酸锂可以达到15到16万吨。这个完全有可能做的，因为锂电池电动车要发展到两三千万辆，时隔五六年或七八年就淘汰一批锂电池出来，不但可以回收锂，还有钴、镍、铜，一大笔财富。所以要采取措施，比方说，生产单位要考虑回收，因此生产统一规格，便于拆卸，减少破坏，也便于保护环境，这也有很多技术问题需要解决。所以城市矿山的建设是很有现实意义的，为了循环经济、保护环境，都应该把城市矿山很好地发掘出来。
第四个方面，就是两种资源、两种市场重视协调，鼓励境外开发，跟当地共赢。 中国的硬岩提取技术走在全世界前列，也很有成绩。我们要协调一致，想办法避免无序的竞争，跟国外共赢。国外有一些好的资源，而我们有技术，我们帮他们开发，实现共赢，这样做我想对世界也是有利的。
最后，要加强人才的培养。 研究一般在边远地区，要发扬艰苦奋斗的老传统，同时也要考虑当地人才的培养，包括建立一些盐湖相关的专业，培养一些当地的人才，这样就能够后继有人。
我们相信，在各地党和政府的领导下、支持下，通过产、学、研、政通力合作，我们有信心、有能力，能够为我们国家的资源安全守好安全底线。
郑绵平
中国工程院院士、国际盐湖学会主席、自然资源部盐湖资源与环境重点实验室主任，中国地质调查局中国地质科学院矿产资源研究所在职院士。
他是我国盐湖学的奠基人和开拓者之一，对我国各类盐湖区和盐类矿产资源勘查评价进行了系统性、创新性研究，取得了一系列重大科研成果。他扎根青藏高原多年，为我国钾盐、铜矿、卤水锂矿的发现、开发利用做出了突出贡献。
他最早估算察尔汗资源远景。在他的主持下，经过二十六年时间，在西藏扎布耶盐湖找到了适合高原环境下盐湖提锂技术的创新方法，首次成功实现了我国盐湖提锂产业化，打破了国内盐湖锂市场被国外垄断的局面。
科普大讲堂 锂电池知多少？
科普大讲堂|锂电池知多少?
我们生活中最常用的手机、笔记本电脑，数码相机，及出行驾驶的低速电动自行车和乘坐的新能源汽车，都离不开锂电池。锂电池作为移动生活的核心部件，已经逐渐走进千家万户。但关于锂电池的知识，大家又了解多少，往下看。
问题:锂离子电池构型有哪些?
答： 锂离子电池根据电芯的不同外壳，分为硬壳和软包 两大类。硬壳的材料主要有钢壳和铝壳两类，而软包采用的是铝塑复合膜材料。其中，硬壳根据其内部正负极片的排列方式又分为圆柱形和方形。由此，我们可以得到目前主流锂离子电池的三种封装形式，即圆柱形(cylindrical)，方形(prismatic)，和软包(pouch，有些地方也称为聚合物电池)。
问题:锂离子电池常用的正极材料有哪些?
答： 当前占据锂电池正极材料的产品主要是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料 等。其发展也经历了3个阶段：(1)锂电池正极材料兴起的第一阶段以钴酸锂(LCO)为主，在2005年~2011年。此阶段的正极材料市场受到消费电池驱动。(2)由于新能源汽车市场的放量，锂电池正极材料在2014~2015年期间迎来了第二阶段的发展，磷酸铁锂正极材料(LFP)在市场上的占比快速增长。(3)2016年以来，能量密度更高的三元材料占据了市场的主导地位，这是锂电池正极材料的现况。这不仅归因于新能源汽车对提高续航能力的需求的增长，还因为这几年国家政策的推动。(4)还有一种使用历史比较长的锂电池正极材料——锰酸锂(LMO)。这种材料安全无毒，具有优良的耐过充性，当其为层状结构的时候容量很高。因为锰Mn的资源丰富，所以这种材料的价格也便宜。但是这种材料的缺点是其在长期或高温循环的情况下稳定性都比较差，储存性能也差。和三元材料一样，LMO目前主要应用在一些成本要求高、对安全性要求高，但对循环要求和能量密度要求低的市场，包括小型电池领域和部分电动工具领域。由于消费电子类市场需求的刺激，该材料未来很有可能在技术上得到突破，提高高温循环性能和搁置寿命，其在正极电池的比重会不断提升。
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