ภาพรวมอุตสาหกรรมลิเธียม
"ลิเธียม" เป็นหนึ่งในวัตถุดิบสำหรับยานพาหนะพลังงานใหม่ (NEVs) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจ NEVs วันนี้เราจะนำเสนอห่วงโซ่อุตสาหกรรมลิเธียมอย่างครอบคลุมตั้งแต่ต้นน้ำถึงปลายน้ำผ่านบทความนี้
การทำเหมืองต้นน้ำ
ทรัพยากรแร่
ปลายต้นน้ำมีทรัพยากรสามประเภทที่มีลิเธียมออกไซด์ที่สามารถสกัดเป็นวัตถุดิบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม: สปอดูมีน, เลพิโดไลต์, และน้ำเกลือจากทะเลสาบเกลือ สปอดูมีนคิดเป็น 45% ของอุปทานทั่วโลก, เลพิโดไลต์ 11%, และน้ำเกลือจากทะเลสาบเกลือ 39%
ตามภูมิภาค ออสเตรเลียมีแร่สปอดูมีนดิบมากที่สุด คิดเป็นประมาณ 92% ของทรัพยากรสปอดูมีนทั้งหมด ส่วนที่เหลือแบ่งระหว่างบราซิลและจีน (ประมาณ 4% แต่ละประเทศ) เลพิโดไลต์พบเกือบทั้งหมดในสี่พื้นที่ทำเหมืองในเมืองอี้ชุน มณฑลเจียงซี ประเทศจีน โดย 48% อยู่ในเหมืองแทนทาลัม-ไนโอเบียมอี้ชุน ชิลีเป็นประเทศที่มีทรัพยากรทะเลสาบเกลือมากที่สุดในโลก ถือครอง 63% ของทะเลสาบเกลือทั่วโลก โดยภูมิภาคชิงไห่และทิเบตของจีนคิดเป็น 27% และส่วนที่เหลือกระจายอยู่ในอาร์เจนตินาและประเทศอื่นๆ
เหมืองและบริษัท
ยกตัวอย่างออสเตรเลีย ในฐานะประเทศที่มีทรัพยากรสปอดูมีนมากที่สุดในโลก เหมืองของออสเตรเลียมีผลผลิตสูงสุด โดยเหมืองหลักได้แก่ กรีนบุชส์, เมาท์มาริออน, วอดจินา, และพิลแกนกูรา กรีนบุชส์และพิลแกนกูราครองอันดับหนึ่งและสองตามลำดับ โดยผลผลิตรวมในปี 2023 คิดเป็นประมาณ 30% ของการผลิตเหมืองลิเธียมของออสเตรเลีย บริษัทเหมืองหลักได้แก่ CATL, Albemarle, Tianqi Lithium, Ganfeng Lithium, IGO, Posco, และ Arcadium Lithium ในจีน สปอดูมีนกระจายอยู่ในสี่พื้นที่ทำเหมืองหลัก: เยหลงโกวและลี่เจียโกวในมณฑลจินชวน มณฑลเสฉวน; เจียจิกา 134 ในเขตปกครองตนเองกานซือ; และต้าโหงหลิวถานในมณฑลซินเจียง โดยต้าโหงหลิวถานมีเกรดและผลผลิตสูงสุด เลพิโดไลต์ผลิตเกือบทั้งหมดในสี่พื้นที่ทำเหมืองในเมืองอี้ชุน มณฑลเจียงซี ประเทศจีน โดย 48% อยู่ในเหมืองแทนทาลัม-ไนโอเบียมอี้ชุน
การแปรรูปแร่และการสกัดลิเธียม
อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบของแร่ดิบมีความซับซ้อน ขนาดอนุภาคแร่ไม่สม่ำเสมอและมีแร่กังเกย์หลายชนิด ทำให้อัตราการใช้ทรัพยากรแร่ค่อนข้างต่ำ เนื้อหาลิเธียมออกไซด์เฉลี่ยโดยรวมค่อนข้างจำกัด (สปอดูมีน ROM มีประมาณ 1.5%~4%; เลพิโดไลต์ ROM ยิ่งต่ำกว่า: ประมาณ 0.3%~0.4%) ดังนั้นในการผลิตจริง จำเป็นต้องมีการแต่งแร่เพื่อให้ได้สปอดูมีนคอนเซนเทรตหรือเลพิโดไลต์คอนเซนเทรตที่มีคุณภาพ วิธีหลักคือการลอยและการแยกด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งจะแยกและเพิ่มความเข้มข้นของส่วนประกอบที่มีประโยชน์อื่นๆ ในแร่ เนื้อหาลิเธียมออกไซด์ของสปอดูมีนคอนเซนเทรตที่ได้สามารถถึงประมาณ 5%~6.2% และเลพิโดไลต์คอนเซนเทรตสามารถถึง 1.5%~2.5% เห็นได้ชัดว่าสปอดูมีนมีเนื้อหาลิเธียมออกไซด์ค่อนข้างสูง ทำให้การสกัดลิเธียมจากสปอดูมีนคอนเซนเทรตมีประสิทธิภาพและคุณภาพดีกว่า จึงผลิตลิเธียมคาร์บอเนตเกรดแบตเตอรี่และลิเธียมไฮดรอกไซด์เกรดแบตเตอรี่เป็นหลัก เลพิโดไลต์คอนเซนเทรตผลิตลิเธียมคาร์บอเนตเกรดกึ่งแบตเตอรี่และเกรดอุตสาหกรรมเป็นหลัก นอกจากนี้ สปอดูมีนสามารถใช้สกัดทั้งลิเธียมไฮดรอกไซด์และลิเธียมคาร์บอเนต ในขณะที่เลพิโดไลต์คอนเซนเทรตสามารถใช้สกัดลิเธียมคาร์บอเนตเท่านั้น ลิเธียมไฮดรอกไซด์และลิเธียมคาร์บอเนตเป็นสารเคมีลิเธียมทั้งคู่และสามารถแปลงเป็นกันและกันได้ ลิเธียมไฮดรอกไซด์สามารถคาร์บอเนตเป็นลิเธียมคาร์บอเนต และลิเธียมคาร์บอเนตสามารถแปลงเป็นลิเธียมไฮดรอกไซด์ผ่านการทำให้เป็นด่าง
สำหรับทะเลสาบเกลือ ลิเธียมถูกสกัดโดยการสูบน้ำเกลือใต้ดินขึ้นมาแล้วใช้กระบวนการและวิธีการต่างๆ แม้ว่าผู้ผลิตแต่ละรายจะมีวิธีการสกัดลิเธียมที่แตกต่างกัน แต่วิธีที่เป็นกระแสหลักในตลาดคือการดูดซับ, เมมเบรน, และการเผา เนื่องจากวิธีเหล่านี้มีการผลิตค่อนข้างสูงและเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับ ควรกล่าวถึงว่าด้วยเนื้อหาสิ่งเจือปนสูงเช่นโพแทสเซียมและแมกนีเซียมในน้ำเกลือจากทะเลสาบเกลือ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ไม่สามารถถึงเกรดแบตเตอรี่ได้ จึงผลิตลิเธียมคาร์บอเนตเกรดอุตสาหกรรมเป็นหลัก แต่สามารถทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ถึงเกรดแบตเตอรี่ได้ นอกจากนี้ การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นทรัพยากรสำคัญในปัจจุบัน ลิเธียมถูกสกัดโดยการบดแบตเตอรี่เป็นมวลดำ
บริษัทเคมีลิเธียม
ในแง่ของการผลิตเคมีลิเธียมทั่วโลก บริษัทเช่น CATL, Tianqi Lithium, Lanke Lithium, และ CITIC Guoan ครองตลาดลิเธียมคาร์บอเนต โดยบริษัท 5 อันดับแรก (CR5) คิดเป็น 38% ของตลาดในไตรมาสที่ 3 ปีนี้ สำหรับลิเธียมไฮดรอกไซด์ บริษัทเช่น Tianyi Lithium, Ganfeng Lithium, และ Albemarle เป็นตัวแทน โดยบริษัท 10 อันดับแรกครองตลาด 90% ปัจจุบันมีบริษัทมากขึ้นที่มีส่วนร่วมในการผลิตลิเธียมคาร์บอเนต โดยใช้สปอดูมีนเป็นวัตถุดิบเป็นหลัก เนื่องจากความต้องการที่แข็งแกร่งสำหรับ LFP ปลายน้ำ ทำให้ลิเธียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเน้นวัสดุสามองค์ประกอบนิกเกิลสูงทำกำไรและรักษาการผลิตได้ยาก
วัสดุกลางน้ำ
ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่คือวัสดุแคโทด, วัสดุแอโนด, อิเล็กโทรไลต์, และแยก โดยสัดส่วนต้นทุนของพวกมันประมาณ 45%, 10%, 20%, และ 25% ตามลำดับ
วัสดุแคโทด
ในฐานะหนึ่งในสี่ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ วัสดุแคโทดมีต้นทุนสูงสุด คิดเป็นประมาณ 45% ของต้นทุนแบตเตอรี่ทั้งหมด เนื่องจากความต้องการประสิทธิภาพและผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ต่างๆ ต้องการวัสดุแคโทดที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถแบ่งกว้างๆ ได้เป็นวัสดุแคโทดสามองค์ประกอบ, วัสดุ LFP, วัสดุ LCO, และวัสดุ LMO
a. วัสดุ LFP
วัสดุ LFP ทำจาก "ลิเธียมคาร์บอเนต" และ "เหล็กฟอสเฟต" เป็นวัตถุดิบหลัก พร้อมด้วยวัสดุเสริมอื่นๆ ผลิตภัณฑ์ปลายน้ำหลักได้แก่ ยานพาหนะไฟฟ้าระดับกลาง, โดรน, และยานพาหนะสองล้อ ผู้ผลิตวัสดุ LFP ที่ใหญ่ที่สุดคือ Defang Nano และ Hunan Yuneng ปัจจุบัน แบตเตอรี่ที่ทำจากวัสดุ LFP มีลักษณะความปลอดภัยสูงและคุ้มค่า ค่อยๆ ครองตลาด โดยมีส่วนแบ่งตลาดประมาณ 80% ปีนี้ บริษัทที่เกี่ยวข้องมีตารางการผลิตที่ดี อย่างไรก็ตาม วัสดุ LFP ใช้น้อยในต่างประเทศ เนื่องจากไม่มีการผลิตเหล็กฟอสเฟตในต่างประเทศ และตลาดยุโรปต้องการระยะทางที่ยาวนานมาก ซึ่งแบตเตอรี่ LFP ด้อยกว่าวัสดุแคโทดสามองค์ประกอบ
b. วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบ
วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบทำจากสารตั้งต้นแคโทดสามองค์ประกอบ (นิกเกิลซัลเฟต + โคบอลต์ซัลเฟต + แมงกานีสซัลเฟต) และลิเธียมคาร์บอเนตหรือลิเธียมไฮดรอกไซด์ รุ่นผลิตภัณฑ์หลักคือ 523, 613, และ 811 โดยตัวเลขแรกแสดงสัดส่วนนิกเกิลซัลเฟต (ความจุแบตเตอรี่), ตัวเลขที่สองแสดงสัดส่วนโคบอลต์ซัลเฟต (ความปลอดภัยของแบตเตอรี่), และตัวเลขที่สามแสดงสัดส่วนแมงกานีสซัลเฟต (ความเสถียรของแบตเตอรี่) ผลิตภัณฑ์นิกเกิลต่ำหรือนิกเกิลกลางต้องการลิเธียมคาร์บอเนต ในขณะที่ผลิตภัณฑ์นิกเกิลสูงสามารถใช้ลิเธียมไฮดรอกไซด์เท่านั้น ปัจจุบัน ผู้ผลิตวัสดุหลักกำลังพัฒนาไปสู่แนวโน้มนิกเกิลสูงหรือนิกเกิลกลางแรงดันสูง วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบนิกเกิลสูงเป็นตัวแทนโดยบริษัทเช่น Ronbay Technology และ B&M ครองตลาดวัสดุแคโทดสามองค์ประกอบประมาณ 37% วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบนิกเกิลกลางเป็นตัวแทนโดยบริษัทเช่น Reshine Technology และ XTC New Energy Materials (เซียะเหมิน) ครองตลาด 24% (ซีรีส์ 5) และ 32% (ซีรีส์ 6) ในตลาดจีน วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบค่อยๆ ถูกเบียดออกโดย LFP ณ เดือนกันยายนปีนี้ สัดส่วนของ LFP ต่อวัสดุแคโทดสามองค์ประกอบคือ 8:2 อย่างไรก็ตาม ในตลาดต่างประเทศ วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบครองส่วนแบ่งตลาดหลัก (มากกว่า 90%)
วัสดุแอโนด
วัสดุแอโนดเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีบทบาทสำคัญในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในระหว่างการชาร์จ วัสดุแอโนดทำปฏิกิริยากับไอออนลิเธียมอย่างต่อเนื่อง "จับและเก็บ" ไอออนลิเธียม ในระหว่างการปล่อยแบตเตอรี่ ไอออนลิเธียมย้ายจากแอโนดไปยังแคโทด และแบตเตอรี่ทำงานภายนอก ดังนั้น ความสามารถในการทำปฏิกิริยากลับของไอออนลิเธียมกับวัสดุแอโนดจึงกำหนดผลการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขึ้นอยู่กับการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุแอโนด
วัตถุดิบหลักสำหรับวัสดุแอโนดคือกราไฟต์สังเคราะห์ คิดเป็นประมาณ 10% ของต้นทุน จีนเป็นผู้ผลิตวัสดุแอโนดหลัก คิดเป็นมากกว่า 90% ของส่วนแบ่งทั่วโลก โดยบริษัทเช่น BTR, Putailai, และ Shanshan Corporation ครองตลาดประมาณ 40% อย่างไรก็ตาม มีแนวโน้มที่จะใช้ลิเธียมโลหะในอนาคต
การใช้งานปลายน้ำ
ผลิตภัณฑ์ปลายน้ำหลักได้แก่ พลังงานขนาดใหญ่ (NEVs), พลังงานขนาดเล็ก (ยานพาหนะสองล้อ, โดรน), ผลิตภัณฑ์ดิจิทัล 3C, และการเก็บพลังงาน
พลังงานขนาดใหญ่มีสัดส่วนการใช้งานมากที่สุดในสาขาแบตเตอรี่ลิเธียม ประมาณ 70% ในหมู่พวกเขา วัสดุ LFP และวัสดุแคโทดสามองค์ประกอบนิกเกิลกลางสอดคล้องกับ NEVs ระดับกลางและต่ำ ในขณะที่วัสดุแคโทดสามองค์ประกอบนิกเกิลสูงใช้สำหรับผลิตภัณฑ์แบรนด์ระดับสูง บริษัทที่ใช้งานปลายน้ำได้แก่ BYD และ CATL พลังงานขนาดเล็กคิดเป็นประมาณ 12% ในสาขาแบตเตอรี่ลิเธียม ผลิตภัณฑ์ดิจิทัล 3C ประมาณ 8% และการเก็บพลังงานประมาณ 10% โดยมีความต้องการตลาดและประสิทธิภาพที่ดีที่สุด มีส่วนสำคัญต่อการใช้งานปลายน้ำ โดยมีการส่งออกจำนวนมากไปต่างประเทศ
