||
在科技快速发展的时代,关键矿物已成为推动新质生产力的核心要素。新质生产力指的是以科技创新为引领,依托先进技术、绿色发展和数字化转型的新型生产方式。它涵盖了光伏发电、电动汽车、人工智能(AI)等领域,这些领域对高性能材料的需求日益迫切。美国作为全球科技强国,其关键矿物清单(List of Critical Minerals)直接反映了国家安全、经济发展和能源转型的战略需求。
本文简单介绍美国关键矿物清单的情况,包括其金属种类、主要用途、年用量增长、以及全球供应链控制格局,并以银为例,剖析其在新质生产力中的应用、需求和银价在2025年的大幅上涨原因。由此,我们可以了解关键矿物如何支撑人类迈向“可持续富足”及各国对关键矿物出口的管制原因,如商务部10月26日发布了对钨、锑和白银的出口管制措施。
美国关键矿物清单包括哪些矿物?
美国关键矿物清单由美国地质调查局(USGS)根据《能源法案》定期更新,旨在识别对国家经济和安全至关重要的矿物。这些矿物易受供应链中断影响,且难以替代。2025年11月,美国内政部发布了最终版清单,将矿物数量从2022年的50种扩展到60种。新增加的10种包括硼、铜、铅、冶金煤、磷酸盐、钾碱、铼、硅、银和铀。这些新增项目反映了美国对能源转型和国防需求的重视,例如铜和银在可再生能源中的作用日益突出。
清单中的金属主要包括:铝、锑、砷、钡、重晶石、铍、铋、铈、铯、铬、钴、铜、镝、铒、铕、氟石、钆、镓、锗、铪、钬、铟、铱、镧、锂、镥、镁、锰、钕、镍、铌、钯、铂、钾碱、镨、钷、铼、铑、铷、钐、钪、硒、硅、银、锶、钽、碲、铽、铥、锡、钛、钨、铀、钒、镱、钇、锌和锆等。其中,稀土元素(如镧、铈、钕等)占比较大,它们是高科技产品的关键成分。清单的制定考虑了进口依赖度、国内生产能力和全球供应风险。例如,美国进口超过一半消费量的矿物被视为“关键”。
这一清单的更新标志着美国对矿物安全的战略调整。2025年新增铜、银和铀等,强调了这些金属在清洁能源和国防中的不可或缺性。相比之下,砷和碲被移除,因为其供应链风险降低。这份清单不仅指导联邦政府投资,还影响税收优惠和采矿许可,推动本土矿业发展。
关键矿物主要用在哪里?
关键矿物的用途广泛,渗透到现代生活的方方面面。它们是新质生产力的基石,支持从日常消费到前沿科技的创新。
首先,在清洁能源领域,锂、钴、镍和稀土元素(如钕、镝)用于锂离子电池和风力涡轮机永磁体。铜广泛应用于太阳能光伏板、电线和电动汽车充电基础设施。银则用于太阳能电池的导电浆料,确保高效能量转换。
其次,在电动汽车(EV)和交通领域,钴、锂和镍是电池阴极材料的核心,镁和铝用于轻量化车身。稀土元素如镧用于催化转换器,减少尾气排放。
第三,在人工智能和电子产品中,镓、铟和锗用于半导体芯片和LED显示屏。钽和铌应用于电容器,提升计算效率。硅是芯片的基础,而银用于高导电连接器,支持数据中心和AI服务器的运行。
此外,在国防和航空领域,钛、钨和铼用于高强度合金,制造飞机引擎和导弹。铂族金属(如铂、钯)用于催化剂和电子设备。稀土元素在激光武器和雷达系统中不可或缺。
最后,在医疗和日常用品中,银用于抗菌材料,锌和硒用于营养补充。总体而言,这些金属支撑了全球价值链,确保技术进步和可持续发展。根据美国能源部的数据,关键矿物用于能源存储的占比高达30%,凸显其在新质生产力中的战略地位。
关键矿物年用量增加的情况随着全球能源转型和数字化浪潮,关键矿物的年用量呈现爆炸式增长。根据国际能源署(IEA)的《全球关键矿物展望2025》,2024年镍、钴、石墨和稀土的需求增长了6-8%,主要由电动汽车和储能应用推动。到2040年,全球关键矿物需求预计增长1.5倍,其中锂需求可能翻倍四倍。
具体来看,铜的消费量从2020年的2000万吨增长到2024年的2500万吨,年均增长率约5%。EV领域的铜需求从2020年的20万吨飙升至2035年的340万吨,年均增长14%。锂的需求从2020年的8万吨增加到2024年的20万吨,年增长率超过20%,得益于电池产能扩张。
稀土元素的需求年增长率约7%,2024年全球消费约20万吨,主要用于风电和EV电机。国防领域的关键矿物需求到2035年预计增长80-250%,平均135%,涉及导弹和航空系统。
这一增长源于新质生产力的推动:光伏安装量从2020年的107GW增长到2024年的600GW,增加了对银和铜的需求;EV销量从2020年的300万辆飙升至2024年的1700万辆,今年预计超过2000万辆,推动锂和钴的消费。IEA警告,如果供应跟不上,价格波动将加剧,影响能源转型步伐。
哪些国家控制了关键矿物的开采、提炼和深加工?关键矿物供应链高度集中,少数国家主导开采、提炼和深加工环节,引发地缘政治风险。中国是无可争议的领导者,到2030年控制锂、稀土、钴和石墨精炼的近60%。在稀土分离和精炼中,中国占全球91%,马来西亚位居第二但远落后。中国还主导石墨(90%)、稀土(80%)和钴(70%)的加工。
开采方面,澳大利亚主导锂(50%全球产量),智利控制铜(28%)和锂(25%)。刚果民主共和国占钴开采的70%,印尼主导镍(40%)。中国在稀土开采中占60%,巴西和印度在其他矿物中占有份额。
提炼和深加工高度依赖中国:锂精炼90%、钴精炼65%、稀土精炼95%。日本在某些金属如铟的加工中占7%,但整体落后。美国和欧盟依赖进口,进口依赖度超过50%的矿物达31种。
这一格局源于中国在技术和投资上的优势,但也引发供应链脆弱性。2025年,中国出口管制加剧了全球紧张,推动西方国家发展本土产能,如美国的《通胀削减法案》投资矿业。
以银为例:在新质生产力中的应用和需求量银作为关键矿物之一,在新质生产力中扮演多重角色。其高导电性和抗腐蚀性使之不可替代,尤其在光伏、电动汽车和人工智能领域。
在光伏领域,银用于太阳能电池的银浆,涂布在硅片上形成导电网格,提高光电转换效率。2024年,全球太阳能产业消耗了6100吨司银,约占总需求的20%。到2030年,太阳能银需求预计达1万吨至1.4万吨,占全球供应的29-41%。
在电动汽车(EV)中,银用于开关、连接器和电子控制单元。传统内燃机车使用约18克银,而纯电动车需25-50克,混合动力车达50-80克。2024年,汽车产业银需求达8000吨,随着EV销量增长,2025-2031年复合年增长率达3.4%。到2030年,EV银需求可能翻倍,推动总工业需求。
在人工智能领域,银用于芯片导线、服务器散热和数据中心布线。AI计算需求爆炸式增长,2024年数据中心银消耗约5000吨。银的高导热性确保高效运行,随着AI模型如GPT系列的普及,需求年增长10%以上。
总体需求:2024年全球银工业需求达2100吨,创纪录高位。银的有限供应(年产量约2.7万吨)与需求增长形成结构性短缺,推动价格上涨。
银在固体电池中的应用固态电池是下一代能源存储技术,使用固体电解质取代液体,提高安全性和能量密度。银在其中作为阳极材料,抑制枝晶形成,提升稳定性。三星电子的固态电池(ASSB)是典型示例,使用银-碳复合层作为阳极,结合镍锰钴阴极。该电池充电仅需9分钟,续航可达600英里(约966公里)。
据估算,每个电池单元需约5克银,一个100kWh电池组(典型EV容量)使用约1公斤银。如果大规模商用,银需求将激增:假设2030年EV采用率达20%,固态电池银需求可能达数万吨,推动供应链变革。三星的突破凸显银在新质生产力中的潜力,但也加剧资源竞争。
银价在2025年的大幅上涨原因2025年,银价经历了历史性上涨,从年初的约30美元/盎司飙升至年末的纪录高位。当前(2025年12月26日)伦敦白银现货价格约为75美元/盎司,上海白银价为¥18500吨 (大约相当于82美元/盎司),较年初上涨超过145%。原因多重:首先,工业需求激增,太阳能和EV消耗创纪录,供应短缺达1.5亿盎司。其次,地缘政治紧张,如美委冲突和关税动荡,推动投资者转向银作为避险资产。第三,美元疲软和美联储宽松政策刺激大宗商品价格。第四,印度等新兴市场需求强劲,叠加矿业罢工减少供应。最后,固态电池等新技术放大需求预期。
本文作者:袁国栋,广东省城郊生态环境与低碳农业重点实验室主任、肇庆学院特聘教授
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2025-12-26 22:54
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社