一、汽車行業(yè)對(duì)有色金屬的需求

傳統(tǒng)燃油車車身結(jié)構(gòu)示意圖

特斯拉ModelS車身結(jié)構(gòu)示意圖

汽車產(chǎn)業(yè)鏈涉及到的行業(yè)眾多，廣義的汽車產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原材料（有色金屬、橡膠、塑料、鋼鐵），中游零部件（發(fā)動(dòng)機(jī)配件、傳動(dòng)系配件、制動(dòng)系配件等等），下游的整車制造（乘用車和商用車），以及后汽車市場(chǎng)的汽車銷售、汽車服務(wù)、維修養(yǎng)護(hù)等等。汽車行業(yè)對(duì)有色金屬需求非常大，期貨合約所有金屬品種幾乎都受到汽車行業(yè)需求的影響。

1、銅

2021年我國(guó)汽車用銅44.68萬噸，從消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，銅和銅合金主要用于散熱器、制動(dòng)系統(tǒng)管理、液壓裝置、齒輪、軸承、剎車摩擦片、配電和電力系統(tǒng)、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等。銅具有良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，是傳輸大電流的主要載體，在新能源車領(lǐng)域，銅主要應(yīng)用于汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、線束等部位。

汽車用銅明細(xì)拆分

傳統(tǒng)燃油車平均耗銅量在20kg以上，主要用于散熱、同步器和電子系統(tǒng)：

l 汽車散熱器屬于汽車?yán)鋮s系統(tǒng)，部件采用黃銅帶焊接成散熱器管子，用薄的銅帶折曲成散熱片，以及水箱主板；

l 汽車同步器齒環(huán)是一組布置在結(jié)合套和齒輪組上的摩擦片，原材料主要為雜錳黃銅和復(fù)雜鋁黃銅等特種銅合金；

l 汽車電子系統(tǒng)用銅量比較大，約占全體機(jī)身40%至50%左右，主要用于電機(jī)線圈、換向器、接插件和電線電器。

新能源車用銅明細(xì)拆分

根據(jù)《新能源車產(chǎn)業(yè)用銅分析》報(bào)告顯示，動(dòng)力電池包/低壓線束/高壓線束/驅(qū)動(dòng)電機(jī)/連接銅排/高壓連接器等部位單車用銅量分別為56/25/6/10/8/1kg。新能源車平均耗銅是傳統(tǒng)燃油車的4倍以上，增量來源于電動(dòng)機(jī)、鋰電池、線纜以及充電樁：

l 新能源車采用的是大功率的電動(dòng)機(jī)，其輸電線束必須是能夠承載高壓大電流的線束，銅合金材料可以提升高壓線束的性能；

l 由于銅箔具有良好的導(dǎo)電性、柔韌性和適中的電位，耐卷繞和輾軋，制造技術(shù)成熟，且價(jià)格相對(duì)低廉，在此過程中充當(dāng)負(fù)極活性材料的載體和負(fù)極集流體。據(jù)國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)2017年的數(shù)據(jù)顯示，鋰電銅箔在純電動(dòng)汽車用銅量中占比達(dá)48%。近年來隨著鋰電銅箔持續(xù)輕薄化，電動(dòng)汽車中鋰電銅箔的平均重量逐步下降；

l 連接各種電子元器件的線纜，比如連接各種換流器、變壓器的線纜。新能源車銅密度平均銅密度在60kg/輛左右，是傳統(tǒng)燃油車的2-3倍；

l 新能源車的充電樁也額外增加了用銅量，一臺(tái)公用交流式充電樁耗銅8kg，一臺(tái)公用直流式充電樁耗銅60kg，一臺(tái)私人樁用銅量約2kg；

l 此外，相較于傳統(tǒng)燃油車，由于新能源車不含同步器齒環(huán)，每輛車減少約2.4kg的銅用量。

2、鋁

隨著環(huán)境污染、能源消耗日益加劇等問題的出現(xiàn)，汽車制造業(yè)對(duì)車身的輕量化提出了更高的要求，加之各國(guó)推行強(qiáng)制降低汽車油耗的政策，汽車輕量化成為全球趨勢(shì)。2012年，我國(guó)出臺(tái)了《節(jié)能與新能源車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020)》對(duì)汽車耗能提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，輕量化已然成為國(guó)家的重要汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線之一。

鋁合金材料相對(duì)其他金屬在汽車輕量化中具有比較優(yōu)勢(shì)。按照國(guó)內(nèi)汽車輕量化目標(biāo)，到2035年，燃油乘用車整車輕量化系數(shù)降低25%，純電動(dòng)乘用車整車輕量化系數(shù)降低35%，載貨車載質(zhì)量利用系數(shù)提高15%，牽引車掛牽比平均值提高15%，客車整車輕量化系數(shù)降低15%。在汽車輕量化材料中，鋁合金材料綜合性價(jià)比要高于鋼、鎂、塑料和復(fù)合材料，無論應(yīng)用技術(shù)還是運(yùn)行安全性及循環(huán)再生利用都具有比較優(yōu)勢(shì)。

未來驅(qū)動(dòng)汽車用鋁的動(dòng)力來自兩個(gè)方面：

l 傳統(tǒng)燃油車的輕量化改造，盡管從自身產(chǎn)量角度，燃油車產(chǎn)量難以大幅增長(zhǎng)，但由于輕量化的需要，燃油車的鋁消費(fèi)占比提升，帶動(dòng)總消費(fèi)量增長(zhǎng)，根據(jù)國(guó)際鋁業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)算，未來10年單車鋁消耗量將保持年均復(fù)合增速在6%左右；

l 新能源車的快速增長(zhǎng)，2018年新能源車的平均鋁消耗量估計(jì)為141.5千克，2030年將比2018年將增加近20倍，并貢獻(xiàn)全國(guó)鋁消費(fèi)量的7.2％。

傳統(tǒng)燃油車的制造以往大程度使用的是鋼材，一方面由于鋼材各類部件生產(chǎn)制造技術(shù)成熟，另一方面鋁合金存在成本、生產(chǎn)工藝等方面的限制，因此鋁合金材料的應(yīng)用范圍并不廣泛，由于簧下（底盤、懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)、車輪等）質(zhì)量減重性價(jià)比高于簧上質(zhì)量（車身等），同時(shí)考慮到鋁合金散熱等性能，傳統(tǒng)燃油車中鋁合金材料主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、車輪、傳動(dòng)系統(tǒng)，至于車身與其他底盤系統(tǒng)的輕量化部件，在中高端的豪華車品牌中滲透率更高。但由于國(guó)家對(duì)汽車輕量化的要求，疊加汽車生產(chǎn)過程中成本的考慮，在此背景下，對(duì)鋼材的使用呈負(fù)反饋，對(duì)鋁的使用呈正反饋。

傳統(tǒng)燃油車輕量化有利于提高動(dòng)力性能、減少燃料消耗、降低排氣污染。同時(shí)，輕量化還有利于增加新能源車?yán)m(xù)航里程、降低電池成本等。近年來，汽車輕量化已經(jīng)逐漸成為汽車行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。在此背景下，鋁合金具備密度?。s為鋼鐵的1/3）、可回收性強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)、易加工成型等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為輕量化過程中的首選材料。

傳統(tǒng)燃油車單車用鋁量方面，根據(jù)國(guó)際鋁業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)汽車工業(yè)用鋁量評(píng)估報(bào)告（2016-2030）》，2018年國(guó)內(nèi)乘用車與商用車單車用鋁量分別為119.7千克、99.3千克。伴隨汽車輕量化進(jìn)程的加快，該報(bào)告預(yù)測(cè)到2030年二者將分別達(dá)到242.2千克、253.2千克，較2018年分別增長(zhǎng)102％、155％。用鋁總量方面，2018年國(guó)內(nèi)汽車用鋁量386萬噸，其中變形鋁合金290萬噸（約占75%），該報(bào)告預(yù)測(cè)到2030年國(guó)內(nèi)汽車用鋁量將達(dá)到1070萬噸，年均復(fù)合增速達(dá)到8.9％。假設(shè)鑄造鋁合金始終占比維持75%，則2018-2030年間國(guó)內(nèi)車用鑄造鋁合金需求增量預(yù)計(jì)將達(dá)到513萬噸。

新能源車的部件中，底盤和懸架、車輪和制動(dòng)、電池、車身密合等系統(tǒng)中對(duì)鋁的消耗拉動(dòng)較大。電動(dòng)車不同部件滲透率差異較大，底盤和懸架鋁用量提升空間較大。目前電動(dòng)車電池系統(tǒng)、換熱器等部件鋁滲透率已基本達(dá)到100%，但占車身比重較大的底盤和懸架、車身結(jié)構(gòu)件等部分鋁滲透率仍較低，據(jù)國(guó)際鋁業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2018~2025年電動(dòng)車底盤和懸架、車身結(jié)構(gòu)件鋁用量CAGR分別為19.1%、9.3%。

3、鎳

除極少量以鎳合金的形式用于汽車車架制造，傳統(tǒng)燃油車和非三元電池的新能源車對(duì)鎳金屬幾乎沒有需求，新能源車對(duì)鎳金屬的需求主要體現(xiàn)在新能源車使用三元電池，使用量增加的原因主要是三元電池高鎳化的發(fā)展?；?025年新能源車1900萬輛對(duì)應(yīng)三元裝機(jī)量以及不同三元電池占比的假設(shè)（單Kwh用量的NCM523/622/811電池對(duì)應(yīng)鎳用量0.58kg、0.68kg和0.8kg），三元電池新能源車單車耗鎳約50千克，預(yù)計(jì)2021-2025年動(dòng)力電池領(lǐng)域用鎳增長(zhǎng)迅速，2025年用量有望超過50萬噸，占全球鎳消費(fèi)量20%以上。

三元電池單車用量邊際增量在近兩年開始，高鎳化是指提升三元材料中鎳的含量，從而提升能量密度，并通過降鈷降低原材料成本。隨著三元電池高鎳化的持續(xù)，越高系的正級(jí)材料鎳含量更高，單位瓦時(shí)能量密度對(duì)應(yīng)的鎳含量也更高，未來這個(gè)三元電池高鎳化發(fā)展還有相當(dāng)大的空間，且具有重要的意義。鈷的作用在于穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)，提升循環(huán)與倍率性能，價(jià)格波動(dòng)較大，錳具有良好的電化學(xué)惰性，起到降低材料成本、提高材料安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用，鎳是鋰電材料重要活性物質(zhì)，摻鎳比例提高可提升正極材料能量密度。

目前國(guó)內(nèi)三元前驅(qū)體NCM811和NCA占比從2015年7.8%提升至32.7%，年均市占率提升約6.3%。2021年國(guó)內(nèi)高鎳材料（811及NCA型）總產(chǎn)量達(dá)到15.23萬噸，同比增長(zhǎng)222.4%。從結(jié)構(gòu)上看，5系三元材料盡管占據(jù)主流地位，全年市占率已下滑至47.7%，反觀高鎳材料（811型及NCA）占比提升明顯，達(dá)到38.3%。

2021年磷酸鐵鋰電池（LFP電池）裝機(jī)量占比首次超過三元材料電池，但將時(shí)間維度拉長(zhǎng)來看，在2016年至2022年期間，三元電池和磷酸鐵鋰電池是互相替代的過程。當(dāng)政策推動(dòng)要求這個(gè)能量密度要上升時(shí)，三元電池的用量也會(huì)隨之有一定的上升。近期三元電池的占比下降比較快，主要是因?yàn)樵牧铣杀径说膲毫^大，磷酸鐵鋰電池的成本其實(shí)相較于三元電池來說有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因而短期內(nèi)發(fā)生了快速的替代。整體來說，未來動(dòng)力電池會(huì)隨著新能源車的發(fā)展會(huì)有非常明顯的進(jìn)步，三元電池并不是真正的發(fā)展放緩、下行甚至消失，后續(xù)隨著原料成本的下降及對(duì)能量密度要求的提高，疊加三元電池技術(shù)的突破，使得安全性得到更高的保障，預(yù)計(jì)其占比會(huì)發(fā)生較為明顯的回轉(zhuǎn)。

4、不銹鋼

在汽車行業(yè)中不銹鋼主要應(yīng)用于汽車排氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、燃油箱和裝飾用零部件。其中排氣系統(tǒng)的不銹鋼用量達(dá)到整車不銹鋼用量的一半以上，同時(shí)不銹鋼作為一種輕型材料，在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用：

l 汽車排氣系統(tǒng)：排氣系統(tǒng)是汽車不銹鋼應(yīng)用最多的部件，多采用鐵素體型和奧氏體型，如409L、436L，形狀主要為管材?？紤]到實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，歐美國(guó)家汽車的排氣系統(tǒng)常選用0Cr11Ti型鐵素體不銹鋼，日本基本上是采用13Cr至17Cr鐵素體不銹鋼及其改進(jìn)型；

l 汽車燃油箱：用不銹鋼材料制造的燃油箱除了沒有燃油滲漏的危險(xiǎn)，且具有卓越的耐腐蝕性和良好的成形性能，并可以省去或簡(jiǎn)化涂裝過程，而且易于回收。常用的不銹鋼材料有304L、JFE-SX1等；

l 汽車車架：不銹鋼車架可使汽車抗撞擊性能好、重量輕、安全可靠性高且壽命長(zhǎng)，還可以完全回收利用。常用的材料有409L、3Cr12、304L等都是常用的不銹鋼材料鋼種；

l 汽車不銹鋼零部件：主要有不銹鋼密封圈和熱交換器，密封圈一般采用301不銹鋼，熱交換器一般使用SUS304、SUS430和SUS409L等不銹鋼材料；在部分零部件上也使用Cr-Ni奧氏體不銹鋼；0Cr17、0Cr18Ni9用于油冷卻器板式換熱器；0Cr17一般可用于頭燈護(hù)圈、大型客車扶手、安全欄桿等；

l 汽車裝飾用不銹鋼：小型汽車上使用不銹鋼嵌條、天線、車輪蓋等，在大型客車、車輛的扶手、安全欄桿、吊手桿上也采用不銹鋼。為了降低成本，后視鏡主要采用SUS430J1L系不銹鋼，部分高級(jí)轎車的后視鏡采用SUS436J1L系不銹鋼；汽車雨刷多采用SUS430、SUS304、SUS301等；頭燈護(hù)圈采用SUS430等鋼種。汽車上的安全裝置也經(jīng)常使用不銹鋼材料。例如安全帶緊線器采用SUS301不銹鋼材料，安全氣囊的傳感器和增壓泵主要使用SUS304和SUS304L不銹鋼材料，ABS感應(yīng)環(huán)采用SUS434、SUS444等鋼種；

l 汽車車架或汽車整體外殼：由含11%至12%Cr的不銹鋼制造的汽車車架或汽車整體外殼，常用的牌號(hào)有00Cr11Ti、0Cr11Ni4Ti、00Cr12NiTi等。

此外，不銹鋼在汽車的使用中，也有防腐的作用。不銹鋼概述近年來,隨著對(duì)汽車零部件耐腐蝕性要求的日益提高、排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，《汽車禁用物質(zhì)求》標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)及汽車零件用鋼板高強(qiáng)塑積、優(yōu)良安全性、優(yōu)良耐腐蝕性等材料應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，具有優(yōu)良耐熱、耐腐蝕性、高強(qiáng)塑積等特點(diǎn)的奧氏體不銹鋼及具有優(yōu)良耐熱、耐腐蝕性、成相對(duì)較低的鐵素體不銹鋼材料在傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)品的使用范圍有所增大。

盡管不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性，且汽車車身也要求具有較好的抗腐蝕性，但是目前不銹鋼在傳統(tǒng)燃油車車身上的應(yīng)用還較少。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：

l 目前的抗腐蝕性技術(shù)足夠達(dá)到OEM要求，無需不銹鋼。目前汽車制造中可以起到防銹作用的方法有很多，比如：常用的鍍鋅鋼板、車身表面的噴涂工藝等都具有較好的防銹效果；空腔注蠟還可以實(shí)現(xiàn)車身內(nèi)部的防銹；

l 不銹鋼造車成本太高，一般是鍍鋅鋼板的3倍，這是限制其在車身中應(yīng)用的主要因素；

l 不銹鋼的密度是7.64-8g/cm?，將近是鋁合金的3倍，與汽車鋼板相比也沒有優(yōu)勢(shì)。因此，不銹鋼的應(yīng)用不利于車身輕量化；

l 不銹鋼的強(qiáng)度不足。304不銹鋼的強(qiáng)度在205-400MPa，對(duì)于A柱、B柱這種安全件來說，強(qiáng)度無法滿足。此外，由于拉伸強(qiáng)度的限制，不銹鋼不適合沖壓成型。

總體來看，不銹鋼相較于其他金屬，在汽車行業(yè)發(fā)展及新能源車替代傳統(tǒng)燃油車的過程中呈負(fù)反饋。由于新能源車不再有排氣系統(tǒng)的安裝需求，即不再需要安裝排氣鋼管，因此對(duì)不銹鋼的需求存在明顯下降。反映到單車的用量，目前傳統(tǒng)燃油車單車用量約為24至30kg，新能源車的用量將驟減一半以上，大約為8至10k，因此不銹鋼在汽車行業(yè)的應(yīng)用將面臨一定邊際需求減量的風(fēng)險(xiǎn)從2020年到2022年預(yù)期來看，汽車行業(yè)整體銷量增加，新能源車銷量也在增加，但是不銹鋼的用量幾乎沒有增量，后續(xù)預(yù)計(jì)還將繼續(xù)擠壓傳統(tǒng)燃油車的不銹鋼用量，甚至不排除出現(xiàn)減量的情況。

5、鋅

在汽車行業(yè)中鋅最主要的應(yīng)用是防腐作用的鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板是一種涂有一定厚度的鋅以提高耐蝕性的鋼板。從上世紀(jì)70年代開始，車身鋼板開始鍍鋅。組裝時(shí)，為提高車體耐腐蝕性，將鍍鋅表面置于車內(nèi)，而將非鍍鋅表面置于車外噴漆。隨著汽車對(duì)耐蝕性要求的不斷提高，鍍鋅鋼板的重量不斷增加，鍍鋅層也有了雙層鍍鋅鋼板。但是增加鍍鋅重量也會(huì)大大增加鍍鋅的電耗，導(dǎo)致材料成本增加。因此，在20世紀(jì)70年代末，出現(xiàn)了一種由熱鍍鋅工藝生產(chǎn)的鍍鋅鋼板，稱為熱鍍鋅鋼板。目前，鍍鋅鋼板已廣泛應(yīng)用于汽車上，鍍鋅鋼板厚度為0.5至3.0mm,其中車身覆蓋層多采用0.6至0.8mm厚的鍍鋅鋼板。由于不銹鋼在防腐過程中用量較少，所以鍍鋅鋼板的被不銹鋼替代的可能性不強(qiáng)。

我國(guó)汽車用鍍鋅鋼板占比在50%左右，從世界范圍看鍍鋅汽車板的應(yīng)用量已經(jīng)占到汽車板總量的75-100%，較為高檔的車型全部采用鍍鋅板。當(dāng)下國(guó)外通行的防腐要求是5年不腐蝕，10年不穿孔，歐洲最高的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)提升到12年。我國(guó)尚且沒有官方防腐標(biāo)準(zhǔn)。因此在沒有規(guī)范的約束之下，國(guó)產(chǎn)汽車品牌鍍鋅板使用率較低。

總體來看，由于輕量化需要鋁的大范圍替代，無論傳統(tǒng)燃油車還是新能源車，鋼材的用量必然會(huì)有所萎縮。由于被鋁以及一些其他金屬所替代，進(jìn)而導(dǎo)致鍍鋅鋼板的用量也明顯減少，甚至面臨部分減量。

同時(shí)，鋅有一部分將投入到鋅空氣電池的使用。鋅空氣電池是通過大氣中的氧氣和鋅之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力的電池，并被認(rèn)為是替代鋰離子電池的新一代電動(dòng)汽車的候選者。理論上它們滿足了下一代二次電池的所有要求，比如，能量密度高、爆炸風(fēng)險(xiǎn)低、環(huán)保、不排放污染物、材料成本低（鋅和空氣，很容易從自然界獲得）。但是目前鋅空氣電池的發(fā)展還處在研究的初期，三元電池以及磷酸鐵鋰電池的廣泛應(yīng)用是歷經(jīng)非常長(zhǎng)的時(shí)間，鋅空氣電池能否落地還有待考究。