清潔能源技術(shù)通常依賴的關(guān)鍵金屬包括鋰、鎳、錳、銅以及稀土金屬。

鋰是一種軟質(zhì)的銀白色金屬，是鋰離子電池的關(guān)鍵成分，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)和電動(dòng)汽車。鋰離子電池是大多數(shù)汽車制造商的首選電池，包括特斯拉、寶馬、福特和日產(chǎn)。鈷是銀灰色金屬，主要是銅和鎳開采的副產(chǎn)品，是鋰離子電池陰極的另一個(gè)重要組成部分，在其他工業(yè)和軍事應(yīng)用中也有多種用途。鎳是電池所需的另一種成分，預(yù)計(jì)在未來電池中所占比例將越來越大。鎳已經(jīng)在其他地方也有廣泛使用，尤其是在不銹鋼生產(chǎn)中，而且鎳礦資源分布在許多不同的國家，這意味著人們對(duì)其供應(yīng)的擔(dān)憂較小。錳也被用于電池，同時(shí)也是鋼鐵工業(yè)的重要成分，在其他領(lǐng)域也被廣泛使用，比如動(dòng)物飼料。銅被用作風(fēng)力發(fā)電的導(dǎo)體，以及一般的電線、馬達(dá)和硬幣。銅和錳都是世界上開發(fā)最廣泛的金屬之一。

稀土金屬，也稱為稀土元素(rare-earth elements ，簡稱REE)，是由17種化學(xué)性質(zhì)相似的元素組成。每一種都有其獨(dú)特的特性，成為一系列技術(shù)的重要組成部分，用于包括高效照明、催化轉(zhuǎn)換器到風(fēng)力渦輪機(jī)、電動(dòng)汽車和計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器中使用的磁鐵。其中釹和鐠，合稱為“NdPr”，用于電機(jī)的磁鐵，由于需求和價(jià)格的不斷上漲，特別成為關(guān)注的焦點(diǎn)。美國能源部和歐盟的報(bào)告都將稀土、鈷和其他幾種金屬材料列為關(guān)鍵材料，因?yàn)樗鼈儗?duì)清潔能源的重要性、高供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)和缺乏替代品。還有許多其他金屬在清潔能源生產(chǎn)和低碳技術(shù)中得到了應(yīng)用，例如銦和鎵被用在光伏薄膜的涂層中，也被歐盟的報(bào)告認(rèn)定為關(guān)鍵材料。

世界銀行發(fā)布的一份報(bào)告指出，隨著風(fēng)能、太陽能和電池使用量的增加，數(shù)十種金屬的市場可能會(huì)越來越大。下面的表格來自世界銀行，展示了各種金屬在不同低碳技術(shù)中的應(yīng)用。

在2016年出版的《力量要素》(The Elements of Power)一書中，大衛(wèi)•S•亞伯拉罕(David S Abraham)認(rèn)為， “稀有金屬”(如鈷和稀土元素)目前已成為包括清潔能源行業(yè)在內(nèi)的世界現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，世界正迅速變得像依賴石油一樣依賴這些金屬。

這些金屬的蘊(yùn)藏量有多大?

世界銀行的報(bào)告稱，在低碳的未來，對(duì)多種廉價(jià)金屬和貴金屬的需求將十分強(qiáng)勁。除了常見的鈷、鋰和稀土元素嫌疑犯外，還包括鋁、銀、鋼、鎳、鉛和鋅。我們有理由預(yù)計(jì)，所有低碳能源系統(tǒng)都有可能比高碳系統(tǒng)更高的金屬密度。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)2017年的一份報(bào)告也有類似的發(fā)現(xiàn)，到2050年溫升不超過2攝氏度的情景下，低碳技術(shù)將需要6億多噸的金屬資源。鈷

美國地質(zhì)勘探局估計(jì)2017年鈷產(chǎn)量為11萬噸，探明儲(chǔ)量為710萬噸。這意味著利用現(xiàn)有儲(chǔ)量，目前的開采可以持續(xù)65年。2016年電池行業(yè)的鈷消耗量約為4.8萬噸，僅占所有產(chǎn)品消耗量9.4萬噸總量的一半以上。鈷的需求在未來幾年有望增長，到2025年可達(dá)每年12.7萬噸。這將意味著，僅電池的鈷需求將超過目前的產(chǎn)量。全球已查明的陸地鈷資源量為2500萬噸，是目前探明儲(chǔ)量的三倍多。鋰

根據(jù)美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)，2017年鋰產(chǎn)量約為4.3萬噸，儲(chǔ)量為1.6億噸。這意味著，以目前的速度開采，目前的儲(chǔ)量可以持續(xù)372年。然而，由于鋰在電池中的應(yīng)用，鋰的需求預(yù)計(jì)也將迅速增長。到2025年電動(dòng)車、電動(dòng)自行車和儲(chǔ)能設(shè)備將占鋰需求的58%，高于2015年的15%。到2025年總需求量將翻兩番。鎳

預(yù)計(jì)未來幾年電池對(duì)鎳的需求也將激增。美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)顯示，2017年全球產(chǎn)量為210萬噸，儲(chǔ)量為7400萬噸。以這種速度，目前的儲(chǔ)量開采可以持續(xù)35年左右，而所有已知的陸地資源則可以持續(xù)70年左右。盡管人們對(duì)鎳短缺的擔(dān)憂低于鋰或鈷，但專家警告稱，為電動(dòng)汽車技術(shù)采購適合的鎳將是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榈?025年大多數(shù)新供應(yīng)將是不適合用于電池的鎳。銅

根據(jù)美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)，2017年大約生產(chǎn)了2千萬噸銅，按這種開采速度，目前的儲(chǔ)量將持續(xù)40年，但還有更多待探明的資源。到2050年，銅需求總量可能會(huì)翻兩番。稀土元素

像釹這樣的稀土元素在地殼中相對(duì)豐富，但含量較低，提取需要從一個(gè)礦床中分離出多種不同的金屬，是困難而又昂貴的過程。據(jù)美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)，2017年全球大約生產(chǎn)了13萬噸稀土氧化物(REO)，而儲(chǔ)量為1.2億噸，可以開采923年。美國地質(zhì)勘探局沒有給出資源的估計(jì)，對(duì)稀土供應(yīng)的擔(dān)憂往往更多地與中國的生產(chǎn)集中度有關(guān)，而不是實(shí)際的稀缺性。低碳科技用金屬從何而來?

剛果民主共和國(DRC)主導(dǎo)著目前鈷的生產(chǎn)，2017年提供了超過一半(58%)的總產(chǎn)量，并且擁有世界已知陸地儲(chǔ)量的一半。俄羅斯、澳大利亞和加拿大也生產(chǎn)鈷，盡管它們各自占世界供應(yīng)量的不到10%。

澳大利亞和智利是目前鋰的主要供應(yīng)國。鋰儲(chǔ)量比鈷略為廣泛，最大的是智利、中國和澳大利亞。智利、阿根廷和玻利維亞組成的所謂“鋰三角”擁有世界上鋰資源的一半。

美國地質(zhì)勘探局的數(shù)據(jù)顯示，到目前為止，中國是稀土的主導(dǎo)力量，供應(yīng)年13萬噸稀土的80%。中國擁有約44萬噸稀土儲(chǔ)量，約為目前已知儲(chǔ)量的三分之一。在稀土元素的加工和供應(yīng)鏈中也占據(jù)主導(dǎo)地位，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)多樣化可能需要幾十年的時(shí)間。