引言
古老的英语谚语说“万事通，无所精”。然而，镍在大量技术提升、绝对智能的应用上，镍适用于上半句。一旦世界经济开始从新冠疫情的肆虐中复苏，本已强劲的镍需求可能会进一步飙升。不锈钢生产已经从2019年的衰退中复苏，美国和欧盟都公布了刺激方案，至少在美国预计需要大量不锈钢，且主要是含镍钢，用于基础设施工程。
图1 由于镍对电动汽车工业和可再生能源的电池储存具有重要意义，最近在冶金新闻中占据了重要地位。但这就是它被炒作的理由吗？从当今的全球市场发展可再生和可循环经济的需要来看，答案是肯定的
电池效应
镍价上涨很大程度上归因于可充电电池需求的飙升。相当长一段时间里，镍一直用于便携式设备使用的锂离子电池（表1和表2）。电动汽车（ev）和储能领域（尤其是风能、太阳能或氢气）对电池的需求也不断增长，很难知道这些市场是否已经足够大到可以影响镍价。
表1 含镍可充电电池种类
表2 锂电池类型
然而，假如目前电池市场仍然是有限的，那么它正在发生彻底而迅速的变化，2018年至2025年间，电动汽车电池对镍的需求将有望增长十倍，到2029年，电池对镍应用的需求可能远远超过不锈钢。此外，制造商正在降低阴极的钴含量，并用更易获得的镍来代替。新的ncm-811就是这种情况（ncm-811的名称来源于阴极由八份镍，钴和锰各一份组成），是一种只有1至3微米宽的单晶电池。
电池制造商面临的困境是镍可以提高能量密度，但会使电池不稳定容易过热。锂离子电池能在不损失能量密度的情况下使其更稳定吗？或者零镍lfp型电池是否会继续开发提升能量密度并可以与锂离子电池相媲美？从长远来看，这些问题对镍行业具有重要影响。
镍价
镍价波动很大，既反映了经济的不确定性，也使终端用户更渴望预测价格。自2019年末以来，镍价飙升、暴跌、再次飙升，此后在每吨1.1万至1.9万美元的区间内下跌。最近的价格从2018年11月的11000美元上升到2019年9月的19690美元，然后急剧下跌，如果不是新冠疫情来袭，无疑会进一步再降到11000美元（2020年3月），然后再涨至19690美元（2021年2月），又降至略高于16000美元的当前水平。
3d效果
“我创造，故我在”应是增材制造（am）也称3d打印的一个好口号。除不锈钢和可充电电池市场，它可能是当前镍行业最重要的驱动力。利用3d打印的新的镍合金正在出现，将具有更好的质量和更高的强度优势，从而实现量身定制，同时避免腐蚀开裂风险。eos提供大量粉末状镍合金，用于3d打印。加州大学圣巴巴拉分校和橡树岭国家实验室正在合作开发一类高强度、无缺陷的3d打印镍基超级合金，其含等量的钴和镍，以及部分铝、铬、钽和钨。3d系统与亨廷顿英格尔工业造船部合作，开发用于粉末床熔合增材制造的3d打印铜镍合金。他们希望可用于铸件、阀门、外壳和支架的制造，从而缩短75%的交付周期。
图2 日产leaf的锂离子电池组
图3 奥地利弗拉肖的特斯拉电动汽车增压器
图4 阿尔法拉瓦尔脱硫系统为开环的船用洗涤器，可处理硫含量大于3.5%的燃料
洗涤塔（scrubber），淡水-碱性添加剂(fresh water-alkaline additive)
气体和水监测(gas and water monitoring)，抽水机（pump）
板式换热器（plate heat exchanger），循环罐（circulation tank）
水过滤装置（water cleaning unit），海水（sea water），污泥池(sludge tank)
其他应用
即使没有用于电动汽车革命，镍在其它领域也有诸多用途。以下是部分应用：
（1）严重腐蚀环境
山特维克公司的新sanicro35超奥合金（含35%镍）弥补了标准双相不锈钢和奥氏体钢种，以及与镍基合金之间的空档。它是高腐蚀环境中换热器无缝管的理想材料，特别是用于海水加热冷却。易焊接，高耐点腐蚀（pren当量值约52），耐应力腐蚀开裂和裂隙腐蚀，可替代6mo、825合金或625合金。
燃煤电厂或船舶的新排放标准要求使用除尘（fgd或烟气脱硫）系统。今年3月，sverdrup steel宣布，它将为波兰一家客户提供31号合金板材。这种应用于fgd系统的材料完全适用于含磷环境，是一种添加氮和铜的镍铬钼不锈钢。sox排放中通常含有柴油、含硫颗粒物，世界水道范围内均要求严格控制在一定水平内，迫使许多船舶安装废气净化系统。洗涤器内有热酸性氯化物溶液，需要使用高耐腐蚀镍合金，如31号合金、c-276或59。船舶航行于高碱度水域时，洗涤器系统可以打开，从而中和酸排放；但在低碱度地区，则有必要运行闭环系统。
（2）低温环境
许多新工业，特别是天然气、液化石油和氢气，需要液化后进行运输和储存。一般来说，沸点越低，越需要高合金强度。不同强度的镍基合金用于氨、丙烷、二氧化碳、乙烯和液化天然气，而奥氏体不锈钢用于氮、氢和氦。
氢价格是影响其广泛应用的障碍之一，其它部分原因是液化点低。含镍奥氏体钢发挥其作用，镍作为氢电解的催化剂可降低成本。（传统工艺中用铂或其他惰性金属作为电解催化剂，因此用镍代替铂或其它金属可节约成本）。例如，浦项大学提出了一种利用镍作为电解催化剂生产氢的方法。斯坦福大学研究了一种更有效的海水电解氢的生产工艺，通过硫化镍顶部的层状氢氧化镍铁作为阳极，并覆盖泡沫镍芯，从而更有效地耐氯化物腐蚀。
千代公司开发了spera制氢系统，在环境温度下，有机化学氢化物（och）以液态甲基环己烷（mch）的形式储存和运输氢。这里镍也被用于催化剂。
（3）风力发电
好几种形式的可再生能源依赖镍。在风力发电方面，镍基合金是理想的高强度、高延展性应用材料。例如，变速箱材料需要热处理后的渗碳钢18crnimo7-6等温淬火球墨铸铁（adi），其中添加镍、钼、铜。热处理的crnimo钢用于发电机、主轴、螺丝和螺柱。
图5 典型的风力发电传动系统
转子毂（rotor hub） 主轴承(main bearing) 主轴(main shaft)
变速箱(gearbox)抱闸(brake) 高速联轴器(high speed coupling)
rtd设备位置(rtd device location) 发电机(generator)
变速箱悬架(gearbox suspension)主框架/底板(main frame/bedplate)
表3 气体沸点
（4）航空航天
众所周知，镍应用于喷气发动机，但比这更引人注目的是太空探索项目的迅速开展，不同形式的镍被用于制造航天器。镍-铜（蒙乃尔合金），一种在氧气中阻燃和耐零下温度的合金，可应用于各种管件、棒材和线材中，以及富氧液化燃料火箭发动机（如blue origin be-4）氧化器侧的涡轮泵中。蓝色起源公司的ox增压泵复杂部件也采用3d打印制造。壳体采用铝合金，水轮机、喷嘴和转子均采用镍铜合金。
图6 风力发电机齿轮箱
图7 美国航空航天局“毅力号”火星探测器外观的艺术创作
今天雄心勃勃的太空项目spacex，计划将人类运送到火星。spacex星际飞船的猛禽火箭发动机是首批由液态甲烷和液态氧提供动力的发动机之一，设计可重复使用1000次。镍是其中一种可选催化剂。718镍铬合金也用于火箭发动机和压力舱，它们可耐受作为推进动力的低至-250℃的液化气体。毫无疑问，进一步的项目将激起更多意想不到的镍的应用机会。例如，用于探索月球和行星表面的探测车，美国宇航局正在开发一种金属丝网轮胎取代以前使用的橡胶或钢，这种轮胎容易弯曲，它由镍钛合金制成。镍钛合金是一种 “形状记忆”金属，可以弹回到原来的形状，而不会变形。
结论
无论在地下、地表或空中，无论环境炎热或寒冷，你离不开镍，你也不想离开镍。
