目前鋰離子電池的生產材料主要分為四個部分:正極材料、負極材料、電解液、隔膜,四大材料成本占鋰電池總成本比例分別為35%~55%、10%、10%、7%~15%,四大材料中正極材料和隔膜技術壁壘較高。在鋰電池市場需求不斷擴張的刺激下,四大材料保持高速增長,國產率也不斷提升,2017年負極材料、電解液的國產化率超過98%,正極材料國產化率92%,隔膜國產化率最低為90%。隔膜是四大材料中毛利率最高的產品,毛利率最高接近60%。
1、三元材料異軍突起
鋰離子電池的正極材料是鋰離子電池的核心。正極材料在鋰離子電池充放電工作中,提供大量自由脫嵌的鋰離子,其性能直接影響著鋰離子電池的工作電壓、比能量和循環壽命等電化學性能,正極材料的成本也直接決定電池的成本高低。據GGII調研數據顯示,2017年我國正極材料總產值達417.1億元,同比增長95.1%;總產量為20.8萬噸,同比增長29.53%。其中,三元材料產量8.6萬噸,同比增幅58.6%;磷酸鐵鋰材料產量5.8萬噸,同比增長基本持平,只有1.75%。正極材料市場規模的迅速增長得益于三元材料市場需求的擴大。新能源汽車新的補貼政策與能量密度掛鉤,使得三元電池成為動力電池的主要發展路線,刺激上游三元材料企業紛紛擴大生產。
從正極材料生產企業各自所占的市場份額來看,行業龍頭企業市場優勢并不明顯,目前整個行業競爭激烈,具備高質量的產品生產能力是企業在激烈競爭中獲勝的關鍵。
2、正極材料構成
磷酸鐵鋰正極材料的原材料主要有碳酸鋰、草酸亞鐵、氧化鐵紅、磷酸鐵等,其中碳酸鋰占比接近30%。三元材料主要包括鎳、鈷、錳、鋰四種金屬,鎳鈷錳三種元素的比例并不固定,可以通過改變三種元素的比例來改善電池的性能,目前三元動力電池的鎳鈷錳配比主要為1:1:1,隨著高鎳三元電池
的發展,鎳的比例會逐步提高,鈷的使用量會減少。
2.1鋰資源
鋰在世界上的儲量較為豐富,在地殼中的含量約為0.0065%,已知的含鋰礦物有150多種,主要以鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、磷鋁石礦等形式存在。根據美國地址調查局2015年發布的數據,全球鋰資源儲量約為1350萬噸,探明儲量約為3978萬噸。鋰的應用領域主要有鋰電池、潤滑脂、玻璃陶瓷、醫藥、有機合成等,其中鋰電池領域占比最大,2015年我國鋰電池領域耗鋰量占比51%。鋰礦石開采廠家主要向電池正極材料生產廠家提供電池級碳酸鋰或氫氧化鋰作為其原材料,據估算,目前電動汽車動力電池每KWH總體消耗帶動碳酸鋰0.7-1kg,1GWH動力鋰電池約需要700-1000噸碳酸鋰。碳酸鋰主要由礦產資源提煉而成,在自然界中儲量有限,具有極強的地域性和稀缺性,屬于稀缺資源,因此在新能源汽車產業鏈中,碳酸鋰資源的戰略重要性顯得尤為突出。
據興業證券研究所估算,正極材料中鋰鹽占電池價格比例在4.5%-8.5%之間,三元材料鋰鹽占比最高。2018年春節前,由于下游電池企業去庫存,需求減弱,鋰價下行,除部分鹽湖企業因季節因素停產外,國內大多礦石提鋰企業基本保持生產,然而春節后鋰鹽需求旺盛,市場呈現供不應求狀態,鋰價回升。2月23日,四川電池級碳酸鋰報價為16.5萬元/噸,上漲5000元,氫氧化鋰報價15.3萬元/噸,上漲3000元。
碳酸鋰等鋰鹽的制備主要是以鋰礦石為原料,加入硫酸、石灰或者氯化物進行燒結,然后通過溶解、過濾提純等工序,最終獲得成品。當前金屬鋰的提煉有兩種技術手段:礦石提鋰和鹽湖提鋰。礦石提鋰分為鋰輝石提鋰和鋰云母提鋰兩種。鋰輝石含鋰豐富、品質較高,主要來自國外,我國鋰輝石礦品質不高、儲量也不豐富,主要分布在甘孜州和阿壩州。宜春地區是鋰云母的主要生產基地。鹽湖提鋰是利用高原富含鎂鋰的鹵水,采取物理化學方法提煉出鋰,成本較低,但是存在較高的技術水平和地理條件限制。我國鹽湖主要分布在青藏地區,鹽湖鎂鋰比高、鋰濃度低,受天氣、能源、交通等因素影響,鹽湖實際產量不確定性高,目前我國鹽湖提鋰產量約占全球鹽湖提鋰產量的10%,預計該占比將長期維持低位。盡管各大鋰企紛紛加快擴產、合作步伐,但由于工藝技術、產品質量等多重不穩定因素的存在,實際產出將有限,考慮到需求快速增長,我國碳酸鋰市場預計維持緊平衡格局,高端鋰鹽產品則可能出現結構性短缺,預計2018年碳酸鋰價格高位震蕩,保持在13.5-16 萬元/噸區間。
2.2鎳資源
鋰礦石開采廠家主要向電池正極材料生產廠家提供電池級碳酸鋰或氫氧化鋰作為其原材料。鎳在三元材料中的作用是提高材料的體積能量密度。鎳的全球儲量十分豐富,據美國地質調查局2015年發布的數據顯示,全球探明鎳基礎儲量約8100萬噸,資源總量14800萬噸,基礎儲量的約60%為紅土鎳礦,約40%為硫化鎳礦,紅土型礦主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亞、印尼、菲律賓、緬甸、越南、巴西等國,硫化物型礦主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞、中國和南非等國。我國鎳儲量300萬噸,主要分布在西北、西南和東北等地,保有儲量占全國總儲量的比例分別為76.8%、12.1%、4.9%,就各省(區)來看,甘肅儲量最多,占全國鎳礦總儲量的62%,其中金昌的鎳產提煉規模居全球第二位。
從鎳的使用來看,鎳主要應用領域有不銹鋼、合金鑄造、電鍍、電池等,其中不銹鋼在鎳的消費中占據主導地位,國內約80%的鎳用于不銹鋼生產,電池領域的鎳消費僅占5%。據統計,2017年,我國鎳消費量共116萬噸,按照5%的電池消費占比計算,2017年我國電池用鎳僅5.8萬噸。隨著高鎳電池不斷發展,未來電池用鎳需求將會增加,預計到2020年,電池用鎳占鎳總消費量的比例將升至8%,對鎳資源的供求結構影響依然不大。
2.3鈷資源
鈷也是三元材料里用量較多的金屬,在三元材料中,鈷的作用在于可以穩定材料的層狀結構,而且可以提高材料的循環和倍率性能,但過高的鈷含量會導致實際容量降低。鈷礦被開采后,通過鈷精煉企業生成硫酸鈷,再供應給下游作為三元電池正極原材料。據估算,1噸鈷酸鋰中鈷的含量達到0.61噸。鈷是非常稀缺的資源,我國鈷的對外依存度非常高,達到97%。據美國地質調查局統計,目前全球鈷儲量約700萬噸且分布集中,剛果(金)、澳大利亞、古巴三國的鈷儲量占全球總儲量68%。2017年全球鈷產出中,剛果(金)占比55%。我國鈷的探明儲量大概是8萬噸,僅占全世界探明儲量的1.1%,主要分布在甘肅、山東、云南、河北、青海、山西等6省。我國鈷礦獨立礦床極少,主要伴生于鐵、鎳、銅等礦產中,單一鈷礦儲量只占全國鈷礦總儲量2%左右,且品味較低開采難度大。就行業競爭而言,鈷的行業集中度非常高,有限的礦產資源掌握在少數幾家公司手中,僅嘉能可、洛陽鉬業、Sherritt和Vale四家公司在2016年控制了將近60%的全球礦山鈷產量。從國內來看,格林美、華友鈷業、金川集團三家占據了鈷市場半壁江山。16年四季度以來,鈷價不斷攀升,但鈷產品的供應仍非常緊張,寡頭控制使得出貨量及定價權在礦端。
從需求端來看,電池行業目前是鈷最大的需求端。2017年,我國鈷的消費量不足6萬噸,其中電池行業用鈷4.8萬噸,在4.8萬噸的電池用鈷中,3C電池用鈷占比84%,動力電池用鈷占比16%。隨著三元電池成為新能源汽車電池的主流路線,鈷作為三元電池核心材料之一,需求量也會隨之增加。CRU估計到2020年全球新能源汽車三元電池對鈷需求將達到3.56萬噸金屬當量,相比2015年增長10倍,整個鈷的需求量將達到15萬噸左右。供給彈性低疊加需求高增長,預計價格將持續上行。
2.4錳資源
三元材料中,錳的作用在于降低材料成本、提高材料安全性和結構穩定性,但過高的錳含量會破壞材料的層狀結構,使材料的比容量降低。錳礦被礦產企業開采后,通過濕法冶煉生產高純度硫酸錳,將此供應給下游鋰離子電池企業作為正極原材料。
錳在地殼中大量存在,平均含量約為0.1%,其含量之大在已知元素中排名15位,在重金屬中僅次于鐵而位居第二位。根據美國地質調查局2015年發布的數據,全球錳資源儲量約為5.7億噸,分布不平衡,主要集中在南非、烏克蘭、加蓬、巴西、印度、澳大利亞、中國和墨西哥這幾個國家,其他國家儲量極少。除陸地錳礦資源外,地球大洋底也有極其豐富的錳礦資源,錳結核是其中一種,是錳的重要潛在資源,估計其總儲量在3萬億噸。我國錳儲量約4400萬噸,盡管儲量不低,但我國錳礦資源大部分是低品位的礦產,礦床賦存條件較為復雜,資源勘查與開發存在諸多困難,因此我國產錳礦資源不能滿足國內生產需要,每年需大量進口錳礦石以補不足。
從錳的具體使用領域來看,錳礦石主要應用于錳系鐵合金和電解金屬錳的生產,二者分別占比約59%、23%,除此之外,電解二氧化錳中錳礦石的使用量約占3%,其他類使用量約占15%,動力鋰離子電池所需的硫酸錳歸屬于其他類中,整體占比較小,預計三元鋰離子電池需求的增加并不會導致錳原材料供求結構的改變。
相關新三板掛牌企業
從新三板掛牌企業來看,涉及動力鋰電池正極材料的企業共12家,其中生產磷酸鐵鋰材料的企業有卓能材料、歐賽能源、貝特瑞、安達科技、金鋰科技;生產三元材料的企業有振華新材、天力鋰能、杉杉能源、科捷鋰能、晶石能源;錳酸鋰生產企業僅有一家----中天新能;金川科技的主要產品為鈷金屬及鈷新材料。