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“高镍时代来临,氢氧化锂起飞 ”— 电池级氢氧化锂研究

2020-09-17 22:51:32
 2020-2025年,欧美新能源汽车市场将崛起,并将引领全球车载动力电池进入高镍三元时代。由于高镍三元材料的影响,  
 

 

报告结论

 

 

 

 

 

 

02

1.     背景介绍

1.1 氢氧化锂和碳酸锂

单水氢氧化锂是一种强腐蚀性的白色晶体粉末,传统应用领域主要是锂基润滑脂、玻璃陶瓷及石油化工,但伴随全球高镍锂电池需求的升温,电池材料已成为全球氢氧化锂市场的核心驱动力。

 碳酸锂和氢氧化锂类似,都是锂盐,二者都是生产锂电池正极材料的锂源,处于锂产业链的中游冶炼加工环节。不同的是氢氧化锂具有强腐蚀性,属于危险化学品,生产难度高于碳酸锂。目前碳酸锂主要用于生产磷酸铁锂和三元材料中的中低镍正极材料上(NCM 111、523 以及部分 622),而氢氧化锂主要用于生产三元材料中的高镍正极材料(部分NCM622,全部的 NCM811、90505 以及 NCA)。

1.2 锂资源的赋存和获取

锂在地壳中的含量约为0.0065%,丰度排名27,但从含量来看,并不稀有,之所以被称为“稀有金属”,是由于受限于目前的技术水平,提纯难度大,大量的锂矿物不具有开发价值,比如海水中的锂(海水中的锂储量约为2600亿吨),浓度极低,难以提取。

锂既可以固体矿物资源状态存在,也可以液体矿床资源状态存在。液体锂矿是指卤水型锂矿床,主要赋存于盐湖卤水、海水、油田卤水和井卤水中。锂资源的获取方式有矿石提锂和盐湖提锂。矿石提锂又分为锂辉石提锂和锂云母提锂两种。

锂辉石,含Li2O5.8%~8.1%,原矿的平均品位在1.02-2%,精矿一般品位在5%以上,属于优质锂源,常用硫酸法和硫酸盐法生产碳酸锂。

锂云母,含Li2O3.2%~6.45%,低于锂辉石。一般采用氯化焙烧法生产氯化锂。

锂辉石资源主要分布在国外,我国主要是锂云母矿,江西宜春的锂云母矿伴生有铌、钽、铷、铯等稀有矿产。

盐湖锂,常用蒸发沉淀法、吸附法生产碳酸锂。吸附法是较好的方法,此方法的关键在于选取选择性高、吸附容量大、材料稳定性高的吸附材料。煅烧法主要针对镁锂比高的卤水,在中温下煅烧部分物质分解,氯化锂溶解在溶液中,通过浸取工序等将杂质除去,得到碳酸锂。

据测算,锂辉石提锂成本约6万元/吨(一般8吨锂精矿可生产1吨碳酸锂);锂云母提锂成本约为5万元/吨,具备一定的成本优势但是目前尚未大规模量产;盐湖提锂成本约为3万元/吨,成本优势明显,但受制于技术能力和恶劣的地理条件,尚未大规模开展,暂时无法体现出竞争优势。

2.     行业周期

2.1 氢氧化锂替代碳酸锂成为锂需求的主力增量

在将锂盐与三元前驱体颗粒混合烧结时,需要锂盐呈熔融态才能使原料均匀混合。其中,高镍三元材料的烧结温度不宜过高。无水氢氧化锂的熔点约为 462℃,单水氢氧化锂的熔点约为 470℃,而碳酸锂的熔点高达 723℃。因此,生产高镍三元材料从性能要求上只能使用氢氧化锂作为锂源,而生产中低镍三元材料和磷酸铁锂等可以使用廉价的碳酸锂作为锂源。

表1. 6系及以上三元需要采用氢氧化锂作为锂源

数据来源:公开资料整理

表2.  2017-2025年各类三元正极材料占比预测

数据来源:公开资料整理

图1. 2019-2025 各类型电池正极材料占比预测

数据来源:Roskill,西南证券整理

图2. 预计2022年锂电池对于氢氧化锂的需求量将超过碳酸锂

资料来源: 各公司公告,五矿证券研究所测算

据Roskill 推算,NCM811 的占比将从2019 年的2.1%提升至2025 年的27.4%。2020 年氢氧化锂需求增幅高达 71% ,是氢氧化锂的需求爆发元年;2020-2025 CAGR 为40%,预计2022年,氢氧化锂将会取代碳酸锂,成为锂需求的主力增量。

 

 

 

 

 

 

             

 

 

 

 

 

 

4.     现有产能和需求缺口

2019年全球单水氢氧化锂的设计产能总计20.4万吨,其中中国设计产能14.4万吨,海外为6万吨。与2025年的59.27万吨需求相比,存在38.87万吨的缺口。预计至2025年,全球单水氢氧化锂产能将大幅增长至59.9万吨,其中,中国产能预计将增长至34.0万吨,海外预计将增长至25.9万吨。到2023年之前,氢氧化锂的供应都将处于紧张状态。

 

全球产业链分析

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    

 

 

                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

        

 

 

 

 

 

资料来源: Benchmark Mineral Intelligence ,五矿证券研究所

当前锂盐价格低迷,但未来氢氧化锂将引领价格的修复。2020年锂产品价格大概率见底回升。结合供需以及成本,2020年锂上游现有的项目停减产具有持续性,新项目形成有效供给较少,锂供给压力减轻;需求恢复增长,锂行业供大于求的格局将有显著改善,见底回升。

图17. 2015-2019年碳酸锂、氢氧化锂价格回顾,以及对2020-2021年的价格展望

资料来源: Fastmarkets, 五矿证券研究所

2.2 全球锂资源的地理分布及供给

图18. 全球锂资源分布情况

资料来源:USGS,国金证券研究所整理

根据USGS数据,全球锂资源主要分布在南美(尤其智利与阿根廷)、澳大利亚和中国。盐湖锂资源主要分布于南美的“锂三角”地区——阿根廷、智利和玻利维亚三国交界处的盐湖以及中国西部盐湖,矿石锂资源主要分布于澳大利亚、北美以及中国。

从全球产量及占比来说,澳大利亚、智利、阿根廷产量占居前三,分别达到40%、33%以及16%。中国固体锂辉石矿主要分布在四川阿坝藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州,另外新疆、福建和山西也有少量分布。由于四川锂辉石矿地处少数民族聚居高海拔地区,有一定开发难度。由于锂在新能源时代扮演着重要的角色,甚至被称为“白色石油”,因此锂资源的获取极有可能受到地缘政治的影响。

2.3 全球锂业主要供应商

图19. 全球锂资源市场格局

资料来源:公司公告、国金证券研究所

2016年之前全球格局为“三湖一矿”,即雅宝ALB(Rockwood)、智利矿业化工SQM、富美实FMC以及泰利森锂业Talison。2016年产量折合碳酸锂约为19万吨,其中“三湖一矿”产量占比达到84%,处于严重的寡头垄断局面。此后,Orocobre投产超过1万吨,占比达到6%,演变为“四湖一矿”的格局,2017年新增了Galaxy Resource与RIM,进而形成“四湖三矿”的格局。

表11. 全球主要锂资源项目资源禀赋

资料来源:2017年LPI公司报告,Neomatal投资者报告,国金证券研究所

(1)国际供应商三巨头

智利矿业化工SQM,是全球老牌锂生产商之一,盐湖与矿石氢氧化锂齐头并进,产量过半供应韩国。所拥有的智利Atacama盐湖资源禀赋优越,成本优势显著。SQM在电池级氢氧化锂领域的技术实力还需要进一步加强。SQM计划在智利盐湖的氢氧化锂一期扩能,从6000吨/年扩大至1.35万吨/年已在2018年完成,计划2021年进一步扩至2.95万吨/年。SQM还通过西澳Mt Holland锂矿(50%股权)切入矿石提锂,携手澳洲Wesfarmers,规划配套年产氢氧化锂4.5万吨。

美国雅宝ALB(Albemarle),具备盐湖+矿石两套氢氧化锂生产体系,但未来电池级氢氧化锂的产品供应、产能扩张将主要来自矿石体系。当前雅宝在全球的氢氧化锂产能合计达到4万吨/年,计划在2024年大幅扩能至14万吨/年。资源优势,拥有智利Atacama盐湖、西澳格林布什Greenbush Talison锂矿(49%参股)、美国Silver Peak盐湖、西澳Wodgina锂矿(60%控股)。

美国Livent,是由FMC(富美实公司)在2018年分拆出来独自上市专门从事锂材料科学业务的公司。Livent是全球盐湖提锂的先驱,率先采用选择性吸附工艺,旗下拥有阿根廷Hombre Muerto盐湖,在此生产碳酸锂,然后在美国、中国苛化生产氢氧化锂。当前,Livent在美国、中国具备单水氢氧化锂2.5万吨,2020年底,增加到2.8万吨/年(美国、中国各1.4万吨),规划产能5.5万吨。

(2)中资锂业巨头

赣锋锂业(002460):赣锋的氢氧化锂系列产品主要由矿石体系生产,2018年电池级氢氧化锂的设计产能从8000吨/年扩大至3.1万吨/年,在建的马洪三期投产后将再新增5万吨/年,技术积淀深厚、产品品类齐全、上游资源持续强化和丰富;已成为特斯拉、宝马、LG Chem等全球蓝筹客户的核心供应商。赣锋与LG化学签订的《供货合同》约定自2019年1月1日起至2022年12月31日,向LG Chem销售氢氧化锂产品共计4.76万吨。在澳大利亚、阿根廷、墨西哥、爱尔兰和中国青海、江西等地掌控锂矿资源,保障优势锂原材料供应。

天齐锂业(002466):氢氧化锂关键在于西澳奎纳纳工厂。天齐的锂盐主要来自矿石体系,西澳Talison提供了优质、低成本的上游锂精矿保障。(Talison的锂精矿只销售给天齐锂业和雅保两个股东)。公司旗下四川射洪基地的年产5000吨氢氧化锂产线已基本满产,2018年实际产量约3600吨。后续氢氧化锂的产量将主要取决西澳奎纳纳工厂,一期2.4万吨在2019年试车,二期2.4万吨正在建设中。天齐19年与LG、Northvolt就氢氧化锂签订长期供货协仪。

天齐锂业间接公司拥有目前世界上正开采的储量最大、品质最好的锂辉石矿西澳Greenbushes矿,拥有四川雅江县措拉锂辉石矿和西藏日喀则紮布耶盐湖(参股20%)两项锂资源储备。

2019年,由于高杠杆并购SQM股权(购买新增并购贷款35亿美元)以及行业下行周期、国内新能源车补贴退坡等多重影响,天齐锂业全年巨亏59.83亿元,同时还面临巨大的债务危机。

(3)其它中国企业

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


数据来源:公开资料整理

图27. 中国811三元材料需求量占比逐年增加

数据来源:GGII,安信证券研究中心预测

3.3 市场格局:日韩是主力,中国企业快速赶上

2019 年中国氢氧化锂产销7.5万吨,出口4.87万吨,占65%。其中向日韩出口氢氧化锂4.68万吨,占合计出口量的96%。由于日韩相对较早进入811量产,因此占据了氢氧化锂的主力市场。从2020年起,随着容百等中国的企业的崛起,中国市场的需求将会快速增长。

 

风险提示

 

 

 

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