锂行业专题报告：新能源“锂”所应当.pdf

Table_main 行业研究类模板 深度报告 新能源 报告日期： 2020 年 4 月 10 日 新能源“锂”所应当 锂 行业 专题 报告 行业研究新能源 ： 王鹏 执业证书编号 ： S1230514080002 ： 021-80105904 ： wangpengstocke table_invest 行业评级 新能源汽车产业链 看好 Table_relate 相关报告 新能源汽车行业专题一：特斯拉“鲶鱼”来袭，新能源汽车蓬勃向前 持续 看好钴的逻辑 table_research 报告撰写人： 王鹏 数据支持人： 范宗武 报告导读 全球新能源汽车市场持续扩容以及 高镍三元 动力电池新技术新工艺对 电池级氢氧化锂的 需求持续上升，为锂资源发展带来新动能 。 投资 要点 市场观点 2019 年补贴政策退坡 以及今年年初 全球疫情 的 蔓延 引发市场对新能源汽车 市场 的 未来 发展产生担忧， 而上游的多数动力电池 厂商全年装机量也出现同比下滑状况 -2020 年 1 月和 2 月全国新能源汽车销量和动力电池装机量同比下降均超过 50%。 下游需求低迷以及上游产业链受停工停产影响导致电池级锂材料价格 持续下滑，为锂 行业 的前途蒙上了一层 阴影 。 我们的观点 我们 长期 坚定看好全球新能源汽车市场 ： 首先， 新能源汽车的发展 符合各国政府的能 源安全战略 ； 同时从车企层面看，严苛的排放罚款以及积分政策 意味着发展新能源汽车 是 保持公司长期 盈利 的 根本 。欧美以及日韩在2019 年 和 2020 年初 均在扶持补贴政策 落地 上有超预期进展 ，我国也陆续推出促进汽车消费以及 刺激 新能源汽车产业发展的政策 。 锂电池技术千变万变但对锂需求恒不变 ： 不论是 3C 消费电子电池的钴酸锂 LCO，还是动力电池的磷酸铁锂 LFP/三元锂电 NCM 和 NCA，其根本原理仍是以锂离子在正负极间的 交换为基础 。 锂对不同锂电池技术仍然是不可或缺的基本元素， 同时新型预锂化 /补锂工艺也将为锂需求带来 新 的增量， 长期看好市场未来对锂的需求增长空间 ； 中 短期氢氧化锂将成为产业链新发力点 ： 在高镍三元正极材料的合成生产中，氢氧化锂对比碳酸锂在生产工艺上具有较为明显的优势。而随着高镍三元正极材料 在动力电池领域 的市占率不断提高，我们认为 未来 对电池级氢氧化锂的需求将 持续 提升 ； 同时全球范围 的 动力电池厂商在高镍三元产能扩产上步调一致，为氢氧化锂 的需求 增长 提供 动能 。 投资建议 我们认为未来下游对锂的需求将持续上升，而高镍三元的大量应用将为氢氧化锂带来新一轮扩容。 我们 建议 重点关注 锂资源行业 龙头标 的 赣锋锂业（ 002460.SZ）、 天齐锂业 （ 002466.SZ） 。 风险因素 多方因素至新能源汽车推广不及预期 ；高 镍三 元市场渗透不及预期 。 证券研究报告 投资要点 1、 核心观点 我们认为新能源汽车乃大势所趋，其对锂离子电池的需求 长期为刚需，不论是磷酸铁锂还是三元锂电甚至是未来的固态电池，这些技术路径的根基仍为锂离子电池，因此技术迭代并不影响对上游锂资源的需求。 同时随着高镍三元（特指镍含量比在 6 及以上的如 NCM811 和特斯拉使用的 NCA）经过过去几年的技术攻关终于迎来市场放量，对上游电池级氢氧化锂的需求日益增长（由于高镍三元正极材料只能用氢氧化锂来合成） ，我们认为氢氧化锂将 接过 碳酸锂的接力棒成为上 游锂的 新增长动能来源。 我们 建议 重点关注 锂资源以及锂化合物合成领域 头部厂商： 赣锋锂业 （ 002460.SZ）、天齐锂业（ 002466.SZ） ； 同时又新能源汽车驱动的电池高镍化也给予了氢氧化锂空前的增长空间，上述两个标的均在氢氧化锂产能上有所布局。 2、 市场观点 受 海内外 疫情影响，新能源汽车 的 需求 低迷 。 此次的 疫情 对 企业销量以及整体业绩均会有较大冲击， 整个一、二月份销量均呈现大幅度下跌，而受到复工复产时间表影响导致部分制造业企业无法及时开工，一季度损失或较大 。 国内新能源车市场疲软，海 外疫情控制不利。 去年受 新能 源汽 车补贴退坡以及整体宏观经济增速放缓所导致的汽车市场低迷影响，国内市场出现负增长，而被给予厚望的欧洲市场如今又面临扩散的疫情导致不确定性增强。 CTP +磷酸铁锂，三元电池市场地位遭挑战 。 近期由于新型磷酸铁锂的亮相导致市场对三元锂电池未来的发展前景感到担忧，新型磷酸铁锂在续航里程和安全性上都得到了 极大 的提升 也拉近了二者之间的差距 。 3、 区别于市场的观点 国内疫情已 得到缓解 ， 国家出台政策 刺激 消费 。 我国通过及时有效的科学方法将疫情遏制，同时国家相关部门也已经出台政策刺激疫情之后的汽车消费（购置税等），疫情之后 动力电池下游 需求 将迎来反弹。 欧美新能源汽车放量在即，宏观政策 带动 发展 。 欧美国家 已经 开始发力新能源汽车市场 ，从越来越严苛的碳排放指标到各国不同程度上对新能源汽车的补贴政策 提前落地 均可以看出新能源汽车 的发展乃是大势所趋 。 技术路径不影响对锂需求，三元仍是主要方向 。 磷酸铁锂在低温（冬天）环境中 的表现仍然差强人意，同时高镍三元在续航里程上依然保持着一定的优势，且如果有类似 CTP 这样的技术被应用在高镍三元 上性能也将得到提升。 我们长期看好新能源汽车对高镍三元的需求 ，氢氧化锂需求基本盘仍然稳固。 4、 股价催化剂 目前 各 地 出台 众多 针对汽车的消费优惠政策， 预计 疫情之后 下游 市场将迎来反弹 ， 新能源汽车 产业链需求回暖 。 随着动力电池白名单对外资开放，拥有较为成熟的 高镍产品线（如 LG 6 系三元） 的外资将直接与国内厂商同台竞争，这势必会加速高镍化三元的发展速度 ，从而进一步 对 提升氢氧化锂的需求。 正文目录 1. 锂电池市场需求崛起，对锂需求腾飞 . 5 1.1. 从 3C 消费到汽车，锂电全场景渗透 . 5 1.2. 锂电技术多次迭代，对锂需求恒不变 . 7 2. 新能源汽车核心驱动，锂成新 “石油 ” . 10 2.1. 发力高镍三元正极，氢氧化锂风光无限 . 11 2.2. 政策助力需求回暖，电池产能稳步扩张 . 17 3. 投资建议 . 20 4. 风险提示 . 20 图表目录 图 1：化学电池发展历程一览 . 5 图 2：全球新能源汽车销量（万辆） . 6 图 3：三大汽车市场（中美欧）新 能源汽车销量（万辆） . 6 图 4： 2012 年中国锂离子电池应用市场结构 . 6 图 5： 2018 年中国锂离子电池应用市场结构 . 6 图 6：全球智能手机出货量（百万台） . 7 图 7：全球智能手机平均带电量（ mAh） . 7 图 8：全球可穿戴设备出货量及预测（万台） . 7 图 9：全球充电宝出货量及预测（万台） . 7 图 10： 锂离子电池结构及工作原理示意图 . 8 图 11：用于 汽车动力电池的锂离子电池正极材料发展趋势 . 8 图 12： 锂 离子电池中 SEI 膜示意图 . 9 图 13：锂的损失造成了首周充放电容量不可逆的损失 . 9 图 14：进行过预锂化（补锂）后容量增加 . 9 图 15：三层电极法预锂化工艺 . 10 图 16：金属锂箔补锂工艺示意图 . 10 图 17： CATL 极片预锂化工艺 专利图 . 10 图 18： 2010 年至 2019 年锂资源下游终端应用市场占比 . 11 图 19：全球锂离子电池出货量（ GWh） . 11 图 20：全球锂资源需求总量（ LCE 吨） . 11 图 21：全球锂资源主要分布国家 . 12 图 22：锂资源产业结构 . 12 图 23：卤水锂 / 矿石锂的开采过程 . 13 图 24：碳酸锂 / 氢氧化锂循环链 . 13 图 25： 2020 年锂行业产品成本及累计产量 . 14 图 26：全球盐湖锂供给量（ LCE 吨） . 14 图 27：全球主要矿山矿石锂（锂辉石）供给量（ LCE 吨） . 14 table_page图 28：历年不同正极材料出货量（左轴：万吨） . 14 图 29：三元正极动力电池装机量占比逐年上升 . 14 图 30：我国三元正 极材料细分市场渗透率预测 . 15 图 31：我国高镍三元装机量预测（ GWh） . 15 图 32：国内电池级碳酸锂 / 氢氧化锂现货价（元 /吨） . 16 图 33： 2019 年全球氢氧化锂产能份额 . 17 图 34：氢氧化锂供给端 情况（ LCE 吨） . 17 图 35： 2010-2019 年中国氢氧化锂出口量（吨）及单位价格 . 17 图 36： 碳酸锂 /氢氧化锂的需求占比预测曲线 . 17 图 37：欧洲地区动力电池厂布局情况一览 . 19 图 38：特斯拉布局锂离子电池自研自产 . 19 表 1：动力电池主要正极材料含锂量理论计算值 . 15 表 2：每 1GWh 动力电池所需的正极材料量（吨） . 15 表 3： 2019 年全球动力电池装机量前十厂商 . 16 表 4：国内部分已出台的针对新能源汽车消费的刺激政策 . 18 表 5：全球部分动力电池产能扩产计划 . 18 table_page1. 锂 电池市场 需求崛起， 对锂需求腾飞 电池作为一种电化学储能设备得到应用已 经超过一百年 ， 从早期的铅酸蓄电池到镍铬 /镍氢电池再到如今的锂离子电池，电池技术也经历了多次迭代。而 相比其他种类的电池，尽管锂离子电池出现相对较晚，却后来者居上，依靠其出色的综合性能 在几乎所有下游应用市场进行快速渗透， 一跃成为当今电池市场的王者。 1.1. 从 3C 消费 到汽车，锂 电 全场景渗透 自锂离子电池第一次被大规模商用化已经过去了近 30 年，回顾这 30 年锂离子电池的风雨历程，我们将它的发展划分为三个主要阶段： 图 1： 化学电池发展历程一览 资料来源：浙商证券研究所 第一阶段（ 1980s）以欧美 学术研究机构 为主导的 锂离子电池技术 研发 ： 这一时期锂离子电池尚处于早期研发阶段，由欧美国家的学术机构以及公司主导。锂电池之父 Goodenough 教授首次提出了锂离子电池的工作原理，并在这一基础上先后开发出了钴酸锂（ LCO）和磷酸铁锂（ LFP）电池，他也因为对电池技术发展的贡献获得了 2019 年诺贝尔化学奖。 第二阶段（ 1990-2010） 3C 商业化迅速落地，中日韩上演“三国演义 ”： 1991 年日本索尼公司率先将以钴酸锂为正极材料的锂离子电池商业化，并在 3C 消费电子市场大展拳脚，依靠其优异的性价比迅速抢占镍铬 /镍氢电池的市场 ，而后者也因其自身含有对人体 有害的剧毒重金属而逐渐被淘汰。另一边的韩国也不甘落后利用本土相对较小的市场规模以及财团优势迅速进行产业垂直整合并扶植起本国电池巨头。而我国也在 90 年代末不甘示弱加入到这场电池争霸战中，诸如比亚迪、欣旺达、 ATL 等优秀国产电池厂商均在这一时期诞生并为当前我国强大的电池产业打下了坚实的基础。至此，全球锂离子电池三国争霸的局面就此形成。在进入 21 世纪后，随着笔记本电脑和智能手机平板的加速普及，锂离子电池在 3C 市场的应用得到空前规模的增长空间。 第三阶段（ 2010 至今）新能源汽车异军突 起，动力电池成新“蓝海” ：随 着 2012 年特斯拉 Model S 进入市场，电动汽车便一炮走红，无论是 PHEV 插混型车还是 BEV 纯电动汽车都离不开关键的动力源 电池。上世纪 90 年代和本世纪初部分尝试过电动汽车的车企采用镍氢电池（ NiMH）作为汽车动力源，但效果不佳，然而当锂离子电池的相关技术愈来愈成熟时，人们开始将其应用在汽车电池领域。早期的动力电池简单粗暴，如特斯拉的 Model S 就是将超过7000 枚松下 18650 圆柱形锂离子电池整合进一个电池包作为汽车的动力源。而随着新能源汽车在全球范围掀起新一轮的汽车革命， 众多电池厂商投入巨资布局动力电池领域，这也带动锂离子电池在过去 10 年中的爆发式增长，市场持续扩容。 table_page图 2： 全球新能源汽车销量（万辆） 图 3： 三大汽车市场（中美欧）新能源汽车销量（万辆） 资料来源： 公开 资料 整理， 浙商证券研究所 整理 资料来源： 公开 资料 整理， 浙商证券研究所 整理 图 4： 2012 年中国锂离子电池应用市场结构 图 5： 2018 年中国锂离子电池应用市场结构 资料来源： 高工锂电， 浙商证券研究所 资料来源： 高工锂电， 浙商证券研究所 过去几年中，锂离子电池应用端 市场由 3C 市场为主导快速转向 动力电池为主导， 其中一个很重要的因素是汽车动力电池的单位带电量要远高于 3C 电子产品 。 一辆电动汽车所携带的电池电量平均在 50KWh 90KWh ，而 3C 消费电子单位装机量较小，以 iphone 11 为例带电量约为 12Wh ，简单的换算就是一辆电动汽车电池需要上千台手机 /平板的电池来 满足能量需求 。因此尽管新能源汽车兴起时间较短，但仍靠着对锂电池庞大的带电量需求快速带动市场发展，而原先各国的老牌电池大厂（日本松下，韩国 LG 和三星以及中国的比亚迪和 ATL）纷纷开始投入布局动力电池产业 。 除动力 电池外 ， 3C 消费电子产品也仍将是未来锂离子电池市场需求重要的增长来源：尽管全球智能手机的出货量出现了下滑趋势，但单机电池带电量的提升（手机越做越大，电池也越来越大）和未来 5G 芯片的高功耗导致对电池带电量的进一步提升会继续给手机用锂电池带来增长空间。同时可穿戴设备如手环， TWS 耳机 和充电宝等移动电源设备 在近几年中销 量增长迅猛也为 3C 领域的电池市场带来了新的增长动能 ，关于这部分的具体数据和分析，我们已经在前一篇钴行业报告持续看好钴的逻辑中进行了详细阐述，这里不再做赘述。 table_pageresearch.stocke 7/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 6： 全球智能手机出货量（ 百万台） 图 7： 全球智能手机平均带电量（ mAh） 资料来源： Canalys， 浙商证券研究所 资料来源： 公开 资料 整理， 浙商证券研究所 整理 图 8： 全球可穿戴设备出货量及预测（万台） 图 9： 全球充电宝出货量及预测（万台） 资料来源： IDC， 浙商证券研究所 整理 资料来源： IDC， 浙商证券研究所 整理 1.2. 锂电技术多次迭代，对锂需求 恒不变 与传统铅酸电池通过正负极材料与硫酸的化学反应产生充放电回路不同，锂离子电池通过正极材料中的锂离子在正负极两端的移动达到充放电回路。如下图 所示，在充电时正极中的锂离子从晶体结构中脱出，并嵌入碳负极材料结构的空隙中贮存起来；在放电时先前嵌入进负极中的锂离子从负极中脱出返回正极 材料结构的空位中，最终形成充放电回路。 如下图所示， 锂离子电池主要由四部分组成：正极，负极，隔膜，电解液 。这其中正极和负极材料直接决定了锂离子电池能量密度的多少，而隔膜和电解液则对电池的综合性能及安全性有较大影响。通常我们在提及锂离子电池时使用它的正极材料作为称呼，如钴酸锂电池的正极材料就是钴酸锂，磷酸铁锂电池的正极材料就是磷酸铁锂。 table_page 行业 深度报告 research.stocke 8/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 10： 锂离子电池结构及 工作原理示意图 资料来源： ResearchGate， 浙商证券研究所 以日常生活中常见的钴酸锂 LCO 电池为例，正极材料钴酸锂在充电时有 X 个锂离子脱出嵌入负极材料，并释放X 个电子； 随着以动力电池为能源的新能源汽车在全球范围快速普及， 未来锂离子电池市场保持高增长的一个主要来源便是动力电池。而动力电池自身在过去 10 年中也经历了多次技术迭代，每一次技术变革主要是以 正极材料的变化为主。 图 11： 用于 汽车动力电池的锂离子电池正极材料发展趋势 资料来源：浙商证券研究所 整理 无论是钴酸锂、磷酸 铁锂、三元锂电还是 高镍三元，其核心本质仍是“锂离子电池”， 在工作原理不变的前提下锂仍将是锂离子电池的最基本的刚需 ，未来锂离子电池市场需求的进一步扩张将持续带动对上游锂原材料的需求 。值得一提的是近年来有很多所谓的“新概念电池” 如“石墨烯电池”、“碳纳米管电池”等其本质上仍是锂离子电池，石墨烯和碳纳米管是作为高导电性材料被 微量 加入进电池用来提升 电极材料的导电性，电池主体材料仍是传统锂离子电池。 除锂离子电池对锂的刚需带来的行业扩容增长外，新技术的应用也将在未来进一步带动上游锂资源的需求扩张，这就是锂离子电池预锂化 /补锂技术 ： 当锂电池在进行首次充放电循环时，电池中的电解液与部分锂离子发生反应，在负极材料表面形成一层由锂化合物和有机分子组成的固体电解质界面膜（ SEI 膜）， 这层膜 的形成 导致本该用于充放电循环的部分锂离子不可逆的损失 ，造成电池循环寿命和能量密度下降 （相关研究表能量密度下降 5%-8%，循环性能下降 10%） ，而这一效应在硅碳负极上则更加明显（由于硅碳在充放电循环中体积膨胀比石墨要大，先前生成的 SEI 会被table_page 行业 深度报告 research.stocke 9/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 挤破导致更多的锂离子反应去生成新的 SEI 膜。 图 12： 锂离子 电池中 SEI 膜 示意图 资料来源： AEM， 浙商证券研究所 整理 为应对这一情况，预锂化技术 应运而生 ： 通过对负极提前进行补锂处理，将具有活性可作为可逆容量的“锂”通过多种手段加入负极，这样可以有效的补充由 SEI 膜造成的锂损失，对电池 在循环过程中的容量保持率有显著提升。 图 13： 锂的损失造成了首周充放电容量不可逆的损失 图 14： 进行过预锂化（补锂）后容量增加 资料来源： AEM， 浙商证券研究所 资料来源： JACS， 浙商证券研究所 当前 在市场和补贴政策对续航里程 要求 越来越高的背景下，各大动力电池厂商均在布局预锂化 /补锂技术，而目前预锂化工艺主要有以下几种 技术路径： 1） 三层电极法 ：如图所示，通过将锂粉附着在负极集流体表面（铜箔）并用一层可溶于电解液的薄膜保护层隔绝锂粉与空气（防止剧烈反应），并用这些经过处理的铜箔进行下一步电池总装工艺。最终，成品电池 在进行第一次充放电时先前的保护层被电解液溶解 （如图 15 所示） ，锂粉开始补充形成 SEI 膜并提供额外的锂来弥补锂容量的损失 。实验室中该方法可将首次循环容量保有率提升 6%7%。 2） 镀膜法 ：该方法目前得到各大厂商的关注，特别是以宁德时代为代表的龙头已经于 2019 年 9 月申请了相关工艺专利。该方法主要将 金属锂带通过 延 压模块压制成锂箔膜，然后在将已制成的负极极片 和锂箔贴合并通过卷压机使锂均匀地分布贴合在极片上，上述过程均在真空干燥的环境下进行 ，而宁德时代的新工艺 较为适合大规模量产，预计使用了该种工艺的电池将在不久的未来上市。 table_page 行业 深度报告 research.stocke 10/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3） 正极 补锂 法 ：通过在 正极材料中加入富锂基材料 如氟化锂 LiF 来提升正极中单位含锂量，在充放电时这部分富锂材料通过化成反应 将自身携带的锂离子转化成可用作充放电循环的锂 离子补充进入负极。 图 15： 三层电极法预锂化工艺 图 16： 金属锂箔补锂工艺示意图 资料来源： 互联网 ， 浙商证券研究所 资料来源： AEM， 浙商证券研究所 2. 新能源汽车核心驱动，锂成新“石油” 随着 锂离子电池在几乎所有需要电池的应用场景中进行着全频段式的覆盖 ， 锂离子电池 已经成为了锂资源市场增长的重要动力源。 通过公开渠道整理的数据我们可以看到进入 21 世纪后 随着锂电池在 3C 消费电子以及新能源汽车中的 快速推广并成为了锂资源下游最重要的应用市场，截至 2019 年， 上游锂资源所开采的锂（锂矿石和盐湖锂）有近三分之二被使用在了电池中 ，电池端市场占有比例仍呈现上升趋势 。 而 随着新能源汽车在全球范围内快速放量，动力电池已经成为了锂资源市场增长的重要动力源 ，而动力电池对锂的需求则主要由电池级碳酸锂 Li2CO