动力电池迎来报废潮，打开百亿级市场空间.pdf

本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。1行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 有色金属 2018 年 08 月 02 日 动力电池迎来报废潮 ，打开 百亿级市场空间 看好 万国电车系列报告之十一 相关研究 “短期相对看好贵金属！长期看好钴板块和 合盛硅 业！ - 有 色金属 一周回顾（ 2018/7/222018/7/29） “ 2018年 7 月 30 日 “金属硅价格上涨！长期看好钴板块和合盛硅业！ - 有 色 金 属 一 周 回 顾（ 2018/7/152018/7/22） “ 2018年 7 月 24 日 证券分析师 徐若旭 A0230514070002 xurxswsresearch 研究支持 王宏为 A0230117080005 wanghwswsresearch 联系人 王宏为 (8621)23297818转 wanghwswsresearch 本期投资提示： 动力电池即将迎来 报废潮。 2014-2017 年，国内动力电池的出货量分别为 5.9GWh、 7.0GWh、30.5GWh 和 39.2GWh，且未来三年年复合增长率仍有望保持 30%以上。动力电池的正极材料主要包括磷酸铁锂和三元材料两种，磷酸铁锂电池的平均使用年限约为 4-6 年，而三元电池的使用寿命在 2-4 年左右；故此 2013， 2014 年以来装机量快速增长的动力电池将在 2018 年迎来报废潮，预计 2018 年动力电池报废将翻倍增长，废旧动力电池回收市场可达50 亿元规模，到 2020 年累计退役动力电池将超 23 万吨，废旧动力电池回收市场规模 将进一步增长到 150 亿元 。 电池类型上三元电池适合报废回收，磷酸铁锂电池适合梯次利用 。 三元电池由于安全性存在隐患，不适宜用作储能电池，但三元电池由于富含钴、锂、镍等高价值金属，回收价值较高， 以硫酸镍的生产为例，通过废旧动力电池回收处理每金属吨镍的成本在 4 万元以下，而直接通过镍矿生产的成本在 6 万元以上。 磷酸铁锂电池通过报废拆解仅能够实现每吨大约 0.93 万元的经济收益，难以覆盖其回收成本，磷酸铁锂电池适宜梯次利用。 成本较高及一致性较差限制动力电池进行梯次利用， 报废 动力电池最适宜采用报废回收方式处理 。根据锂电池容量来区分， 100%-80% 段满足汽车动力使用， 80%-20% 段满足梯次利用， 20% 容量以下进行报废回收。但是 梯次利用技术现阶段尚不成熟，从而导致在退役动力电池的拆解、可用模块的检测、挑选、重组等方面的成本较高，采用梯次利用的动力电池作为储能系统电池则系统的全生命周期成本在 1.29 元 /kWh，而采用新生产的锂电池作为储能系统的电池，则系统的全生命周期成本在 0.71 元 /kWh。同时 新能源汽车发展初期电池一致性相对较差，使用 2-4 年的锂电池较难满足梯次利用的一致性要求 。 因此现阶段电池报废后更适 宜采用报废回收的方式进行处理 。 电池回收企业需绑定汽车生产企业提供稳定货源。 汽车动力电池的回收主体分为汽车生产企业、电池生产企业和第三方回收利用资源再生企业，未来三种主体将长期共存，其中汽车生产企业是核心，未来动力锂电池回收龙头均需绑定汽车生产企业提供稳定货源 。 回收方法上目前国际上主流锂电池回收企业均采用 高温热解和湿法回收方式，两种方法技术更加成熟，回收效率更高。 受益公司 ： 格林美 、 光华科技 ，两家公司均已 成为工信部首批新能源汽车废旧动力蓄电池回收试点企业。 格林美 国内废旧锂电池回收龙头，拥有国内最大的锂电池回收生产线，每年回收电池生产钴原料 3000 吨 +，未来公司将依托资源回收的成本优势扩大三元前驱体及正极材料的竞争优势，保证未来公司盈利可持续增长。 光华科技 公司是国内 PCB化学品龙头企业， 销售收入已连续 7 年排名内资企业第一，目前公司成为工信部首批新能源汽车废旧动力蓄电池回收试点企业，未来公司有望利用试点期，掌握行业先发优势，同时开展梯次利用及回收拆解业务，打开成长新篇章。 风险提示 ：电池回收行业政策波动风险，钴锂镍等电池回收材料价格下跌导致回收经济性下滑。 请务必仔细阅读正文 之后的各项信息披露与声明 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。2行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 11. 动力电池逐渐迎来首批规模化退役，动力电池回收迎来市场风口 . 5 1.1 锂电池产量快速发展，锂电池市场结构显著变化 . 5 1.2 2020 年锂电回收市场规模预计达 150 亿 . 6 1.3 废弃锂电池回收价值显著，重点关注钴、锂 . 7 2. 废旧 锂离子电池 的资源化技术 -湿法回收技术为主 . 9 2.1 废旧锂离子电池回收技术 . 9 2.2 国外企业回收路线发展趋 势 湿法回收和高温热解成为主流 . 11 3. 运营模式 -多回收主体将长期共存，三元材料盈利有亮点 11 3.1 3 种回收主体长期共存，汽车生产企业是中心 . 11 3.2 动力电池梯次回收利用成为产业热点，但成本制约其发展 . 13 3.3 三元锂电池回收综合收益更高，有望带动市场发展 . 14 3.4 梯次利用 +拆解回收：废旧电池回收经济效益可观 . 15 3.5 政策频出，电池回收有法可依 . 17 4. 主要上市公司 . 19 4.1 格林美 依托电池回收的“城市矿山”保证竞争力的正极材料龙头 19 4.2 光华科技 PCB 化学品龙头，锂电回收开启成长新空间 . 20 4.3 优美科 全球领先的科技材料公司 . 21 目录 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。3行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 图表目录 图 1：全球锂电池产量 . 5 图 2：中国锂电池产量 . 6 图 3：中国锂电池市场细分占比 . 6 图 4：中国新能源汽车产量 . 6 图 5：废旧电池数量 . 6 图 6：长江钴价格（元 /吨） . 7 图 7：钴供需平衡 . 7 图 8：碳酸锂、氢氧化锂价格 . 8 图 9：电池用钴量 . 8 图 10：钴回收量（万吨） . 8 图 11：电池用锂量（碳酸锂当量、万吨） . 8 图 12：锂回收量（碳酸锂当量、万吨） . 8 图 13：废旧锂电池回 收流程 . 9 图 14：锂电池湿法回收 . 10 图 15：锂电池火法回收 . 10 图 16：汽车动力回收主体 . 11 图 17：梯次利用流程图 . 13 图 18：动力电池全生命周期成本（ 元 /kwh） . 14 图 19： 2017 年动力电池市场份额 . 15 表 1：国外企业资源回收方法 . 11 表 2：国内电池回收企业相关工艺 . 11 表 3：重点国家回收模式 . 12 表 4：动力电池主要金属含量 . 15 表 5：拆解回收每吨动力电池各环节成本构成（元 /吨） . 15 表 6：磷酸铁锂电池梯次利用收入 . 16 表 7：三元动力电池的拆解回收主要利润 . 16 表 8：钴酸锂电池拆解 . 17 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。4行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 4 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 表 9：拆解回收每吨动力电池各环节成本构成 . 17 表 10：格林美竞争优势 . 19 表 11：格林美财务摘要 . 20 表 12：格林美产能结构 . 20 表 13：光华科技财务摘要 . 21 表 14：锂电池回收公司估值表（盈 利预测来自 WIND 一致预期） . 21 表 15：优美科财务摘要 . 22 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。5行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 5 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 1. 动力电池 逐渐迎来 首批规模化退役，动力电池回收迎来市场风口 1.1 锂电池产量快速发展，锂电池市场结构显著变化 2011 年以来，由于能源技术变革以及新兴科技的带动下，全球锂离子电池产量进入飞速增长期，2012 年到 2015 年增速均超过 50%。 2015 年全球锂电池产量 100.75GWh，同比增长 39.45%； 2017 年，锂离子电池主要应用市场增速放缓，增速只有 16.85%，但受益于新能源汽车行业景气带动的动力电池繁荣，预计 2018 年全球锂电池增速维稳，产量有望达到 155.82GWH，市场规模将到达 2313.26 亿元。 图 1： 全球锂电池产量 资料来源： wind， 申万宏源研究 中国是锂电池重要的生产国之一， 2014 年，中国锂离子电池产量达 52 87 亿只，占全球总产量比重达到 71 2，已连续十年位居全球首位。 2017 年中国锂电池产量突破 100 亿只，增速达 27.81%，2018 年预计全国锂电池产量达到 121 亿只，增速 22.86%。与锂电池产量飞速发展对应的是锂电池市场产业结构的显著变化，锂电池按照下游应用行业可分为储能电池，消费电池，动力电池， 2015 年前我国锂电池市场主要是消费电池为主，并占据主导地位，但是占比在不断下降， 2016 年市场占比首次低于 50%， 2018 年以后，消费电池 主要领域手机由于市场开拓难度较大，前期放量基本满足市场需求，预计增速将降至 10左右，笔记本电脑、平板电脑产量降幅将继续收窄，但仍然保持下滑态势，可穿戴设备、无人机等其他消费类产品虽然有望呈现快速增长势头，但整体规模偏小。总体来看，2018 年消费型锂离子电池市场需求将维持 3左右的低速增长。与消费类电池不断下降相对于的是动力电池的需求迅猛发展，市场占比从 2012 年的 7%左右到 2016 年的 45%，长期来看，新能源汽车是我国未来几年的重要产业，存在巨大的市场空间，预计 2018 年动力电池市场占比有望过 60%，成为 锂电池未来发展的主要支柱。 00 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 50204060801001201401601802011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018E合计： G W H 增速 ( % )本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。6行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 6 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 图 2： 中国锂电池产量 图 3： 中国锂电池市场细分占比 资料来源： 中国产业信息网、 申万宏源研究 资料来源： 中国产业信息网、 申万宏源研究 1.2 2020 年锂电回收市场规模预计达 150 亿 新能源汽车作为国家 7 大战略性产业之一，在国家和地方政府配套政策的支持下，我国的新能源汽车实现了产业化和规模化的飞跃式发展。 2011 年我国的新能源汽车产量仅 0.8 万辆，占全国汽车比重不到千分之一， 2017 年我国的新能源汽车产量已经达到 79.4 万辆，同比增加 53.4%，占全国汽车比重超过 2.7%，预计 2018 年我国新 能源汽车产量突破 100 万辆关口， 2020 年达到 200 万辆。新能源汽车的发展，也使得动力电池急速扩容， 2014-2017 年，国内动力电池的出货量分别为 5.9GWh、7.0GWh、 30.5GWh 和 39.2GWh，且未来三年年复合增长率仍有望保持 30%以上。动力电池的正极材料主要包括磷酸铁锂和三元材料两种，磷酸铁锂电池的平均使用年限约为 4-6 年，而三元电池的使用寿命在 2-4 年左右；故此 2013， 2014 年以来装机量快速增长的动力电池将在 2018 年迎来首批退役潮，预计 2018 年动力电池报废将翻倍增长，废旧动力电池回收市场可达 50 亿元规模，到 2020 年累计退役动力电池将超 23 万吨，废旧动力电池回收市场规模将进一步增长到 150 亿元，在环保要求及政策规范的因素促使之下，构建回收动力电池机制的呼声愈来愈 高。 图 4： 中国新能源汽车产量 图 5： 废旧电池数量 0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%45.00%020406080100120140中国锂电池产量（亿只） 增速（ %）0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%2012 2013 2014 2015 2016储能电池 动力电池 消费电池0.00%50.00%100.00%150.00%200.00%250.00%300.00%350.00%400.00%0204060801001202013 2014 2015 2016 2017 2018E中国新能源汽车产量（万辆） 同比 (%)0100200300400500600废弃锂电池数量（亿只） 重量（吨）本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。7行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 7 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 资料来源： 中汽协、 申万宏源研究 资料来源： 中国产业信息网、 申万宏源研究 1.3 废弃锂电池回收价值显著，重点关注钴、 锂 锂电池一般由正极，负极，隔膜和电解液组成，其中不同动力锂电池正极材料中所含的有价金属成分不同，其中潜在价值最高的金属包括钴、锂、镍等。负极一般为碳素材料，多为石墨，电解液是LIPF6 的碳酸酯类有机溶剂。废弃锂电池中含钴，镍，锂的比例分别为 5%-15%， 2%-7%， 0.5%-2%，还含有 Au， Al， Fe 等金属元素，数据显示，如果废弃锂电池得到充分回收，每年可回收钴 240 吨，价值超过 4000 万。 钴是一种银灰色有光泽的金属，熔点 1495，沸点 2870，有延展性和铁磁性，钴在常温的空气中比较稳定，高于 300 时，钴在空气中开始氧化。钴因具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能而被广泛用于航空航天、机械制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域，是制造高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、电池的重要原料之一。钴一种非常稀缺的小金属资源，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称，是重要的战略资源之一。由于钴供给增速有限，而需求端由于新能源汽车的发展将加速，预计未来钴供需关系将由宽松向偏紧状态转变，未来钴价格预计中枢向上。 图 6： 长江钴价格 （元 /吨） 图 7： 钴供需平衡 资料来源： 彭博 ，申万宏源研究 资料来源： 安泰科、 申万宏源研究 锂是一种银白色的碱金属元素，质软，容易受到氧化而变暗，是所有金属元素中最轻的。与其他碱金属相比，锂的压缩性最小，硬度最大，熔点最高。锂在自然界中的丰度较大，居第 27 位，在地壳中的含量约为 0.0065%。锂的用途也很广泛，涉及电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等领域。根据百川资讯目前电池级碳酸锂价格 01000002000003000004000005000006000007000008000009000001000000-0.23 0.64 0.36 0.56 0.53 -0.15 -0.30-0.20-0.100.000.100.200.300.400.500.600.702015 2016 2017E 2018E 2019E 2020E钴供需平衡（万吨）本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。8行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 图 8： 碳酸锂、氢氧化锂价格 资料来源： wind、申万宏源研究 2017 年全球钴回收折合金属量约为 1.35 万吨 ， 3C 电池回收率 23%，假设动力电池回收率 30%，2020 年钴回收量为 1.73 万吨，相比 2017 年 1.35 万吨增加 3800 吨钴供应。 图 9： 电池用钴量 图 10： 钴回收量（万吨） 资料来源：高工锂电 ，申万宏源研究 资料来源：中国产业信息网 、申万宏源研究 我们预计 2017 年锂回收量折合碳酸锂当量为 5000 吨 ，假设动力电池回收率 30%，则 2020 年锂回收量为 1.5 万吨，相比 2017 年 0.5 万吨增加 1 万吨碳酸锂供应。 图 11： 电池用锂量（碳酸锂当量、万吨） 图 12： 锂回收量（碳酸锂当量、万吨） 120000130000140000150000160000170000180000190000氢氧化锂（元 /吨） 电池级碳酸锂（元 /吨）0.84 5.97 5.17 6.41 0.001.002.003.004.005.006.007.00动力电池用钴（万吨） 3D 电池用钴（万吨）2015 2016E 2017 2018E 2019E 2020E1.30 1.33 1.35 1.46 1.51 1.73 0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802.002015 2016 2017 2018E 2019E 2020E4.3 3.1 5.4 25 .9 0.05.010.015 .020.025.030 .03C 新能源汽车2015 2016 2017E 2018E 2019E 2020E0.5 0.6 0.8 1.5 0.00.20.40.60.81.01.21.41.62017 2018E 2019E 2020E本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。9行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 资料来源：高工锂电，申万宏源研究 资料来源：中国产业信息网、申万宏源研究 2. 废旧 锂离子电池 的资源化技术 -湿法回收技术为主 2.1 废旧锂离子电池回收技术 废旧锂离子电池的资源化技术，是将废旧锂离子电池中有价值的成分，依据其各自的物理、化学性质，将其分离。一般而言，整个回收工艺分为 4 个部分：（ 1）预处理部分；（ 2）电极材料修复；（ 3）有价金属的浸出；（ 4）化学纯化。其中材料分离提纯的手段决定整个工艺的成本。 废旧锂电池回收总体示意图如下： 图 13： 废旧锂电池回收流程 资料来源： 中国产业信息网 、申万宏源研究 废旧 LIBs 的回收按照不同的提取工艺分类，可划分为 4 大类：物理回收，湿法回收，火法回收和生物回收技术。 物理方法回收包括机械分选法和高温热解法（或称高温冶金法），是指通过物理方法将电极材料与其他材料分离，从而回收有价值的成分，主要包括机械研磨，浮选法，机械分离等方法，处理效率低，耗时长，但是工艺很环保，一般不会对环境造成 2 次污染。湿法回收技术工艺比较复杂，但各有价金属的回收率较高，得到的金属盐、氧化物等产品，高纯度能够达到生产动力电池材料的品质要求，适合三元电池，是目前主要处理废旧镍氢电池和锂离子电池的技术。湿法回收技术是以各种酸碱性溶液为转移媒介，将金属离子从电极材料中转移到浸出液中，再通过离子交换、沉淀、 吸附等手段，将废旧锂离子电池预放电破碎材料分浸出电极材料其他材过滤滤液残渣各种金属的分离及回收修复与同预处理过程钴酸锂的修钴的浸出过化学纯化过本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。10行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 23 页 简单金融 成就梦想 金属离子以盐、氧化物等形式从溶液中提取出来。主要包括湿法冶金、化学萃取以及离子交换等三种方法。 图 14： 锂电池湿法回收 资料来源： 中国产业信息网 、申万宏源研究 火法回收是高温烘焙经过简单机械泼破碎的废弃的锂离子电池，筛分得到含有金属和金属氧化物的细粉粒。工艺相对简单，适合大规模处理，但是能耗较大，容易引起大气污染。 图 15： 锂电池火法回收 资料来源： 中国产业信息网 、申万宏源研究 生物回收技术主要是利用微生物浸出，将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来，实现目标组分与杂质组分分离，最终回收锂、钴、镍等有价金属。目前生物回收技术尚未成熟，如高效菌种的培养、培养周期过长、浸出条件的控制等关键问题仍有待解决。 废弃锂电池 / 镍氢电池废渣建筑材料熔炉渣粒 合金新锂电池 / 镍氢电池尾气净化