碳酸锂行业深度：有锂走遍天下.pdf

此报告仅供内部客户参考 请务必阅读正文之后的免责条款部分 证券研究报告 有锂走遍天下 碳酸锂行业深度 2019 年 02 月 27 日 评级 同步大市 评级变动 ： 维持 行业涨跌幅 比较 % 1M 3M 12M 有色金属 18.43 18.32 -24.36 沪深 300 15.71 17.45 -9.22 龙靓 分析师 执业证书编号： S0530516040001 longliangcfzq 0731-84403365 张鹏 研究助理 zhangpengcfzq 0731-88954703 相关报告 1 有色金属：新能源汽车产业链点评 (八 )：从车企规划看新能源汽车未来发展空间 2019-02-19 2 有色金属：新能源汽车产业链点评（七 )：锂行业价格周期历史回顾 2019-02-18 3 有色金属：有色金属行业点评（一）：行业商誉问题梳理 2019-02-14 重点股票 2017A 2018E 2019E 评级 EPS PE EPS PE EPS PE 天齐锂业 1.88 20.15 1.86 20.37 2.01 18.85 推荐 赣锋锂业 1.32 21.02 1.69 16.41 2.23 12.44 谨慎 推荐 资料来源：财富证券 投资要点： 碳酸锂是重要的储能材料 ： 按照生产流程和产品链条划分，锂行业可分为基础锂产品和深加工锂 产品， 锂的基础产品有碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂 ， 碳酸锂是最重要的 锂基础产品 ，其合成工艺根据锂原料分为两大类。 按照下游需求，锂产业链有 新能源、传统工业和新材料等应用端 ，其中新能源汽车的需求增长最快。 碳酸锂价格 在 2000 年之后 经历了两轮周期 ： 分别是第一轮周期（ 2005-2009）、第二轮周期（ 2015-2019）以及中间的平稳过渡期（ 2010-2014）。 对于未来锂 行业的第三轮周期，我们认为目前尚未启动 ， 需要等待本轮价格企稳之后，看未来全球新能源汽车行业的整体普及进程。 锂精矿价格波动对于碳酸锂企业的盈利影响较大 ： 全球各地锂的提取成本不一，优良的盐湖锂生产碳酸锂的成本低于矿石锂。 典型加工企业碳酸锂目前处于盈亏平衡点，未来精矿成本下跌或将带动碳酸锂价格下滑。 碳酸锂价格的下跌将带动正极材料成本的下跌 ， 单吨碳酸锂价格每下跌 1 万元， NCM523、 NCM622 和 NCM811 材料成本将分别下跌 0.383 万元 /吨、 0.381 万元 /吨和 0.380 万元 /吨。 碳酸锂全球供应为寡头垄断 ， 新能源汽车可有效拉动未来需求的增量 ： 全球锂资源主要集中于“五湖一矿” ，未来全球锂资源将呈现供应过剩状况。 从长周期来看，未来新能源汽车将拉动百万吨级的碳酸锂需求。 建议关注具有良好 锂 资源的天齐锂业和赣锋锂业。 风险提示： （ 1）碳酸锂价格下跌超预期；（ 2）新能源汽车产销量不及预期；（ 3）插电式混合动力汽车发展超预期；（ 4）新能源汽车出现重大连续安全事故导致行业短期遇冷；（ 5）动力电池技术发生重大变更；（ 6） 2019 年新能源汽车补贴退坡超预期。 -40%-34%-28%-22%-16%-10%-4%2%2018-02 2018-06 2018-10有色金属 沪深 300行业深度 有色金属 此报告仅供内部客户参考 -2- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 内容目录 1 碳酸锂是重要的储能材料 . 4 1.1 锂是重要的能量元素 . 4 1.2 锂产业链是储能关键 . 5 1.3 碳酸锂合成工艺 . 8 2 碳酸锂价格起伏大，成本依赖于原材料 . 10 2.1 碳酸锂价格经历了两轮周期 . 10 2.2 碳酸锂成本依赖于原材料 . 11 2.3 碳酸锂价格影响下游盈利能力 . 13 3 碳酸锂材料供需研判 . 16 3.1 全球供应为寡头垄断 . 16 3.2 新能源汽车贡献未来需求的增量 . 19 4 风险提示 . 22 图表目录 图 1：金属锂 . 4 图 2：锂盐湖 . 4 图 3：锂辉石 . 4 图 4：锂云母 . 4 图 5：锂产业链概况 . 5 图 6：矿石锂开发流程图 . 6 图 7：电池级碳酸锂工艺参数 . 6 图 8：电池级氢氧化锂工艺参数 . 6 图 9：基础锂产品生产工艺图 . 7 图 10：锂原料提 取流程生产工艺图 . 7 图 11：天齐锂业生产工艺流程图 . 7 图 12：赣锋锂业金属锂生产工艺流程 . 7 图 13：丁基锂生产工艺 . 8 图 14：锂产品生产实际换算系数 . 8 图 15：盐湖 锂 吸附法提取工艺 . 10 图 16：盐湖锂 萃取法提取工艺 . 10 图 17：锂行业指数与锂价格趋势 . 10 图 18：碳酸锂和金属锂价格 . 11 图 19：氢氧化锂价格 . 11 图 20：锂精 矿生产经营成本 . 12 图 21：碳酸锂现金成本成本 . 12 图 22：氢氧化锂现金成本 . 12 图 23：典型锂辉石精矿成分图 . 12 图 24：锂辉石提取碳酸锂现金成本明细 . 13 图 25：卤水锂提取碳酸锂现金成本明细 . 13 图 26： 5%Li2O 含量的锂辉石中国到岸价（美元 /吨） . 14 图 27：典型电池级碳酸锂加工企业毛利和毛利率测算 . 14 图 28：碳酸锂和 NCM523 价格趋势（元 /吨） . 15 此报告仅供内部客户参考 -3- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 图 29： 2018 年度国内正极材料出货结构 . 16 图 30： 2018 年度国内正极材料出货量 . 16 图 31：全球锂资源储量占比 . 17 图 32：全球锂资源产量占比 . 17 图 33：锂资源开发类型 . 17 图 34：全球 锂矿供应企业 . 17 图 35：全球锂产品供应 . 18 图 36： 2017 年度全球锂资源生产商（百万美元） . 18 图 37：全球锂矿石资源 . 18 图 38：全球锂盐湖资源 . 18 图 39： 2018 年碳酸锂扩产结构情况 . 19 图 40： 2017 年全球碳酸锂下游需求 . 22 图 41：全球锂资源需求预测（折合为千吨 LCE） . 22 表 1：主要锂产品 . 5 表 2：锂产品转化表 . 8 表 3：锂原料说明 . 9 表 4：碳酸锂生产工艺 . 9 表 5：锂精矿与碳酸锂折算系数 . 13 表 6：碳酸锂加工企业成本测算 . 14 表 7：单吨碳酸锂毛利弹性测算（万元 /吨） . 14 表 8：正极材料的碳酸锂含量 . 15 表 9：碳酸锂占据正极材料的成本 . 16 表 10：国内 2017 年度碳酸锂投资项目 . 19 表 11：燃油车禁售时间表 . 20 表 12：各国新能源汽车产销量规划 . 20 表 13：不同电池材料对应碳酸锂需求 . 21 此报告仅供内部客户参考 -4- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 1 碳酸锂是重要的储能材料 1.1 锂是重要的能量元素 锂是一种重要的金属元素。 锂（ Li） 在 1817 年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现 ， 是最轻的碱金属元素 ， 原子量 为 6.941， 地壳中丰度约 0.0065%，居第二十七位。 金属锂为一种银白色的轻金属 ，物理性质方面， 熔点 180.54 ，沸点 1342 ，密度 0.534 克 /厘米 ，硬度 0.6，质轻且软。电化学性质方面，金属锂具有很低的电化学势（ -3.045V）和较强 的电化学活性 ，容易和其他元素形成化合物，同时锂也是电化当量最大的金属，为 2.98Ah/g。 锂的来源有盐湖和岩石矿 等 。 锂由于较强的电化学性质，在自然界不以纯金属形式存在，多存在于矿物和 无机盐中。盐湖资源多分布于智利、阿根廷等南美洲国家。岩石矿有锂辉石、锂云母、透锂长石等，其中锂辉石矿主要分布于澳大利亚、加拿大、津巴布韦、扎伊尔、巴西和中国，锂云母矿主要分布于津巴布韦、加拿大、美国、墨西哥和中国。 图 1： 金属锂 图 2： 锂盐湖 资料来源： CNKI， 财富证券 资料来源： CNKI， 财富证券 图 3： 锂辉石 图 4： 锂云母 资料来源： CNKI， 财富证券 资料来源： CNKI， 财富证券 此报告仅供内部客户参考 -5- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 1.2 锂产业链是储能关键 锂形成了完备的工业产业链。 金属锂具有轻、软、高能量等特性，形成了从上游的盐湖和矿石到中游的碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂等产品，再到下游的传统工业（金属冶炼、润滑剂、陶瓷玻璃等）、新材料（有机合成、生物医药）以及新能源（ 3C 电池、动力电池等）等应用端整 个完备的产业链。 按照生产流程和产品链条划分，锂 产业链 可分为基础锂产品和深加工锂 产品 。 锂的基础产品有碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂。碳酸锂按照纯度与化学指标分为工业级、电池级和高纯级碳酸锂。工业级碳酸锂主要用于制备各种深加工锂产品，还用于玻璃陶瓷工业等；电池级碳酸锂（纯度 99.5%）主要用于生产锂离子电池的正极材料以及电解液；高纯级碳酸锂是生产压电材料钽酸锂的主要原料。氢氧化锂按照纯度与化学指标也可以分为工业级和电池级，工业级用于产品添加剂和二氧化碳吸附剂，电池级用于锂离子电池材料等。锂的深加工产品分为金属锂、 氯化锂和 丁基锂 等，主要用于新材料和部分工业领域。 图 5：锂产业链概况 资料来源：财富证券 表 1：主要锂产品 产品 说明和用途 碳酸锂 分为工业级、电池级和高纯级碳酸锂，用于 玻璃陶瓷工业、锂离子电池等领域 。 氢氧化锂 分为工业级和电池级氢氧化锂，工业级用于工业产品添加剂和二氧化碳吸附剂，电池级用于锂离子电池材料等。 氟化锂 铝电解和稀土电解等的添加剂 、以及电解液的合成。 金属锂 分为工业级金属锂和电池级金属锂 ， 工业级金属锂 主要用于 有机锂化合 物的原料； 电池级主要用于生产各种锂（一次）电池、锂铝、锂镁合金材料等 。 氯化锂 主要用于 电解制备金属锂，还用于铝的焊剂、非冷冻型空调机的吸湿剂及特种水泥生产的添加剂 、催化剂等。 丁基锂 由金属锂制成的深加工锂产品，主要用作有机反应的催化剂 和生产医药中间体。 资料来源： 赣锋锂业公告 ，财富证券 此报告仅供内部客户参考 -6- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 锂资源的开发周期较长 。 以常见的矿石锂为例，首先是资源勘探，接着是编制矿石储量 JORC 报告，再是环评报告、许可证的交付，之后开始设计开 采，一般经历 2 年左右的建设期，在第三年开始交付产品。整个项目从最初的勘探到最终的出产品需要 8-9年。盐湖的扩产由于环境的复杂性等原因周期更长。 图 6：矿石锂开发流程图 资料来源： 天齐锂业公告， 财富证券 图 7： 电池级碳酸锂工艺参数 图 8： 电池级氢氧化锂工艺参数 资料来源： 天齐锂业官网， 财富证券 资料来源： 天齐锂业官网， 财富证券 基础锂产品的 生产工艺 分为盐湖和矿石锂两种方法 。 对于锂辉石原料，经过 粉碎、研磨和浮选分离等工序得到锂辉石精矿。对于盐湖锂原料，卤水先转移至蒸发池系统，通过曝光蒸发后，锂盐被浓缩在卤水中，该工序重复多次后得到氯化锂卤水，最终再转此报告仅供内部客户参考 -7- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 化为碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂产品。在天齐锂业的生产工艺图中，先将锂精矿煅烧、酸化、浸出和过滤得到硫酸锂，再加入碳酸钠、氢氧化钙和氯化钙分别得到基础锂 产品碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂。对于锂的深加工产品，氯化锂通过电解和蒸馏得到金属锂产品，而丁基锂一般由 金属锂和氯丁烷为主要原料进行合成 。氟化锂分为工业级和电池级，工业级一般是碳酸锂和氢氟酸反应制备，电池级一般采用离子交换法除杂后制备。 图 9： 基础锂产品生产工艺图 图 10： 锂原料提取流程生产工艺图 资料来源： 天齐锂业港股申报书， 财富证券 资料来源： 赣锋锂业港股申报书， 财富证券 图 11： 天齐锂业生产工艺流程图 图 12： 赣锋锂业金属锂生产工艺流程 资料来源： 天齐锂业港股申报书， 财富证券 资料来源： 赣锋锂业港股申报书， 财富证券 此报告仅供内部客户参考 -8- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 图 13： 丁基锂生产工艺 图 14： 锂产品生产实际换算系数 资料来源： 赣锋锂业公告， 财富证券 资料来源： 赣锋锂业公告， 财富证券 锂产品之间可以相互转换。 理论计算，生产 1 吨金属锂需要 6.13 吨氯化锂， 从赣锋锂业生产图中知道实际需要 6.5 吨氯化锂，过量 6%。 1 吨金属锂可以生产 3.03 吨丁基锂。1 吨 Li2O 对应 0.475 吨金属锂，即 2.473 吨碳酸锂当量。 1 吨 单水氢 氧化锂可以折算 为 0.88吨 碳酸锂。 表 2：锂产品转化表 产品 Li 质量含量 Li2O Li2CO3 锂 Li 1 2.15 5.322 氧化锂 Li2O 0.465 1 2.473 碳酸锂 Li2CO3 0.188 0.40 1 氢氧化锂 LiOH*H2O 0.165 0.356 0.880 氯化锂 LiCl 0.163 0.362 0.871 氟化锂 LiF 0.268 0.576 1.420 资料来源：财富证券 1.3 碳酸锂 合成 工艺 碳酸锂是锂产业 链中最重要的中间产品，其合成工艺根据锂原料分为两大类。 矿 石锂 （锂辉石、锂云母等） 主要有硫酸法、 硫酸盐混合焙烧法 、石灰石烧结法 、氯化焙烧法等 ，提锂技术相对成熟 ；盐湖锂主要有沉淀法、萃取法及吸附法等。 对于矿石锂，常用的硫酸法是将锂辉石于 1000左右下煅烧， 锂辉石的晶型由单斜晶系变成四 方晶系（ -锂辉石），化学活性增强；接着将浓 H2SO4与 -锂辉石混合后，控制焙烧温度为 250-300焙烧，焙烧产物用稀硫酸浸出，除去 Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 Al3+等杂质，再用 Na2CO3除去 Ca2+、 Mg2+得到 纯净的 Li2SO4；再蒸发和浓缩，加入 Na2CO3与 Li2SO4 反应生成 Li2CO3。 硫酸盐法 主要是 K2SO4 与锂矿物混合，混合后的物料经造球、焙烧，使矿石中的锂转变为硫酸锂，在用 H2SO4浸出，使 Li+从矿石中进入溶液中，此报告仅供内部客户参考 -9- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 进入溶液中的 Li+经净化、沉淀后便可获得 Li2CO3。对于锂云母矿，一般多采用氯化焙烧法， 选用氯化剂和锂云母作用，将碱金属和有价金属转化成氯化物， 表 3：锂原料 说明 锂原料 说明 锂辉石 主成分为 LiAl(SiO3)2/Li2OAl2O34SiO2 ， 含 Li2O 为 2.91-7.66% 锂云母 为 KLi1.5Al1.5 AlSi3O10 (F,OH)2，含 Li2O 为 1.23-5.90% 透锂长石 主成分为 LiALSi4O10 盐湖卤水 含有 Cl 、 SO 、 Li+、 CO 、 Na 、 K 、 Mg 、 Ca 等离子 资料来源： CNKI，财富证券 对于盐湖锂，常用的蒸发沉淀法工艺简单， 在蒸发池中 进行 卤水的 蒸发 和 浓缩 ，当卤水中锂的含量达到适当的浓度之后，进行脱硼、除镁 除钙等 ，再加入纯碱 沉淀出碳酸锂。吸附法一般是采用吸附剂将卤水中的锂离子进行吸附提取，再将其洗脱下来。对于锂含量较低的卤水，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。 表 4：碳酸锂生产工艺 工艺 优点 缺点 矿石提取法 硫酸法 回收率高，可以处理品位低的矿石，可以处理各类矿石 消耗硫酸和纯碱、 对设备腐蚀大等 硫酸盐混合焙烧法 回收率高 能耗高，工艺流程长，成本较高 氯化焙烧法 流程简单，能耗低，流程简单，回收率高 腐蚀性强，成本较高 石灰石焙烧法 方法简单 回收率低，能耗大 盐湖提取法 沉淀法 成本低，工艺简单 镁锂比高时，试剂量消耗大 吸附法 工艺简单，回收率高 耗水量大，成本高 煅烧浸取法 工艺简单 只适合镁锂比高的卤水，HCL 的腐蚀性较大，能耗高 电渗析法 收率高 成本高，未工业化 萃取法 适于处理高镁锂比的卤水 工艺流程长，成本高，腐蚀设备，未工业化 资料来源： CNKI， 财富证券 此报告仅供内部客户参考 -10- 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 图 15：盐湖锂 吸附法提取工艺 图 16：盐湖锂 萃取法提取工艺 资料来源： CNKI， 财富证券 资料来源： CNKI， 财富证券 2 碳酸锂价格起伏大， 成本依赖于原材料 2.1 碳酸锂价格经历了两轮周期 锂行业自 2000 年之后经历了两轮价格周期，分别是第一轮周期（ 2005-2009）、第二轮周期（ 2015-2019）以及中间的平稳过渡期（ 2010-2014）。碳酸锂价格从 2000 年的 2000美元 /吨，经历 2005-2009 年的 3C 电子时代以及 2015-2019 年的动力电池时代，价格一路上涨到最高峰的 24000 美元 /吨（ 16.8 万元 /吨），是名副其实的“贵金属”。 图 17： 锂行业指数与锂价格趋势 资料来源： wind， 财富证券