氢氧化锂行业深度报告:电动化大时代_谋远者得利.docx
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1、氢氧化锂行业深度报告:电动化大时代_谋远者得利获取报告请登录未来智库。1、新能源车需求推动氢氧化锂材料开启新一轮需求周期“政策驱动”转向“消费驱动”,高性能、长续航新能源汽车将成未来全球新能源汽 车市场主流。随着中国新能源汽车市场由“导入期”逐步迈入“快速增长期”,2016 年至今国家新能源购置补贴逐步“退坡”,截止目前续航里程 250 公里以下乘用车 型补贴逐步取消,续航里程 400 公里以上乘用车型补贴较 2019 年减少 10%至约 2.25 万元,至 2022 年将进一步减少至约 1.26 万元;随着补贴政策的放缓,新能 源汽车产业“主导力量”正逐步由政府过渡到市场,高性能、长续航里程
2、新能源汽 车成为全球各大车企争夺的焦点。1.1、特斯拉热销引发“鲶鱼效应”,预计 2021 年起全球 EV 推广进程将 加速 全球一线整车生产商加速电动车项目开发进度,2021 年起全球新能源车型投放进 度或加速。2020 年一季度特斯拉 model 3 车型上榜美国十大最畅销车型、并排名 第八,受特斯拉 Model 3 车型热销带动的“鲶鱼效应”,全球顶级整车生产商纷纷 加码“电动化”战略,2021 年将成为海外车企电动化平台投产的加速时点。欧系整车生产商方面,(1)大众计划 2020 年在中国销售超过 50 万辆 NEV,所有品牌合 计将销售 30 款 NEV,其中 50%将本土化生产;(
3、2)宝马计划 2023 年前推出 25 款电动车;(3)戴勒姆计划到 2025 年总销量 15%-25%将是电动汽车。日系生厂 商方面,(1)丰田目标到 2030 年达到 550 万辆电动车销量,其中包括 100 万辆零 排放车型;(2)本田计划到 2030 年全球销量的三分之二将是电动汽车。总体而言, 全球各一线整车厂商均在加速各自的“电动化”步伐,受特斯拉 Model 3 热销带动 的“鲶鱼效应”,2020 年全球乘用车电动化趋势将显著提速。1.2、正极材料“高镍化”是现阶段提升电池能量密度的主要途径 续航里程提升的刚性诉求推动电池生产商持续提升电池单元的能量密度,其中电 池能量密度核心取
4、决于正极材料,三元正极材料(包括 NCA 技术路径)或成为 未来正极材料的主流技术路径。三元正极材料(Li(Ni, Co, Mn)O2)主要由Ni/Co/Mn 为主要成分的三元前驱体与锂盐经烧结等工艺制备,其凭借更高的工作电压以及 单位容量,成为高性能正极材料的主流技术路径。(1)传统的磷酸铁锂正极材料 虽然具有循环性能好的特点,但是能量密度低且无多大提升空间,在 EV 领域或逐步被三元材料取代。(2)2016 年因安全性考虑而禁止在客车上使用三元材料的 禁令也已经取消,这意味着官方已经认可三元材料的安全性。(3)在国家的路线 规划中,2020 年电池能量密度要求达到 300wh/kg,三元材
5、料是目前唯一的选择。 目前业界领先的铁锂电池单体能量密度约 130Wh/Kg 左右,三元电池普遍达到 160-180Wh/Kg,LG、三星等能够做到 200Wh/Kg 以上。经测算,即使按照铁锂材 料 170mAh/g 的极限电容量计算,对应的电池的能量密度也仅能达到 216Wh/Kg, 无法实现 300Wh/Kg 的既定发展目标。而三元材料,在 3.7V 电压等级下,组成电 池后极限能量密度达到 412Wh/Kg。“高镍化”是三元正极材料未来的主流趋势。三元材料中镍是主要的电化学活性元 素,锰对材料材料的结构稳定性和热稳定性提供保证,钴元素可降低材料电化学 极化和提高循环特性;其中镍是提高能
6、量密度的核心,“高镍化”成为动力电池领 域三元正极材料的发展方向。目前特斯拉等先进的电动汽车制造商已经采用高镍 化的 NCA 材料,国内也开始生产 NCM 中高镍的品种(如 NCM811)。1.3、氢氧化锂材料是三元正极“高镍化”路径的不二之选 正极材料制备过程中,锂源主要使用碳酸锂、氢氧化锂两种,由于高镍三元电池 需要更低的烧结温度,氢氧化锂成为制备高镍三元材料必须的锂盐。(1)烧结温 度:8 系及以上三元正极材料烧结温度通常较低,如用碳酸锂作为锂源则易由于 煅烧温度不够导致分解不完全,正极表面游离锂过多、碱性太强,对湿度敏感性 增加;故高镍三元正极通常使用氢氧化锂作为锂源。(2)放电容量/
7、振实密度:使 用氢氧化锂作为锂源材料,首次放电容量高达 172mAh/g,且拥有更好的振实密度, 有更大倍率的充放电性能。(3)一致性:氢氧化锂相对碳酸锂具有稳定性好、一 致性好等优势,更加适用于高端正极材料。三元正极 NCM811、部分 NCM622 以 及 NCA 均采用氢氧化锂为锂源,逐步替代碳酸锂。另一方面,氢氧化锂作锂源可减小正极材料粒径,提升三元材料循环寿命。从减 小正极材料粒径的角度,动力电池采用氢氧化锂作锂源也是必然发展方向。碳酸 锂生产的三元材料的粒径分布较宽,容易造成大颗粒和小颗粒中 Li 和过渡金属含 量的不同。在充电过程中,由于极化的原因,小颗粒总是过度脱锂而结构被破坏
8、, 因此材料整体的循环性能实际上由不均匀小颗粒所决定,这也是制约三元材料循 环性进一步提升的重要因素。以氢氧化锂作锂源制备的三元材料,颗粒更趋于均 匀,进而可大幅提升三元材料循环寿命,这是高性能动力电池逐步采用氢氧化锂 做锂源的原因之一。1.4、长期空间:预计至 2025 年动力电池氢氧化锂需求约 45 万吨, 2020-2025 年 CAGR 约 45% 根据兴业证券氢氧化锂需求测算模型,2019 年全球氢氧化锂需求约 8.0 万吨,其 中全球动力锂电氢氧化锂需求约 4.2 万吨,预计至 2025 年全球动力锂电氢氧化锂 需求约 45 万吨,对应氢氧化锂总需求约 49 万吨,预计 2020-
9、2025 年动力锂电领 域氢氧化锂需求 CAGR 约 45%,2020-2025 氢氧化锂总需求 CAGR 约 35%。海外高镍电池快速增长成为最重要驱动力。结构方面,NCA/NCM811“高镍化”趋 势成为氢氧化锂需求持续放量的最重要驱动力,预计 NCA/NCM811 高镍正极占 比将较 2019 年 27%提升约 46pct 至约 73%。1.4.1、整车假设:预计 2025 年全球电动车销量约 1263 万辆,2019-2025 年 CAGR 约 35% 预计 2019-2025 年,全球新能源汽车年均复合增长率将达到 35%,2025 年全 球新能源汽车销量达到 1363 万辆。201
10、9 年,国内新能源汽车产量小幅下滑2.8%至 124 万辆,但海外依旧保持 16%的增长至 105.6 万辆,其中特斯拉同 比增长达到 51%至 36.7 万辆,成为海外新能源汽车销量的引擎,也带动全球 新能源汽车依旧同比增长 5.1%至 230 万辆左右。我们认为,即使短期全球卫 生事件导致海外新能源汽车销量短期承压,但在欧洲碳排放标准仍未改变, 海外加速推动燃油车退出时间表也未发生实际改变,以及诸如大众、特斯拉 等龙头车企的依旧保持快速扩张的背景下,我们预计 2019-2025 年国内新能 源汽车 CAGR 将达到 28.3%,2025 年国内新能源汽车销量达到 554.6 万辆(不 含特
11、斯拉中国工厂);海外新能源汽车年均复合增长率将达到 40.4%,2025 年海外新能源汽车销量达到 808.5 万辆(含特斯拉中国工厂);合计全球新能 源汽车年均复合增长率将达到 35%,2025 年新能源汽车销量达到 1363 万辆。 2019-2025 年,全球动力电池的装机量或 120.3GWh 大幅增长到 795.36GWh, 年均复合增长率高达 37%。与此同时,我们根据不同车型的新能源汽车进行 带电量分拆测算,预计 2025 年,国内新能源汽车平均单车带电量提升至 64kwh/辆,海外新能源汽车平均单车带电量提升至 55kwh/辆(主要基于海外 暂未考虑专用车和客车等带电量更高的车
12、型出现,且相对插电混沌比例较高 原因所致),全球新能源汽车的平均带电量也有所提升至 58kwh/辆。在此背 景下,我们预计,2019-2025 年,全球动力电池的装机量或由 120.3GWh 大幅 增长到 795.36GWh,年均复合增长率高达 37% 另一方面,考虑到刀片电池和宁德时代的 CTP 技术带动磷酸铁锂“返潮”、 其对氢氧化锂的短期需求造成一定压制。我们预计,未来 LPF 在正极材料中 的占比或于 2021 年有所抬升至 23%,2025 年占比小幅下滑至 16%。考虑到 短期刀片电池和宁德时代的CTP技术应用带动国内乘用车的磷酸铁锂占比进 一步提升,我们假设,2020 年国内 E
13、V 乘用车(不含特斯拉上海工厂)磷酸铁 锂渗透率从 2019 年的 4%大幅提升至 12%,并于 2022 年达到 25%,反之三 元正极材料的占比从 89%下滑至 72%;并且,2020Q4 开始,特斯拉中国区 工厂的 Model3 和 model Y 标准续航里程的车型全部采用超级 LFP 电池。 特斯拉方面,(1)按照 2020Q4 特斯拉上海开始装备超级 LFP,预计 2020 年 特斯拉 LFP 占比约 3%,预计至 2022 年特斯拉 LFP 装机占比达到最高值约25%,并随欧洲市场高镍长续航版本产量爬升,LFP 装机占比下降至约 10% 并保持稳定。(2)按照 2019 年特斯拉
14、全球出货量约 36.7 万辆计算,预计 2019 年特斯拉氢氧化锂用量约 2 万吨,按照 2025 年特斯拉全球出货量约 185 万辆 计算,2025 年特斯拉氢氧化锂用量提升至约 8.4 万吨。1.4.1、国内电动车市场空间:预计至 2025 年国内动力锂电氢氧化锂需求总计约 14.7 万吨,预计 2019 至 2025 年增量需求约 14.2 万吨 国内市场方面,我们预计受益于消费级新能源汽车的快速增长,至 2025 年国内 EV 乘用车销量将快速增长至约 512 万辆,2019-2025 年 CAGR 约 31%,EV+PHEV 乘用车销量将达到约 555 万辆(不含特斯拉中国);预计至
15、 2025 年国内新能源车 市场加权平均单车带电量达到约 64kwh,拉动电池装机总需求量约 354GWh,预 计 2019-2025 年国内市场(不含特斯拉中国)动力锂电领域氢氧化锂需求增量约 14.2 万吨。1.4.2、海外电动车市场空间:预计至 2025 年海外市场动力级氢氧化锂需求量约 30.2 万吨,对应 2019-2025 年 CAGR 约 42% 海外市场方面,预计龙头整车厂商将引领行业发展,我们按照龙头厂商体系对海 外动力级氢氧化锂需求进行了测算。预计至 2025 年海外市场新能源车销量将达约 809 万辆,其中预计特斯拉 2025 年新能源车销量预计将达约 185 万辆;电池
16、装机 量方面,预计至 2025 年海外市场电池需求总计将达约 442GWh,预计对应的氢 氧化锂需求约 30.2 万吨,预计 2019-2025 年 CAGR 约为 42%。 另一方面,受益于特斯拉强大的产品竞争力,预计特斯拉将成为海外市场的最重 要单一生产商,预计至 2025 年特斯拉(含中国工厂)电池装机量约 132GWh, 市占率约 30%。2、电池级氢氧化锂供给壁垒高,短期新建产能困难我们关于电氢供给侧的核心观点: 电池级氢氧化锂作为锂产业链下游核心锂盐品种,不仅仅是一种精细化工品,更 重要的,它也是直接影响新能源车整车安全性,驾乘体验以及电池循环寿命的最 核心原材料之一。无论自身新建
17、项目的困难程度,外部客户的严苛要求来看,氢 氧化锂行业均具备显著的行业壁垒。我们认为,(1)短期来看,新增产能或主要 为龙头厂商基于现有生产能力的稳步扩张,新进入者的实际产量提升或低于预期, 但另一方面并不妨碍其下游客户率先完成认证准备;(2)全球公共卫生事件的深 入影响一定程度影响了全球乘用车的电动化步伐,整车生产商拥有更多时间培育 和尝试氢氧化锂原材料供应商,这有利于氢氧化锂二线供应商有更多时间打入下 游客户认证体系。2.1、LiOH 是锂产业链下游三大核心锂盐之一,广泛应用于高镍动力电 池领域 氢氧化锂是锂产业链下游三大基础锂盐之一,主要应用于锂基脂、三元正极材料 等领域,其主要形态主要
18、包括无水氢氧化锂(LiOH)和单水氢氧化锂(LiOHH2O) 两种。(1)无水氢氧化锂为白色四方结晶颗粒或流动性粉末。(2)单水氢氧化锂 为白色易潮解的单晶粉末,当温度高于 100时,失去结晶水成为无水氢氧化锂。 (3)物化性质方面,氢氧化锂溶于水、微溶于醇,在空气中易吸收 CO2 生成碳 酸锂;氢氧化锂及其浓溶液具有腐蚀性,一般温度下就能腐蚀玻璃和陶瓷。生产工艺方面,氢氧化锂可通过矿石提锂在酸化产出硫酸锂后一步法生产氢氧化 锂,也可以通过盐湖卤水提锂先生产出粗制碳酸锂,再苛化制取氢氧化锂。下游应用方面,传统领域方面,工业级氢氧化锂可用于生产润滑脂,是良好的高 温润滑剂;另一方面,氢氧化锂是动
19、力电池领域的重要原材料,尤其是高性能动 力电池中广泛应用的高镍三元正极材料,氢氧化锂是其生产不可或缺的核心锂源。2.2、资源品质及供给稳定性等使矿石提锂成为氢氧化锂资源主流2.2.1、资源品质:盐湖及矿山均具备制取氢氧化锂的潜力,但矿山更优 资源禀赋:矿石锂资源的碳酸根、Ca、Na 离子浓度更低,杂质变化小,生产过 程可控性更强。从资源禀赋来看,卤水锂资源 Na、K、Mg 等指标一般高于矿石 锂资源,面临更高的除杂需求;另一方面,不同盐湖之间杂质成分占比差异较大, 甚至同一盐湖的不同开发阶段资源禀赋都不甚一直;而车用锂电池单体用量大, 随着整车的使用及老化,各个电池之间的一致性会越来越差,易产
20、生个别电池过 充电触发热失控,因此其对电芯一致性要求非常高。因此资源禀赋更优、一致性 更强的矿石锂资源更易得到下游整车生产商的青睐。 另一方面,矿石提锂的工艺流程、时间周期更短,可控性更强。在整车企业面临 配套产能扩张需求时,采用矿石提锂方案的氢氧化锂供应商将更容易做出快速扩 产响应,矿石提锂项目的柔性产能配套能力显著更优。2.2.2、资源供应:矿山锂资源开发稳定性、灵活性较盐湖资源更优 从资源品质稳定性,生产规模控制等方面看,矿石锂资源明显更占据优势。“晒卤” 是盐湖资源提锂的核心工艺环节,因此盐湖所在地的年日照时数、海拔和温度等 都对盐田生产作业产生重要影响。(1)“晒卤”时间长、反馈迭代
21、较慢导致盐湖锂 资源项目爬产缓慢,达产进度多低于预期。(2)另一方面,在发生洪水、暴雨等 自然灾害时,盐湖资源生产将受到显著影响。(3)盐湖提锂产能扩建首先需要克 服确定工艺,建立晒盐场两大难点,不确定性非常高。尤其在晒卤环节,由于为 室外晒盐厂,风速、阳光等都会对工艺进度产生实质性影响,不确定性非常高。 因此锂辉石资源相较盐湖更适宜成为动力级氢氧化锂的资源方案。2.3、工艺壁垒:氢氧化锂加工工艺壁垒更高 全球范围内工业级氢氧化锂制备工艺主要包括碳酸锂苛化法、硫酸锂苛化法、石 灰石焙烧法三种,目前盐湖制取氢氧化锂工艺的主要代表厂商为 Livent(全球唯 一一家采用采用盐湖提锂方案并进入一线整
22、车供应链的氢氧化锂生产商),其南美 盐湖资源在原产地制备碳酸锂后转运至中国制取氢氧化锂,赣锋锂业和天齐锂业 均采用硫酸锂苛化法。其中,硫酸锂苛化法具备工艺成熟,生产流程短,能耗低, 物料流通量小等优点,是全球生产氢氧化锂的主流工艺。微粉氢氧化锂:除硫酸锂苛化法本身的加工壁垒外,微粉级氢氧化锂也是加工端 不得不考虑的核心加工壁垒之一。粉级氢氧化锂属于电池级氢氧化锂,由电池级 粗颗粒氢氧化锂多加一道破碎工艺,将粗颗粒氢氧化锂磨细。电池级粗颗粒氢氧 化锂的直径在 200 微米以上,最高能到 1000 微米,而微粉级氢氧化锂的直径只有 几微米。但考虑到氢氧化锂本身的一些特性,如易受潮,有强腐蚀性,粒度
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