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锂电正极:技术路线愈显清晰 三元材料正当其时(一)

作者:新能源刘强团队 来源:新能源趋势投资 发布时间:2017-07-07 浏览:

中国储能网讯:新能源汽车行业:政策和市场双重作用带动三元锂电大发展。长期来看新能源汽车从1到10的发展,处于最佳成长期。从政策角度看,政策助力推动新能源汽车发展。目前补贴退坡趋势紧逼,同时新能源汽车积分办法出台在即,能量密度成为获得补贴具体数额以及获得新能源乘用车积分的重要考量依据。从市场角度看,市场对续航里程高的汽车需求加大,且产业发展到当下阶段,需要技术进步和更高品质来推动行业升级。

正极材料:锂电核心材料,市场空间巨大。动力电池占整车成本的三分之一到二分之一,是关乎汽车性能的重中之重。正极材料是制作锂离子电池电芯的关键原材料,在其成本与质量控制等方面都起着决定性作用。正极材料技术优劣渐分,性价比是关键:三元材料:综合多维优势,发展前景广阔;磷酸铁锂:安全性能较好,成本具有优势,客车上应用较为广泛;钴酸锂:3C应用较多,成本劣势不可忽视;锰酸锂:成本优势明显,高温性能较差。动力电池的发展带来正极材料的较大增量市场:我们预测2017年国内仅动力电池带来的正极材料市场规模即可达到134亿元,2020年市场规模达到246亿元;国内整体正极材料市场规模2017年达248亿元,2020年达363亿元。全球角度,我们预测2017年动力电池正极材料市场规模在443亿元左右,整体正极材料市场规模达739亿元。

三元材料:正极技术路线清晰,高端三元正当其时。目前占动力电池正极材料比重最大的是三元材料和磷酸铁锂。三元材料具有更高的比容量,能够支持更长的续航里程,众多乘用车整车厂商均已有配套三元电池的车型上市。我们预计未来发展空间的重点在乘用车,下游整车放量将大幅提升动力电池需求,进而提升三元材料的需求。经测算,我们预计2017年国内动力电池用三元材料市场规模在82.4亿元左右,2020年市场规模在195亿元左右,复合增速达33%;国内三元材料整体市场规模2017年接近150亿元,2020年接近300亿元,复合增速超过20%。

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1、本源:越高镍、越高能、越高门槛。由于三元材料中镍元素含量的增加会增加材料容量,未来在对电池能量密度需求不断提升的背景下,三元材料将向高镍化方向发展。但是同时考虑到镍含量增加会影响产品结构稳定性、热稳定性和循环性能,需要通过离子掺杂、表面包覆等环节来提高性能,因此高镍化趋势更加考验企业对产品的把控能力。

2、政策:新能源汽车助推动力电池需求增长,三元路线难以替代。政策推动行业升级,三元路线最有前景:1)政策要求到2020年动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤,系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时以下,到2025年,单体比能量达500瓦时/公斤;2)新的财政补贴方案正式实施,规定乘用车能量密度高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴,能量密度成为补贴数额的重要考量依据;3)积分制对电耗和续航里程不同的车型采用不同积分,纯电乘用车与燃料电池乘用车的积分均随续航里程的不同而有所区别。目前来看,三元材料作为性价比高、最有潜力达到市场需求与政策要求的技术路线拥有很大的发展前景。

3、上游:三元发展引致上游原材料需求增加,关注成本控制能力强的企业,关注布局上游产业链的企业。三元材料的上游是锂钴资源和前驱体。锂钴资源有限,原料供给偏紧,价格保持坚挺态势;前驱体的技术含量高,对三元正极材料产品影响最大。正极材料价格受原材料价格影响较大,因此布局前驱体业务以及有锂钴资源和回收业务的企业能够更稳定地把控成本,面对冲击的抵抗能力较好。由于正极材料等中游环节成本加成的定价模式,下游需求提升有望提高整个产业链的盈利能力。所以进入新能源汽车产业链的高端三元产品随着需求的提升有望量价齐升,充分提高盈利能力。

4、下游:三元材料安全、质量是关键,客户开发周期较长,重点关注技术领先、客户优质的有积淀的企业。行业内有积淀的企业拥有领先的技术优势和良好的产品质量,客户开发能力更好。未来行业面临洗牌,尤其下游电池厂商集中效应显现,拥有优质客户的企业将厚积薄发。更重要的是,随着乘用车电动化的推进,三元需求提升,我们预计将有一些三元材料企业进入主产业链,从而带来新的成长。

5、趋势:高镍三元材料是未来一大趋势,关注布局高镍三元、技术与研发突出的技术先行者。技术领先的企业有望依托高技术和研发实力,争取技术优势,抢占高端高镍三元电池市场。目前高镍三元材料稀缺,抢先布局意味着有更多可能获取客户的忠诚度。

综上所述,随着汽车电动化的深入发展,高端三元材料需求持续提升,我们从产业链、研发等角度分析,主板上市公司关注(其中厦门钨业、格林美由信达证券有色研究团队覆盖,我们报告主要从正极材料角度分析):

当升科技:产能持续扩充,布局高镍三元;技术卓越,龙头地位稳固;中鼎高科协同发展,横向纵向多方布局。

杉杉股份:锂电业务强劲,布局高端打通产业链;新能源汽车长远布局,上下游联通发展;储能业务快速发展,打造“光储结合”整体解决方案。

科恒股份:“设备+材料”双龙头业务布局,高端正极材料产能持续扩张,进一步布局高端动力三元材料。锂电设备主要客户包括珠海格力、ATL、CATL、力神、力信等优质企业。

厦门钨业:锂电材料业务产销同增,实现爆发式发展;传统主营业务稳步发展,上下游协同,产业链完整,前景可期。

格林美:打造“电池回收—原料再造—材料再造—电池包再造—新能源汽车服务”全生命周期循环价值链。建设三元前驱体原料基地,建成15000吨产能,NCA前驱体批量供应三星。

富临精工:收购湖南升华切入正极材料,产品为磷酸铁锂和三元材料,主要应用于新能源汽车动力电池的生产;产能释放规模优势进一步凸显;与沃特玛等大型锂离子电池生产企业已经建立了良好的合作关系,下游客户优质。

宁波金和:高端三元率先布局,持续扩产市场占有率领先。主要客户包括三星SDI、ATL、比亚迪、CATL、比克、力神等国内外优质动力电池企业,为公司提供稳定下游需求。

长远锂科:科研力量和人才优势明显。依托中国五矿集团矿产资源和资金优势,实施“三年扩产”计划,开辟新的建设项目,持续扩产,打造三万吨正极材料总产能。

北大先行:产业链全面布局,上游锂矿资源到下游动力电池均有布局,把控能力优异;研发团队经验丰富,人才优势突出;下游客户优质。

贝特瑞:磷酸铁锂龙头,产能持续扩张;加大研发投入,打造技术优势;下游客户优质,主要客户包括国内外众多领先动力电池厂商。

德方纳米:研发体系完善,产品性能卓越,是国内第一家将纳米技术应用于电池正极材料的企业;下游两大主要客户为比亚迪和宁德时代,是国内行业绝对领先的动力电池厂商。

天津巴莫:专注钴产品的研发与生产,目前现有生产能力为氧化钴锂1200吨/年四氧化三钴1500吨/年;下游客户优质,产品供应深圳BYD、天津力神、哈尔滨光宇、韩国SKC等国内外知名锂电公司。

天津斯特兰:深耕磷酸盐正极材料领域十数年,2016年公司正极材料总出货量近6000吨,其中磷酸铁锂材料为5000多吨;产能逐步释放,预计公司华中生产基地2017年底设备进行调试试生产,一期为2万吨产能。

一、新能源汽车行业:政策助力飞速发展,产业链需求稳步打开

新能源汽车产业链现已较为完善,从上游金属矿到下游新能源汽车制造、运营等环节,已然实现了从0到1(这里1指的是渗透率,1表示1%的渗透率,以下类同)的发展。我们认为新能源汽车行业已完成导入期,进入了最好的成长期,整体产业链在新能源汽车大发展的带动下前景向好。

长期:从1到10发展,最好的成长期

经济发展助力新能源汽车产业,人均保有量仍有较大增加潜力

经济增长推动汽车保有量持续上升。据公安部交管局数据,截至2016年底,全国机动车保有量达2.9亿辆,其中汽车1.94亿辆;至2017年3月底,汽车保有量首次超过2亿辆,占机动车总量的66.67%。汽车数量仅次于美国,居第二位。从2006年的不到0.37亿辆到2017年一季度的2.00亿辆,过去10年我国汽车保有量迅速增长,2006-2016年复合增长率高达18.03%。

2016年,我国千人汽车保有量仅约为140辆/千人,而2010年美国千人汽车保有量已超过800辆/千人,世界平均水平已达147辆/千人。中国与发达国家差距明显,落后于世界平均水平。我们预计未来汽车数量仍有较大增长空间。

2016年新能源汽车渗透率已经达到1.81%,我们认为在政策利好以及行业发展的背景下,未来几年新能源汽车渗透率会不断提升,至2020年预计达到6.16%,2025年预计达到20%。

能源与环保问题倒逼新能源汽车发展

能源问题与环保问题日趋严重,新能源汽车将受其影响加速发展。

能源方面,汽车用油占汽油消费量很大部分。随着汽车保有量迅速攀升,对石油消耗造成严重负担,石油供给增长辆主要依靠进口,对外依存度已经达到60%。

环境方面,机动车是氮氧化物排放的主要来源,汽车尾气是目前PM2.5超标的主要原因之一。据环保部报告显示,2015年,全国机动车排放污染物4532.2万吨,北京、上海PM2.5的25%来源于机动车。

发展新能源汽车是能源消费的变革。随着汽车行业的发展,能源危机和环保问题将倒逼新能源汽车的发展。国家已出台多项政策限制燃油汽车平均油耗,工信部设立2020年生产乘用车平均油耗目标为百公里5L,节能型汽车燃料消耗量降到4.5L/百公里以下,倒逼新能源汽车的发展。

短期:磨合期逐步结束,蓄势待发

2016年是新能源汽车的整治之年。由于骗补、车辆准入等因素影响,在2016年政策落地时间不断延后,2016年下半年行业进入调整期,整体销量被压制,直到最后两个月,销售才释放出来。据中汽协会统计,2016年,中国新能源汽车生产51.7万辆,销售50.7万辆,同比分别增长51.7%和53%。

2017年前五个月政策磨合期逐步结束。2017年新的补贴方案正式实施伊始,企业进入战略调整阶段,加上春节等因素同时影响,导致1月份产销不加,然而1-4月整体来看,2到4月份同比均有增长,4月更是实现了纯电动销量同比增长19.4%、插混销量同比增长26.8%的上扬,政策落地后回暖趋势开始显现。进入5、6月份,行业政策逐步完善,产业链调整基本结束,新能源汽车行业已基本恢复正常。5月,新能源汽车产销分别达到5.1万辆和4.5万辆,同比分别增长38.2%和28.4%,呈现较好发展态势。

2017年3季度将是较好的投资期。2016年政策的调整导致销量被压制,2019年补贴将在2017年的基础上退坡20%,前后紧逼预计将导致2017年、2018年新能源汽车销量上涨。随着政策逐步配套完善、新车型开发和产能逐步释放,我们预计2017年是升华、反弹之年,新能源汽车产销量将逐月逐季上浮,同比、环比较好状态将在第三季度到来。同时我们认为2018年新能源汽车将迅猛发展,需求大幅增加,将是真正的大年。

市场:需求拉动新能源汽车产品升级换代,正极材料是核心

不管是购车和使用成本,还是续航里程和充电运营,市场对新能源汽车的要求逐步提高。目前国内厂家各类车型不断升级换代,续航里程不断增加,其他性能也越来越有竞争力。

以比亚迪e6车型为例,2014年款e6的纯电最高续航里程(综合工况法)为300km,而2016年款e6的续航里程则达到了400km,拥有很大提升。国外方面,以nissanLeaf车型为例,2015年款电池容量为24kWh,续航里程在200km左右。仅一年后2016款的电池容量提升为30kWh,续驶里程增加。2017年款则加入了快充的性能,半个小时之内即可从低电量状态充至80%。

车型的升级主要是电池的升级,电池的升级核心在于材料品质的提升,而动力电池材料的核心即在于正极材料。

二、正极材料:动力锂电拉动正极材料大发展,技术优劣渐分

锂电池:已成大产业,动力电池拉动作用明显

受到新能源汽车行业大发展的影响,动力电池需求量不断攀升。根据EVTank数据显示,2016年,中国国内锂动力电池出货量合计达到30.5GWh,同比2015年17GWh增长79.4%。我们预计2017年国内动力电池需求约为41GWh,2020年需求保守估计将达到110GWh。

面对持续增长的动力电池需求,国内锂电池厂商不断扩大产能。

动力电池是影响包括整车质量、续航里程等一系列性能的关键所在,其成本可以达到整车成本的35%-50%。因此,动力电池的成本与性能是整车厂商关心的重中之重。而在动力电池的各个组成部分中,正极材料更是起着最关键的影响。因此,新能源汽车大爆发将大幅拉动正极材料市场的走强。

正极材料:占比最大,影响最关键,市场空间巨大

锂离子电池电芯的核心结构包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。具体来看,正极材料在电芯制造成本、质量中占比最大,直接决定着动力电池产品的安全性、能量密度等各项性能。正极材料的发展大幅影响着行业的结构性突破。

根据中国有色金属工业协会数据,2016年国内正极材料市场总规模达194亿元,其中三元材料产值占比最高,达79.8亿元。面对不断增长的下游需求,根据各类车型销量以及材料价格变动趋势,我们预测2017年动力锂电正极材料市场规模达到134.5亿元,2020年市场规模达到接近250亿元;国内整体正极材料市场规模2017年达248亿元,2020年达363亿元。全球角度,我们预测2017年动力电池正极材料市场规模在400亿元左右。

正极材料对比分析:各有优劣势,性价比是关键因素

目前锂离子电池正极材料主要包括三元材料(NCM/NCA)、磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂、锰酸锂等。

其中,三元材料主要应用在动力电池,并且已经开始用于小型锂电领域;磷酸铁锂更多的应用在动力电池和大型储能领域;钴酸锂主要用于3C产品;锰酸锂主要应用于动力电池和储能领域,且多与三元材料掺杂使用。数据显示,2016年全国锂电池正极材料产量16.16万吨,同比增长43%。其中,磷酸铁锂产量5.7万吨,同比增长75%;三元材料产量5.43万吨,同比增长49%;钴酸锂出货量3.49万吨,同比增长9.4%。

各类正极材料分别在安全性、比容量等方面具有不同优势。

三元材料:综合多维优势,发展前景广阔

三元材料综合了LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4的特点,三种过渡金属元素具有显著的协同效应,镍元素可以提高材料容量,钴元素主要起到减少阳离子混合占位、稳定层状结构的作用,锰元素则可以提高安全性和稳定性,因此三元材料具有能量密度高、循环寿命较长、安全性能较好等优点。

三元材料理论比容量可以达到接近300mAh/g,目前广泛应用的NCM622实际比容量在170mAh/g左右,未来随着技术的进一步发展,实际比容量仍有很大的上升前景。

磷酸铁锂:安全性能较好,成本具有优势,客车上应用较为广泛

磷酸铁锂技术较为成熟,安全性能较好,目前主要应用于储能、动力电池等领域。动力电池方面,客车上的应用更为普遍。未来随着三元材料性能的提高,我们认为磷酸铁锂会逐步缩小在动力电池上的应用范围。

磷酸铁锂理论比容量可以达到170mAh/g,目前已经做到实际比容量140mAh/g左右,未来继续发展的上调空间不大。

钴酸锂:3C应用较多,成本劣势不可忽视

钴资源较为紧缺,2016年以来钴价持续上涨不断压缩钴酸锂产业链利润空间。由于钴酸锂在在更高电压下的结构不稳定,因此钴酸锂继续向高电压发展需要更深的技术积淀。目前钴酸锂主要应用于3C领域,已经存在某些小型锂电领域如移动电源上三元与钴酸锂混用的趋势。钴酸锂理论比容量可以达到270mAh/g以上,目前已达到实际比容量在150mAh/g左右,未来随着技术发展实际比容量可上涨空间较大。未来钴酸锂主要将朝着高电压方向发展,将通过掺杂和表面包覆来提高高电压下钴酸锂的性能。

锰酸锂:成本优势明显,高温性能较差

锰资源非常丰富,具有很大的成本优势。然而锰酸锂理论比容量仅有不到150mAh/g,考虑到其能量密度与高温性能,未来应用受限,大多应用在与其他材料掺杂使用的过程中。

综合来说,我们预计在动力电池领域,乘用车上三元材料的渗透率将不断提升,考虑到安全性以及相关政策调整,客车上磷酸铁锂仍将在一段时间内与三元材料分庭抗礼。小型锂电领域,短期内钴酸锂和三元材料并行。钴酸锂在容量、电压平台和压实密度等方面有较好的优势,尤其是在体积能量密度方面优势较为突出,因此在智能手机等领域还有空间。但是在充电宝、平板电脑等产品中,NCM已经有替代钴酸锂趋势。同时考虑到钴价上涨等因素,在3C产品领域,三元材料仍十分有潜力。

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