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2022年三元前驱体行业报告:三元性价比回归,一体化布局加速

2022-12-21 13:37 作者:报告派  | 我要投稿

报告出品/作者:浙商证券、施毅

以下为报告原文节选

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1三元前驱体——电池产业链关键中间体

三元前驱体是电池产业链中衔接上游资源与下游材料的关键中间产品,上游为镍、钴、锰、铝等金属资源,下游为锂电正极材料,主要应用于动力电池、储能与消费电池领域。




三元前驱体在电池产业链中价值量较大。三元正极在三元动力电池成本中占比约四成,而在一吨三元正极材料大约需要约一吨三元前驱体,按2021年平均原材料价格估算,三元前驱体占三元正极成本约六成,进一步估算得到三元前驱体占三元动力电池成本约1/4,是成本占比最大的原材料之一。




三元正极材料对前驱体的理化性能具有良好继承性,主流制备方法为化学共沉淀湿法。三元前驱体的理化性能(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标,进而决定了三元正极材料是否能够满足高比容量、高倍率、长循环寿命、高安全性等终端需求。且三元前驱体性能指标繁多,电池厂会根据具体电池用途定制参数,前驱体生产商需要凭借技术和经验积累进行及时响应研发,通过调整繁多的反应变量寻求参数间的平衡。

三元前驱体的制备方法包括溶胶-凝沉淀法、喷雾干燥法、共沉淀法等,目前主流的三元前驱体制备技术路线是共沉淀法,属于湿法工艺,下游再通过高温固相的火法制备三元正极材料。共沉淀法中,使用氨水作为络合剂将镍、钴、锰金属离子络合, 形成的金属铵根的络合离子能有助于金属离子缓慢释放,加入NaOH作为沉淀剂, 与缓慢释放的金属离子反应生成共沉淀。共沉淀法有利于形成球形度良好、粒径均一及振实密度较高的氢氧化物前驱体。




2需求:电池高镍化趋势下,长期需求无虞

三元前驱体在电池产业链中位于中间偏上游位置,下游行业为三元正极材料及锂电池行业,终端应用于电动汽车、储能、消费电子等领域,其中电动汽车是三元前驱体主要终端应用。三元前驱体行业受益于下游动力电池及消费电池领域的需求增长。

2.1新能源车需求高增下的千亿空间市场

2021年以后国内外新能源汽车市场均呈现快速发展、高景气趋势。据中国汽车工业协会,2021年中国新能源汽车销量352.1万辆,同比增长158%,超越国际增速。2022年新能源车市场景气度不减,随着产品力提升、基础充电设施完善、政策推动等因素影响,我国新能源汽车渗透率快速上升,中汽协数据显示,2022年9月渗透率已提升至27.1%,增长持续超预期;据乘联会预测,2022年我国新能源汽车销量有望突破600万辆。




在新能源车及其他新能源需求高增背景下,锂电产业链各环节快速发展。范围来看,据Frost & Sullivan统计,2021年,全球动力电池总装机量为293.7GWh,同比增长112%,其中三元锂电池装机量约为171.9GWh,占比59%,磷酸铁锂电池装机量约120.9GWh,占比41.9%。据Frost & Sullivan预测,2022-2030年全球动力电池装机量仍将有25.7%的复合增速,市场空间巨量。

三元正极性能优势日益突出,无惧磷酸铁锂替代。锂电池正极材料主要分为三元正极材料(NCM/NCA)、磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)及钴酸锂(LCO)等。三元正极材料综合了镍、钴、锰(铝)三种元素的优点,具有高能量密度、高续航里程的优势,在电动汽车仍需解决里程焦虑的需求下,据Frost & Sullivan统计,2017-2019年三元正极锂电池占比由53%提升至71%,成为主流电动汽车正极材料,尽管短期内由于2021年原材料镍价上涨使得三元材料正极占比有所震荡,但长期看三元正极材料性能优势仍难以被取代,随着技术迭代及原材料供给改善,三元正极材料仍拥有较强性价比,将作为动力电池领域的主要正极材料。




三元锂电池凭借高比容量与高电压性能优势,仍将是动力电池领域特别是高端领域的主 流选择。目前高镍三元材料实际比容量达到200mAh/g以上,相较于一般的150mAh/g左右的普通铁锂电池,高镍三元材料拥有大约20%以上的质量能量密度优势,高镍三元电池在体积能量密度上同样具备优势。对于追求续航里程、电池容量的高端新能源车,三元电池仍是电池首选。而磷酸铁锂电池在度电成本、循环次数、电池稳定性上的优势,更适合在低端新能源车及储能领域得到大范围应用。

由于三元锂电池和磷酸铁锂电池的各自优势与各自独特的应用领域,预计较长时间内三 元电池仍将与磷酸铁锂电池保持共存,受技术迭代及原材料价格影响,市场份额或存在阶 段性的波动,但不存在大范围相互替代。随着高镍、超高镍以及无钴三元电池的技术突破以及在高端新能源汽车市场的竞争优势,尤其是随着特斯拉4680大圆柱电池(高镍三元锂电池)的技术突破与产业化(搭配4680的modelY已在2022年在北美交车),高镍三元电池在800公里以上续航里程优势明显,将是A、B级高端新能源汽车的主要选择。若三元电池性价比进一步提升,有望争夺到更多的中等新能源车份额。




2022年三元前驱体有望崛起成电动车浪潮下的又一千亿级别市场,未来三年空间或至少翻一倍。随着全球三元锂电池电池出货量的增速发展,加之部分动力工具、消费电子领域三元锂电池的逐步替代,全球三元前驱体出货量加速发展。据Frost & Sullivan统计,2021年全球三元前驱体材料出货量达76.33万吨,同比增长61.65%。按Frost & Sullivan预测数据,2022年全球三元前驱体出货量达到102.24万吨,以523型号过去三年平均价格10.7万元估算,到2022年三元前驱体材料市场规模将达到约1100亿元,崛起成为千亿级别市场,预计到2025年,出货量有望达到224万吨,市场规模有望达到约2400亿。




2.2三元正极及前驱体向高镍高压方向迭代,能量密度提升

动力电池技术趋势仍在于提高能量密度。2020年,中国汽车工程学会编制《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,计划到2025年普及型动力电池电芯能量密度量至少达到200Wh/kg,并且预计在2025-2035年,动力电池比容量仍有较大幅度提升,以解决电动车续航里程问题的行业核心痛点。




高镍三元正极及三元前驱体比容量优势凸显。三元正极材料按照镍、钴、锰(铝)的大致构成比例,可分为NCM3系、NCM5系、NCM6系、NCM8系和NCA。其中,NCM3系和NCM5系镍含量相对较低,技术相对成熟,较早被广泛应用;NCM6系属于向高镍过渡的产品,NCM8系和NCA属于高镍三元正极材料,镍含量提高有利于增加材料比容量,7系以上实际比容量可达到200mAh/g以上,同时钴含量相对下降减少了三元材料单位成本,符合动力电池高密度、长续航、高性价比的发展趋势;但高镍三元正极材料稳定性不如低镍三元材料,且高镍材料的工艺控制难度、品质管控难度都会提升,因此市场上高镍化的关键技术与工艺仍在不断发展。




技术进步带来的能量密度优势下,三元前驱体产品的高镍化趋势明显。2015-2020年,高镍细分型号NCM811出货量占比分别由0.1%提升到23%,NCA占比由4%提升至10%,高镍过渡产品NCM622占比由9%提升至21%,高镍产品占比提升加速。据Frost & Sullivan,2021年全球高镍前驱体(8系及以上)出货量占比已提升至42%,预计到2026年将提升至79%。




2.3镍产能释放驱动镍价下行,三元电池单价劣势缩窄

镍钴锰等主要原材料价格趋稳,带动三元前驱体成本下行。三元前驱体主要原材料硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等,在2020-2022年上半年由于供需错配硫酸镍等原材料历经大幅攀升,2022年下半年硫酸镍价格环比回落。三元前驱体定价采用成本加成模式,硫酸镍作为三元前驱体主要原材料,若硫酸镍下行有望带动三元前驱体价格下行,进一步降低三元正极电池原材料成本,据SMM预计,2023年国内硫酸镍产量约51万吨,前驱体需求仅48万吨,原材料供给有所改善,或将供过于求,进而驱动的硫酸镍价格下行。




三 元材料电池的原材料成本持续下降,使得三元电池性价比回升,有利于带动三元电池 市场份额增长,从而拉动三元前驱体需求。2022年3月后,三元车用电芯与铁锂车用电芯单价差由0.15元/Wh快速收窄至0.08~0.10/Wh之间,三元电池性价比提升显著。




通过测算锂镍原材料对三元电池和磷酸铁锂成本的影响,发现镍盐、锂盐降价均有利于提 高三元电池性价比,但硫酸镍价格是影响性价比的主要变量

假设高镍三元电池消耗硫酸镍量及锂盐(折算碳酸锂当量)量分别约为4.2kg/kWh及0.68/kWh,磷酸铁锂电池消耗锂盐(折算碳酸锂当量)约为0.63kg/kWh,按目前硫酸镍价格及碳酸锂价格分别为40500元/吨及566500元/吨计算,三元电池和铁锂电芯的镍盐与锂盐总成本分别为555元/kWh、357元/kWh;根据鑫椤咨询,我们假设该成本对应的三元电芯与铁锂电芯价差约95元/kWh。从成本结构可知,三元电池成本受到镍价与锂价双重影响,镍价锂价下跌均有利于三元电池成本下降,而磷酸铁锂电池成本仅受到锂价影响,锂价下降有利于 磷酸铁锂价格下降。

假设价格与成本同步变动,将两种电池成本下降幅度相减,可得到镍价、锂价变化对两种电池价差的影响。从测算结果可得,镍价变动是影响三元与磷酸铁锂电池电芯价格差变化的 主要因素,当硫酸镍价格在目前44600元/吨基础上每变动10%,两种电池电芯价差下降约17元/kWh,若价格下降50%,三元电芯度电价格可与磷酸铁锂价格持平。





3供给:前驱体龙头持续放量,加速布局镍资源

3.1行业格局集中,龙头份额提升

三 元前驱体格局集中,市场份额向优质厂商倾斜。目前我国在三元前驱体研发与生产方面,已经处于全球领先地位。中国是三元前驱体主要生产国,2021年中国占全球三元前驱体产量比例约83%。国内三元前驱体行业格局集中度高且连年提升。据鑫椤资讯,2021年前驱体行业CR3达52%,相较2018年45%提升7pct;,整体市场份额向优质厂商倾斜,2022年前三季度,中国三元前驱体行业中伟股份、格林美、湖南邦普(宁德时代子公司)和华友钴业市占率位居全国前四,市场占比分别为27%、16%、13%与11%;另外芳源股份生产高镍前驱体产品,主要供应松下、贝特瑞、当升科技等,技术实力在行业中也处于领先地位。


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(特别说明:本文来源于公开资料,摘录内容仅供参考,不构成任何投资建议,如需使用请参阅报告原文。)

精选报告来源:报告派

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