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鋰離子電池中游看點多 正負極材料分別“提容”

鉅大LARGE  |  點擊量:1229次  |  2020年07月31日  

寧德時代作為千億“獨角獸”公司即將登陸A股,引發市場對以鋰離子電池為核心的中游產業鏈的關注。與上游以資源品“漲價”為核心因素支撐股價表現所不同的是,鋰離子電池中游產業爆發因子相對復雜,以高鎳化為發展方向的三元正優品種獲得市場資金高度關注。二月七日以來,正極高鎳三元龍頭公司當升科技以超過30%的漲幅直逼上游鋰、鈷資源龍頭股,而國軒高科、格林美、杉杉股份等正極材料公司漲幅也均超過20%,領先中游環節其他子板塊個股。


更新換代驅動動力鋰電池需求大幅上升


自從2012年國務院公布《節能與新能源汽車產業發展規劃》后,我國新能源汽車2016年、2017年銷量已經持續兩年超過全球新能源汽車銷量的一半。就在近期,又有兩條利多新能源汽車發展的消息出爐,即在今年“兩會”政府工作報告中,政府明確提出新能源汽車購置稅優惠政策延長3年;工信部長苗圩在接受相關媒體采訪時提出,2020年新能源汽車占比要達到10%。新變化有望刺激新能源汽車行業發展速度超出之前市場的預期。供需格局的改變將帶動新能源汽車的心臟“動力鋰電池”的需求。國盛證券預測,2018~2020年,動力鋰電池需求量將分別達到45/63/89GWh,復合上升率36%。其中,三元需求分別為22/40/64GWh,復合上升率達58%。


動力鋰電池的發展是與新能源汽車發展息息相關的,在新能源汽車快速發展的過去5年內,動力鋰電池裝機量復合上升率高達160%。如今按照乘用車用動力鋰電池4~6年進入報廢期、商用車用動力鋰電池3年進入報廢期限制,券商普遍預計2018年開始,我國新能源汽車動力鋰電池將會進入大規模退役階段,這意味著社會上將出現新一輪更換動力鋰電池潮的到來。東吳證券陳顯帆測算,2018年退役動力鋰電到池將達到11.09GWh,對應65.91億市場空間,2020年則對應148.2億市場空間。


三元正極最具潛力高鎳化大勢所趨


在動力鋰電池構成中,正極材料在鋰離子電池總成本中占據40%左右的比例,且其對鋰離子電池的比容量、安全性、穩定性及循環壽命等重要指標起著決定性用途。在正極材料種類劃分上,當前,已經市場化的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)以及三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等產品。


其中,鈷酸鋰理論比容量可達到270mAh/g以上,目前已達到實際比容量在150mAh/g左右,未來可提升空間較大,但其缺點在于更高電壓下結構不穩定,且鈷資源緊缺,成本劣勢不可忽視;錳酸鋰理論比容量不到150mAh/g,考慮到其能量密度與高溫性能,未來應用會受限,其優勢在于錳資源豐富,成本偏低;磷酸鐵鋰理論比容量可達到170mAh/g,目前實際比容量在140mAh/g左右,未來進一步上調空間不大,優勢在技術較為成熟,安全性能較好,在我國重要用于新能源客車領域;三元NCM是通過調配Ni(鎳)、Co(鈷)、Mn(錳)的比例,來獲得不同的電極特性,鎳可提高材料容量,鈷重要起到穩定層狀結構用途,錳則可以提高安全性和穩定性,目前來看,三元材料具有能量密度高、循環壽命較長、安全性能較好等優點。


在動力鋰電池中,三元正極材料NCM(鎳鈷錳酸鋰)重要包括NCM111、NCM532、NCM622、NCM811等類型。目前國內三元正極材料以NCM523為主,占比76%,NCM333和NCM622占比分別為13%和10%。由于動力鋰電池對能量密度要求越來越高,同時對鈷價格的擔憂也加速公司進行高鎳化正極材料的研發,未來動力鋰電池將更多采用高能量密度的NCM811和NCA(鎳鈷鋁酸鋰)。NCA材料鎳含量高,能量密度類似NCM811型,壓實密度接近NCM523型,但因NCA合成難度較高,目前國內僅有少數幾家公司在試生產,如比亞迪、國軒高科、中航鋰電、CATL、億緯鋰能等。


在高鎳三元材料方面,當前國內在其上布局的A股上市公司數量并不多,僅有杉杉股份、當升科技等幾家龍頭公司涉足。其中,杉杉股份作為全球最大的鋰離子電池原材料綜合供應商,其正極材料產銷量全球第一。子公司杉杉能源計劃固定資產累計投資50億,建設10萬噸高能量密度正極材料,其中一期產量2萬噸,計劃于2020年底前完成,一期第一階段產量1萬噸,計劃于2018年底建設完成,公司高電壓鈷酸鋰和532/622三元占比將不斷提升。


當升科技前瞻性地布局高鎳產品,且持續擴張高鎳產量,NCM811產品已開始批量向客戶供貨,NCA產品也進入中試階段;三期年產1.8萬噸NCM811/NCA項目工程建設工作已啟動,未來正極材料產量將達到3.4萬噸/年。受益于鋰電正極材料銷售持續大幅上升,公司預計2018年一季報實現凈利潤3500萬元至4000萬元,同比上升78.21%~103.67%。作為三元高鎳化領軍公司,有望享受技術發展紅利。


除了上述兩家龍頭公司以外,其他正極材料公司則從其他角度向產業鏈不斷延伸。例如天賜材料、格林美向原料端布局,分別采購上游鋰資源和鈷資源,鎖定上游資源供給。科恒股份在鋰電業務的布局則是設備、材料雙輪驅動,材料方面,公司正極材料現有產量800噸/月,二期規劃產量包括5000噸/年的三元材料和3000噸/年的高壓鈷酸鋰(見表1)。


動力鋰電池硅碳負極空間廣闊


在高能量密度發展路徑上,動力鋰電池正極高鎳三元材料趨勢顯著,而負極的比容量和工作電壓也直接決定鋰離子電池的能量密度,因此伴隨著正極工藝的成熟,負極也要相應地提高電池容量。


根據活性物質不同,負極材料可分為碳材料(重要是天然/人造石墨)和非碳材料(包括鈦基材料、硅基材料等)兩類。2017年,人造石墨產量已超過天然石墨的2.5倍,成為動力鋰電池和中高端消費電池的主流負極材料。


石墨的理論能量密度是372mAh/g,未來動力鋰電池向著更高能量密度發展,傳統石墨很難達到能量要求。而硅材料的理論能量密度可達4200mAh/g,在容量方面硅負極材料有明顯優勢。硅基材料因結合了碳材料高電導率、穩定性及硅材料高容量優點,因此業內普遍認為,未來硅基材料有著巨大發展潛力。


動力鋰電池正負極使用量約為2:1,方正證券分析師申建國根據高鎳三元正極未來用量預期,來推算相應年度硅基負極需求量。硅基負極價格目前較高,在26萬元/噸的水平,申建國認為,隨著制造工藝的成熟和技術的革新,加工成本必將逐漸下行,此外,隨著產業的成熟,負極公司也可享受到規模化效應帶來的成本節約。所以其預測,在未來幾年硅基負極價格將一路走低,并在2020年達到12萬元/噸的單價。硅基負極市場空間將在2018年加速上升,并在2020年到達17億元的規模。


要注意的是,硅碳負極的應用要較高的技術壁壘,而我國由于工藝技術相對落后,生產成本居高不下,硅碳負極規模化量產尚未突破。雖然如此,但就目前而言,貝特瑞(2017年出貨1000噸)、杉杉股份(2017年底產量4000噸/年)、璞泰來(與中科院合作量產)等已均對硅碳負極材料進行了布局。就A股公司而言,杉杉股份是我國領軍的鋰電負極公司,負極產量全國第二,人造石墨產量全國第一。2017上半年公司負極材料出貨量1.53萬噸,同比上升50.8%;營收6.95億元,同比上升25.07%,占公司當期營業收入比例為18%,僅次于正極材料業務。隨著公司募資38億元建設的10萬噸負極一體化項目推進,券商預計公司2018年負極材料市占率和盈利能力將大幅提高。


國軒高科子公司“合肥國軒”牽頭承擔的“高比能量動力鋰離子電池的研發與集成應用”項目開發完成能量密度達281Wh/kg和302Wh/kg的電池單體樣品。這兩種電池均采用硅基負極材料,在行業發展中具有里程碑意義。此外,A股上市公司中,我國寶安(子公司貝特瑞)、長信科技(子公司比克動力)等在該領域也取得一定進展(見表2)。


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