动力锂电池行业研究之四：锂离子电池正极材料

目前锂离子电池的生产材料主要分为四个部分：正极材料、负极材料、电解液、隔膜，四大材料成本占锂电池总成本比例分别为35%~55%、10%、10%、7%~15%，四大材料中正极材料和隔膜技术壁垒较高。在锂电池市场需求不断扩张的刺激下，四大材料保持高速增长，国产率也不断提升，2017年负极材料、电解液的国产化率超过98%，正极材料国产化率92%，隔膜国产化率最低为90%。隔膜是四大材料中毛利率最高的产品，毛利率最高接近60%。

1、三元材料异军突起

锂离子电池的正极材料是锂离子电池的核心。正极材料在锂离子电池充放电工作中，提供大量自由脱嵌的锂离子，其性能直接影响着锂离子电池的工作电压、比能量和循环寿命等电化学性能，正极材料的成本也直接决定电池的成本高低。据GGII调研数据显示，2017年我国正极材料总产值达417.1亿元，同比增长95.1%；总产量为20.8万吨，同比增长29.53%。其中，三元材料产量8.6万吨，同比增幅58.6%；磷酸铁锂材料产量5.8万吨，同比增长基本持平，只有1.75%。正极材料市场规模的迅速增长得益于三元材料市场需求的扩大。新能源汽车新的补贴政策与能量密度挂钩，使得三元电池成为动力电池的主要发展路线，刺激上游三元材料企业纷纷扩大生产。

从正极材料生产企业各自所占的市场份额来看，行业龙头企业市场优势并不明显，目前整个行业竞争激烈，具备高质量的产品生产能力是企业在激烈竞争中获胜的关键。

2、正极材料构成

磷酸铁锂正极材料的原材料主要有碳酸锂、草酸亚铁、氧化铁红、磷酸铁等，其中碳酸锂占比接近30%。三元材料主要包括镍、钴、锰、锂四种金属，镍钴锰三种元素的比例并不固定，可以通过改变三种元素的比例来改善电池的性能，目前三元动力电池的镍钴锰配比主要为1:1:1，随着高镍三元电池

的发展，镍的比例会逐步提高，钴的使用量会减少。

2.1锂资源

锂在世界上的储量较为丰富，在地壳中的含量约为0.0065%，已知的含锂矿物有150多种，主要以锂辉石、锂云母、透锂长石、磷铝石矿等形式存在。根据美国地址调查局2015年发布的数据，全球锂资源储量约为1350万吨，探明储量约为3978万吨。锂的应用领域主要有锂电池、润滑脂、玻璃陶瓷、医药、有机合成等，其中锂电池领域占比最大，2015年我国锂电池领域耗锂量占比51%。锂矿石开采厂家主要向电池正极材料生产厂家提供电池级碳酸锂或氢氧化锂作为其原材料，据估算，目前电动汽车动力电池每KWH总体消耗带动碳酸锂0.7-1kg，1GWH动力锂电池约需要700-1000吨碳酸锂。碳酸锂主要由矿产资源提炼而成，在自然界中储量有限，具有极强的地域性和稀缺性，属于稀缺资源，因此在新能源汽车产业链中，碳酸锂资源的战略重要性显得尤为突出。

据兴业证券研究所估算，正极材料中锂盐占电池价格比例在4.5%-8.5%之间，三元材料锂盐占比最高。2018年春节前，由于下游电池企业去库存，需求减弱，锂价下行，除部分盐湖企业因季节因素停产外，国内大多矿石提锂企业基本保持生产，然而春节后锂盐需求旺盛，市场呈现供不应求状态，锂价回升。2月23日，四川电池级碳酸锂报价为16.5万元/吨，上涨5000元，氢氧化锂报价15.3万元/吨，上涨3000元。

碳酸锂等锂盐的制备主要是以锂矿石为原料，加入硫酸、石灰或者氯化物进行烧结，然后通过溶解、过滤提纯等工序，最终获得成品。当前金属锂的提炼有两种技术手段：矿石提锂和盐湖提锂。矿石提锂分为锂辉石提锂和锂云母提锂两种。锂辉石含锂丰富、品质较高，主要来自国外，我国锂辉石矿品质不高、储量也不丰富，主要分布在甘孜州和阿坝州。宜春地区是锂云母的主要生产基地。盐湖提锂是利用高原富含镁锂的卤水，采取物理化学方法提炼出锂，成本较低，但是存在较高的技术水平和地理条件限制。我国盐湖主要分布在青藏地区，盐湖镁锂比高、锂浓度低，受天气、能源、交通等因素影响，盐湖实际产量不确定性高，目前我国盐湖提锂产量约占全球盐湖提锂产量的10%，预计该占比将长期维持低位。尽管各大锂企纷纷加快扩产、合作步伐，但由于工艺技术、产品质量等多重不稳定因素的存在，实际产出将有限，考虑到需求快速增长，我国碳酸锂市场预计维持紧平衡格局，高端锂盐产品则可能出现结构性短缺，预计2018年碳酸锂价格高位震荡，保持在13.5-16 万元/吨区间。

2.2镍资源

锂矿石开采厂家主要向电池正极材料生产厂家提供电池级碳酸锂或氢氧化锂作为其原材料。镍在三元材料中的作用是提高材料的体积能量密度。镍的全球储量十分丰富，据美国地质调查局2015年发布的数据显示，全球探明镍基础储量约8100万吨，资源总量14800万吨，基础储量的约60%为红土镍矿，约40%为硫化镍矿，红土型矿主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、印尼、菲律宾、缅甸、越南、巴西等国，硫化物型矿主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国和南非等国。我国镍储量300万吨，主要分布在西北、西南和东北等地，保有储量占全国总储量的比例分别为76.8%、12.1%、4.9%，就各省（区）来看，甘肃储量最多，占全国镍矿总储量的62%，其中金昌的镍产提炼规模居全球第二位。

从镍的使用来看，镍主要应用领域有不锈钢、合金铸造、电镀、电池等，其中不锈钢在镍的消费中占据主导地位，国内约80%的镍用于不锈钢生产，电池领域的镍消费仅占5%。据统计，2017年，我国镍消费量共116万吨，按照5%的电池消费占比计算，2017年我国电池用镍仅5.8万吨。随着高镍电池不断发展，未来电池用镍需求将会增加，预计到2020年，电池用镍占镍总消费量的比例将升至8%，对镍资源的供求结构影响依然不大。

2.3钴资源

钴也是三元材料里用量较多的金属，在三元材料中，钴的作用在于可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能，但过高的钴含量会导致实际容量降低。钴矿被开采后，通过钴精炼企业生成硫酸钴，再供应给下游作为三元电池正极原材料。据估算，1吨钴酸锂中钴的含量达到0.61吨。钴是非常稀缺的资源，我国钴的对外依存度非常高，达到97%。据美国地质调查局统计，目前全球钴储量约700万吨且分布集中，刚果（金）、澳大利亚、古巴三国的钴储量占全球总储量68%。2017年全球钴产出中，刚果（金）占比55%。我国钴的探明储量大概是8万吨，仅占全世界探明储量的1.1%，主要分布在甘肃、山东、云南、河北、青海、山西等6省。我国钴矿独立矿床极少，主要伴生于铁、镍、铜等矿产中，单一钴矿储量只占全国钴矿总储量2%左右，且品味较低开采难度大。就行业竞争而言，钴的行业集中度非常高，有限的矿产资源掌握在少数几家公司手中，仅嘉能可、洛阳钼业、Sherritt和Vale四家公司在2016年控制了将近60%的全球矿山钴产量。从国内来看，格林美、华友钴业、金川集团三家占据了钴市场半壁江山。16年四季度以来，钴价不断攀升，但钴产品的供应仍非常紧张，寡头控制使得出货量及定价权在矿端。

从需求端来看，电池行业目前是钴最大的需求端。2017年，我国钴的消费量不足6万吨，其中电池行业用钴4.8万吨，在4.8万吨的电池用钴中，3C电池用钴占比84%，动力电池用钴占比16%。随着三元电池成为新能源汽车电池的主流路线，钴作为三元电池核心材料之一，需求量也会随之增加。CRU估计到2020年全球新能源汽车三元电池对钴需求将达到3.56万吨金属当量，相比2015年增长10倍，整个钴的需求量将达到15万吨左右。供给弹性低叠加需求高增长，预计价格将持续上行。

2.4锰资源

三元材料中，锰的作用在于降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性，但过高的锰含量会破坏材料的层状结构，使材料的比容量降低。锰矿被矿产企业开采后，通过湿法冶炼生产高纯度硫酸锰，将此供应给下游锂离子电池企业作为正极原材料。

锰在地壳中大量存在，平均含量约为0.1％，其含量之大在已知元素中排名15位，在重金属中仅次于铁而位居第二位。根据美国地质调查局2015年发布的数据，全球锰资源储量约为5.7亿吨，分布不平衡，主要集中在南非、乌克兰、加蓬、巴西、印度、澳大利亚、中国和墨西哥这几个国家，其他国家储量极少。除陆地锰矿资源外，地球大洋底也有极其丰富的锰矿资源，锰结核是其中一种，是锰的重要潜在资源，估计其总储量在3万亿吨。我国锰储量约4400万吨，尽管储量不低，但我国锰矿资源大部分是低品位的矿产，矿床赋存条件较为复杂，资源勘查与开发存在诸多困难，因此我国产锰矿资源不能满足国内生产需要，每年需大量进口锰矿石以补不足。

从锰的具体使用领域来看，锰矿石主要应用于锰系铁合金和电解金属锰的生产，二者分别占比约59%、23%，除此之外，电解二氧化锰中锰矿石的使用量约占3%，其他类使用量约占15%，动力锂离子电池所需的硫酸锰归属于其他类中，整体占比较小，预计三元锂离子电池需求的增加并不会导致锰原材料供求结构的改变。

相关新三板挂牌企业

从新三板挂牌企业来看，涉及动力锂电池正极材料的企业共12家，其中生产磷酸铁锂材料的企业有卓能材料、欧赛能源、贝特瑞、安达科技、金锂科技；生产三元材料的企业有振华新材、天力锂能、杉杉能源、科捷锂能、晶石能源；锰酸锂生产企业仅有一家----中天新能；金川科技的主要产品为钴金属及钴新材料。