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第一章 行业概况
锂行业隶属于有(yǒu)色金属行业中的稀有(yǒu)金属子行业。锂矿经冶炼加工后可(kě)制得多(duō)种锂盐产品,传统上广泛应用(yòng)于玻陶、润滑等领域,被称為(wèi)“工业味精”。作為(wèi)最轻的金属,锂在金属中比容量最高、得失電(diàn)子能(néng)力强,因此锂又(yòu)是電(diàn)池的理(lǐ)想材料,是天生的“能(néng)源金属”。如今全球電(diàn)动化浪潮為(wèi)锂撑起前所未有(yǒu)的巨大空间,锂产业已成為(wèi)各國(guó)争相发展的新(xīn)兴朝阳产业。
分(fēn)种类看,盐湖(hú)為(wèi)储量主體(tǐ),矿石為(wèi)供应主體(tǐ)。从存在形式上看,自然界中锂资源主要有(yǒu)盐湖(hú)卤水和伟晶岩两种形式存在。细分(fēn)种类看,伟晶岩型品位较优且工艺成熟。花(huā)岗岩伟晶岩型主要包括锂辉石和锂云母,目前市场生产碳酸锂主要使用(yòng)锂辉石,其工艺已较為(wèi)成熟;锂云母则更适合用(yòng)于生产玻璃陶瓷。与锂辉石相比,锂云母主要區(qū)别在于:1)锂云母精矿中 Li2O 含量通常為(wèi) 2.0-3.5%,低于锂辉石精矿的 5.0-6.0%;2)锂云母成分(fēn)复杂导致提炼难度大,提锂过程中会产生大量的長(cháng)石粉、钽铌锡精矿、铷、铯等副产品。
黏土型品位较差但采矿成本低。相较锂辉石,黏土型品位仅 0.4%遠(yuǎn)低于花(huā)岗伟晶岩型(1.5%-4%),其主要优势在于便于开采、低剥采比且无需爆破,因此在前端采矿环节成本较低。当前挑战在于黏土提锂未有(yǒu)商(shāng)业化的先例,面临一定的工艺壁垒、回收率、品质等问题,在当前高涨的锂需求下一些锂黏土提锂项目已 进入可(kě)研阶段。
湖(hú)相沉积型目前难以有(yǒu)效利用(yòng)。湖(hú)相沉积岩型锂矿一般指产于沉积岩中的、尚不具备独立工业开采具有(yǒu)市场竞争价值的锂矿床。湖(hú)相沉积岩型通常锂含量不高、赋存状态不清楚或者往往没有(yǒu)独立矿物(wù)而是赋存在黏土矿物(wù)晶格中,难以经济有(yǒu)效地开发利用(yòng),但由于其资源总量非常大而引起了重视。
盐湖(hú)型趋于成熟具有(yǒu)战略意义。盐湖(hú)卤水型通常指锂离子浓度达到一定可(kě)提取标准的盐湖(hú)资源,目前商(shāng)业化的盐湖(hú)大多(duō)数為(wèi)南美易于开发的低镁锂比盐湖(hú),而针对我國(guó)高镁锂比盐湖(hú)的提取技术正趋于成熟,未来可(kě)提取盐湖(hú)的类型及范围将不断扩大。全球的富锂盐湖(hú)大多(duō)存在于湖(hú)相沉积的封闭盆地中,以大陆型盐湖(hú)為(wèi)主, 近年来地热型及气田型盐湖(hú)也在受到关注。
第二章 商(shāng)业模式和技术发展
2.1 产业链
锂行业细分(fēn)子产业链众多(duō)。在锂产业链中,上游主要是锂矿的开采,目前主要通过锂矿石和盐湖(hú)卤水提锂;中游主要是锂盐产品的生产,初级加工阶段的产品主要包括碳酸锂(最基础锂盐)、氢氧化锂、氯化锂等一次锂盐;进一步加工可(kě)制取丁基锂、金属锂等二次或多(duō)次锂产品,其中碳酸锂和氢氧化锂按照纯度与化學(xué)指标也可(kě)以分(fēn)為(wèi)工业级和電(diàn)池级,分(fēn)别用(yòng)于工业领域和電(diàn)池领域;锂下游分(fēn)布广泛, 主要应用(yòng)于電(diàn)池、陶瓷、玻璃、合金、润滑剂、医药、航天及军工等领域。
图 锂产业链
资料来源:资产信息网 千际投行 iFinD
锂電(diàn)池产业链上游為(wèi)原材料与锂電(diàn)设备;产业链中游為(wèi)锂電(diàn)池制造,将正极、负极、電(diàn)解液、隔膜加工后形成锂電(diàn)芯,锂電(diàn)芯进行模组装配及PACK形成了锂電(diàn)池包;下游是锂電(diàn)池应用(yòng),主要有(yǒu)新(xīn)能(néng)源汽車(chē)、储能(néng)、消费電(diàn)子、電(diàn)动工具等领域,最后对锂電(diàn)池进行回收利用(yòng)。
图 锂電(diàn)池产业链
资料来源:资产信息网 千际投行 iFinD
锂電(diàn)池主要由正极材料、负极材料、隔膜、電(diàn)解液组成。锂离子在正负极之间迁移,与正、负极材料发生化學(xué)反应,将化學(xué)能(néng)和電(diàn)能(néng)相互转换,实现電(diàn)荷的转移,从而完成充電(diàn)与放電(diàn)的过程。隔膜主要是将正极与负极隔离,防止短路。
(1)锂矿:锂是组成锂電(diàn)池的核心金属元素。今年以来,锂价格一路狂飙,屡创历史新(xīn)高,严重挤压了電(diàn)池生产企业的利润空间。為(wèi)平抑供应链价格波动,实现核心原材料成本管控,電(diàn)池企业通过与上游签長(cháng)单、战略入股、合资建厂、收購(gòu)等形式加速布局材料端,甚至出现中國(guó)企业在全球“抢锂”。
(2)正极材料:是锂電(diàn)池的关键功能(néng)材料,也是锂電(diàn)池中成本最高的部分(fēn),约占40%。所以,锂電(diàn)池往往以正极材料来命名。常见的正极材料有(yǒu)三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂。当前在动力電(diàn)池领域,三元材料与磷酸铁锂是最主要的两种正极材料技术路線(xiàn),前者成本高但续航时间長(cháng),后者续航略差但成本低且安全性高。
三元材料由不同比例的镍、钴、锰(铝)元素组成,由于钴是一种资源相对匮乏、供应链脆弱,且市场价格高昂的金属,三元材料正在逐步向高镍化甚至无钴化发展。
(3)负极材料:锂電(diàn)池负极材料按照所用(yòng)活性物(wù)质,可(kě)分(fēn)為(wèi)碳基和非碳基两大类。
(4)隔膜:锂電(diàn)池隔膜是锂電(diàn)池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件,也是最晚实现國(guó)产化的环节,在动力電(diàn)池中成本占比约為(wèi)10%-20%。市场上通用(yòng)的隔膜材料為(wèi)聚烯烃隔膜材料:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),目前市场化的锂電(diàn)池隔膜材料主要有(yǒu)PE单层、PE多(duō)层、PP单层和PP-PE-PP三层。根据工艺上的區(qū)别,锂電(diàn)池隔膜主要分(fēn)為(wèi)干法隔膜和湿法隔膜两种。干法隔膜多(duō)用(yòng)于磷酸铁锂電(diàn)池,湿法隔膜多(duō)用(yòng)于三元電(diàn)池。
(5)電(diàn)解液:電(diàn)解液由高纯度的有(yǒu)机溶剂、電(diàn)解质、添加剂等原料按一定比例配制构成。其中,電(diàn)解质是電(diàn)解液中成本占比最高的原料,占约40%,六氟磷酸锂是当前市场应用(yòng)最广泛的锂電(diàn)池電(diàn)解质,由于具有(yǒu)较高的溶解度、较好的抗氧化能(néng)力、较强的電(diàn)化學(xué)稳定性、与正负极材料匹配度高等特点,被称為(wèi)目前综合性能(néng)最好的锂電(diàn)池電(diàn)解质。
2.2 商(shāng)业模式
图 锂電(diàn)材料系商(shāng)业模式
资料来源:OFF week键電(diàn)网 广发证券发展研究中心
材料企业通过自建或收購(gòu)锂電(diàn)池回收企业的方式,布局末端锂電(diàn)池资源回收,拓展原料供应渠道,提升产品毛利和盈利能(néng)力,充善产业键布局,打造材料體(tǐ)系闭环。然而由于缺少对電(diàn)池终端应用(yòng)场景的对接,材料企业难以保证获取回收资源的渠道。
动力锂電(diàn)池回收在我國(guó)尚处于起步阶段,市场规范、回收网络建设、回收效率等方面尚有(yǒu)不足之处。目前國(guó)内的退役锂電(diàn)池回收尚以小(xiǎo)作坊為(wèi)主,回收规模较小(xiǎo),工艺水平不健全,资源回收效率较低;且存在资质不全的企业参与,安全和环保隐患较大。
借鉴海外发达國(guó)家的锂電(diàn)回收发展可(kě)以发现,未来國(guó)内锂電(diàn)池回收主要有(yǒu)三种主流商(shāng)业模式:
(1)以动力電(diàn)池(材料)生产商(shāng)為(wèi)主的回收模式:此种模式下可(kě)通过電(diàn)动汽車(chē)生产商(shāng)和電(diàn)池租赁企业的经营服務(wù)网络,以逆向物(wù)流的方式回收。但也面临单个企业回收实力有(yǒu)限,回收渠道小(xiǎo)、资金周转困难等难题。
(2) 行业联盟:行业联盟由行业内的动力電(diàn)池生产商(shāng)、電(diàn)动汽車(chē)生产商(shāng)或電(diàn)池租赁公司组成,回收流程為(wèi)动力電(diàn)池回收组织利用(yòng)其成员企业的销售服務(wù)网络改建為(wèi)回收网络,在回收集中后,统一运回专业的回收处理(lǐ)中心进行回收再利用(yòng)。该模式的主要特点是影响力强、覆盖范围广、模式简单,但对合作一致性要求较高。
(3) 第三方回收:第三方企业需要独自构建回收网络和相关物(wù)流體(tǐ)系,负责回收委托企业售后市场产生的废旧动力锂電(diàn)池,之后统一进行回收处理(lǐ)。
表 锂矿指数 850543.SI主营结构(单位:万元)
资料来源:资产信息网 千际投行 Wind
表 锂電(diàn)池指数 884039.WI主营结构(单位:万元)
资料来源:资产信息网 千际投行 Wind
2.3 技术发展
矿石提锂技术
锂辉石提锂已较成熟,云母提锂贡献新(xīn)增長(cháng)。锂辉石提锂技术较為(wèi)成熟,主要采 用(yòng)硫酸焙烧法,短期内进步空间不大,难以解决成本高、环境污染较大等问题。与锂辉石相比,锂云母在提取过程中主要面临杂质较多(duō)的问题。我國(guó)江西省宜春市拥有(yǒu)全球最大的锂云母矿,具有(yǒu)“亚洲锂都”的美誉。目前宜春地區(qū)的企业多(duō)采用(yòng)硫酸盐焙烧法进行云母提锂。新(xīn)能(néng)源革命下锂需求日益高涨,锂云母将成為(wèi)我國(guó)锂资源供应的重要补充。
盐湖(hú)提锂技术
盐湖(hú)禀赋不同,提锂技术不同。根据盐湖(hú)卤水的资源禀赋,可(kě)将盐湖(hú)提锂技术分(fēn)為(wèi)高镁锂比盐湖(hú)提锂技术和低镁锂比盐湖(hú)提锂技术。目前已被工业化生产的盐湖(hú)大都是低镁锂比盐湖(hú)(镁锂比低于 8),包括沉淀法和太阳池法,其中沉淀法多(duō)应用(yòng)于南美盐湖(hú)。而高镁锂比盐湖(hú)提锂技术正在趋于成熟,我國(guó)正积极探索高镁锂比盐湖(hú)的提取方法,目前比较成功的提锂方法有(yǒu)吸附法、膜法、萃取法、煅烧浸取法以及電(diàn)渗析法等。
(1)沉淀法:将卤水在太阳下晾晒使其自然蒸发浓缩,经去除硼、钙、镁等杂质后,在母液中加入沉淀剂或盐析剂使锂以沉淀物(wù)的形式分(fēn)离。沉淀法在工业上应用(yòng)较早,工艺成熟可(kě)靠、生产成本低,但不适用(yòng)高镁锂比的盐湖(hú)。
(2)太阳池法:利用(yòng)地區(qū)低温气候得到高锂混盐卤水(锂接近饱和点),再经太阳池技术蒸发、升温得到富锂混盐和芒硝等沉淀。目前该方法已被西藏扎布耶锂业高科(kē)技有(yǒu)限公司于扎布耶盐湖(hú)使用(yòng)。虽然该方法已经实现工业化生产,但对资源赋 存和当地自然条件要求苛刻,目前在中國(guó)藏北阿里地區(qū)和阿根廷部分(fēn)地區(qū)已经沿用(yòng)此方法。
(3)吸附法:通过对锂有(yǒu)选择性的吸附剂吸附卤水中的锂,再用(yòng)淡水解吸与其他(tā)杂质分(fēn)离并富集,再通过小(xiǎo)型盐田浓缩后化學(xué)沉淀锂。吸附法是一种从环境和适用(yòng)性 角度具有(yǒu)较大优势的锂提取技术,尤其是针对低品位的高镁锂比卤水和海水提锂。该方法的难点在于开发性能(néng)优异的吸附剂,现阶段吸附剂主要分(fēn)锰系、钛系离子 筛和铝系吸附剂。
(4)膜法:多(duō)在工业试验阶段,利用(yòng)多(duō)种类型的滤膜,逐步将卤水中杂质成分(fēn)分(fēn)离, 并富集浓缩锂后化學(xué)沉淀锂。优点是对卤水的适应性强,工艺简单、锂的回收率 高、选择性好,对环境的影响小(xiǎo);难点在于研发高选择性、低能(néng)耗和良好循环性 能(néng)的滤膜。
(5)萃取法:通过有(yǒu)机溶剂萃取锂实现锂与其他(tā)杂质成分(fēn)的分(fēn)离和浓缩,高浓度反萃液进一步生产各种锂盐。优点是可(kě)以处理(lǐ)高镁锂比卤水,且易于工业化,但对萃取设备的较高要求,研究投入大导致该技术尚未成熟。萃取法使用(yòng)的萃取剂包括有(yǒu)机溶剂和离子液體(tǐ),有(yǒu)机溶剂萃取选择性高但易腐蚀、污染环境;离子液體(tǐ)绿色环保但是萃取剂制取复杂。
(6)煅烧法:通过对提硼后的卤水浓缩干燥、煅烧分(fēn)解為(wèi)氧化镁,接着用(yòng)水溶出氧化镁中的可(kě)溶性锂盐,再沉淀出碳酸锂产品。煅烧浸取法生产工艺是青海中信國(guó)安科(kē)技发展有(yǒu)限公司自行开发的盐田老卤工艺,主要针对高锂含量、高镁锂比盐湖(hú),易于工业化,但能(néng)耗大、腐蚀性强、环境影响大、成本高。
(7)電(diàn)渗析法:在外加直流電(diàn)场的作用(yòng)下,固态或液态离子交换膜对水中离子具有(yǒu)选择性,使水中的一部分(fēn)离子透过交换膜转移到另一部分(fēn)水中,从而达到分(fēn)离镁、浓缩锂的目的。其优势在于可(kě)处理(lǐ)高镁锂比盐湖(hú)、效率高;难点在于开发具有(yǒu)优选择性、高锂容量和高稳定性的锂捕获材料。
与矿石提锂相比,当前盐湖(hú)提锂主要表现為(wèi)生产成本低,但生产周期長(cháng),产能(néng)保障差。我们认為(wèi)随着技术发展及成熟,未来盐湖(hú)提锂的发展方向為(wèi):
(1)开采范围不断扩大:通过膜、吸附剂、萃取、電(diàn)渗析等技术实现过去不具备经济性的低浓度、高镁锂比盐湖(hú)卤水的开发利用(yòng)。
(2)产能(néng)保障不断提升:目前盐湖(hú)提锂主要采用(yòng)浓缩沉淀法,故受天气和自然环境等要素的影响,未来随着新(xīn)兴技术的发展受外部环境限制度将降低。
(3)生产周期不断缩短:采用(yòng)新(xīn)兴技术,在富集、分(fēn)离和浓缩等环节不断优化改进,利用(yòng)连续工业化生产来提高效率。
我國(guó)盐湖(hú)提锂不断优化,成本下行具备经济价值。我國(guó)盐湖(hú)提锂发展初期,技术 不太成熟导致成本过高,生产不具备经济价值。据 SMM 调研,随着技术的不断 升级与工艺的优化,当前新(xīn)兴的高镁锂比盐湖(hú)提锂技术成本已基本不超过 4 万元 /吨 LCE,相较矿石提锂成本不具有(yǒu)劣势,我们预计随着技术的继续完善与产量规 模的扩大盐湖(hú)提锂成本仍有(yǒu)望下行。
规模尚小(xiǎo),利用(yòng)率不足。据 SMM,2019 年我國(guó)主要盐湖(hú)产量约 4.5 万吨 LCE,行业平均产能(néng)利用(yòng)率仅為(wèi)52%,主因是当时锂行业景气低迷,且大量项目处于建设期或刚刚投产,产能(néng)均未能(néng)有(yǒu)效释放。
黏土提锂技术
黏土提锂工艺由赋存状态决定。锂的赋存状态是决定黏土提锂工艺的关键因素, 黏土型锂矿的主要物(wù)质组成、化學(xué)成分(fēn)决定了后续提取工艺甚至是净化除杂过程。分(fēn)类型看,碳酸盐黏土型锂矿主要采用(yòng)焙烧后硫酸浸出;火山(shān)岩黏土型锂矿可(kě)采用(yòng)直接浸出法、助剂焙烧法和氯化硫化法;贾达尔型锂矿可(kě)采用(yòng)多(duō)级破碎和湿式闭路重选洗涤后浓硫酸浸出的方法。
黏土提锂具有(yǒu)综合优势,开发前景良好。黏土提锂在速度上类似矿石提锂所需时间短,而成本又(yòu)类似于卤水提锂处于较低范围。此前由于下游需求规模较小(xiǎo),锂辉石及盐湖(hú)率先产业化满足供给而轻视了品位较低的锂黏土。在新(xīn)能(néng)源汽車(chē)的带动下锂需求快速爆发,锂黏土因為(wèi)自身提锂技术的进步及较大的资源储量受到重视,具备良好的开发前景。
2.4 政策监管
我國(guó)的碳酸锂行业政策主要由國(guó)家发改委等部位通过鼓励地方、外资和相关行业进行产业投资及产业结构调整。例如,在《西部地區(qū)鼓励类产业目录(2020年本)》中,國(guó)家发改委鼓励云南、青海等地发展碳酸锂产业。同时,由于碳酸锂目前的主要应用(yòng)方向在动力電(diàn)池领域,相关产业的政策也会对其找出一定程度的影响。
表 國(guó)家层面有(yǒu)关碳酸锂政策解读
资料来源:资产信息网 千际投行 Wind
动力锂電(diàn)池電(diàn)池的相关概念在“十三五”规划中开始被提及,纲要提及重点突破动力電(diàn)池的关键技术;而在 “十四五”规划中转变為(wèi)突破新(xīn)能(néng)源汽車(chē)高安全动力電(diàn)池关键技术。从“重点突破”到“突破”可(kě)以看出,國(guó)家对动力電(diàn)池行业的政策支持力度明显减弱。
储能(néng)電(diàn)池相关概念在“十二五”规划中就被提及,其政策力度经历了从 “增强”到“大力推进”到“加速”的演变,政策关注点也越来越全面,在“十四五”纲要中,对整體(tǐ)的储能(néng)产业和储能(néng)应用(yòng)能(néng)力都做出了规划。
表 國(guó)家层面有(yǒu)关锂電(diàn)池行业政策解读
资料来源:资产信息网 千际投行 Wind
深圳市恒利能(néng)源科(kē)技有(yǒu)限公司(HANI以下简称恒利能(néng)源)2012年成立于深圳,其旗下子公司(生产总部)恒锂新(xīn)能(néng)源科(kē)技(广东)有(yǒu)限公司,坐(zuò)落于惠州市惠城區(qū)沥林镇中集智谷产业园2栋三楼、四楼,拥有(yǒu)自主产权厂房10000㎡,是公司的生产基地。恒利能(néng)源经过近十年的发展,逐步成為(wèi)行业认可(kě)的一家新(xīn)兴電(diàn)池(组)应用(yòng)和能(néng)源方案解决商(shāng),集锂离子二次電(diàn)池(组)PACK研发、生产、销售為(wèi)一體(tǐ),主要承接各种電(diàn)池(组)应用(yòng)方案开发设计和生产服務(wù)。在深圳、东莞、香港、德國(guó)柏林、波兰华沙等地均开设有(yǒu)分(fēn)支机构。 恒利能(néng)源拥有(yǒu)一支专业的服務(wù)团队,建立了从客户需求到客户维护常态化的价值服務(wù)链。公司测试中心有(yǒu)自己的安全实验室可(kě)靠性实验室,能(néng)全面系统完成···