資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 iFinD

鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料與鋰電設(shè)備;產(chǎn)業(yè)鏈中游為鋰電池制造,將正極、負(fù)極、電解液、隔膜加工后形成鋰電芯,鋰電芯進(jìn)行模組裝配及PACK形成了鋰電池包;下游是鋰電池應(yīng)用,主要有新能源汽車儲(chǔ)能、消費(fèi)電子、電動(dòng)工具等領(lǐng)域,最后對(duì)鋰電池進(jìn)行回收利用。

圖 鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 iFinD

鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液組成。鋰離子在正負(fù)極之間遷移,與正、負(fù)極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移,從而完成充電與放電的過程。隔膜主要是將正極與負(fù)極隔離,防止短路。

(1)鋰礦:鋰是組成鋰電池的核心金屬元素。今年以來,鋰價(jià)格一路狂飆,屢創(chuàng)歷史新高,嚴(yán)重?cái)D壓了電池生產(chǎn)企業(yè)的利潤(rùn)空間。為平抑供應(yīng)鏈價(jià)格波動(dòng),實(shí)現(xiàn)核心原材料成本管控,電池企業(yè)通過與上游簽長(zhǎng)單、戰(zhàn)略入股、合資建廠、收購等形式加速布局材料端,甚至出現(xiàn)中國企業(yè)在全球“搶鋰”。

(2)正極材料:是鋰電池的關(guān)鍵功能材料,也是鋰電池中成本最高的部分,約占40%。所以,鋰電池往往以正極材料來命名。常見的正極材料有三元材料、磷酸鐵鋰鈷酸鋰、錳酸鋰。當(dāng)前在動(dòng)力電池領(lǐng)域,三元材料與磷酸鐵鋰是最主要的兩種正極材料技術(shù)路線,前者成本高但續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),后者續(xù)航略差但成本低且安全性高。

三元材料由不同比例的鎳、鈷、錳(鋁)元素組成,由于鈷是一種資源相對(duì)匱乏、供應(yīng)鏈脆弱,且市場(chǎng)價(jià)格高昂的金屬,三元材料正在逐步向高鎳化甚至無鈷化發(fā)展。

(3)負(fù)極材料:鋰電池負(fù)極材料按照所用活性物質(zhì),可分為碳基和非碳基兩大類。

(4)隔膜:鋰電池隔膜是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)層組件,也是最晚實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的環(huán)節(jié),在動(dòng)力電池中成本占比約為10%-20%。市場(chǎng)上通用的隔膜材料為聚烯烴隔膜材料:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),目前市場(chǎng)化的鋰電池隔膜材料主要有PE單層、PE多層、PP單層和PP-PE-PP三層。根據(jù)工藝上的區(qū)別,鋰電池隔膜主要分為干法隔膜和濕法隔膜兩種。干法隔膜多用于磷酸鐵鋰電池,濕法隔膜多用于三元電池。

(5)電解液:電解液由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)、添加劑等原料按一定比例配制構(gòu)成。其中,電解質(zhì)是電解液中成本占比最高的原料,占約40%,六氟磷酸鋰是當(dāng)前市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的鋰電池電解質(zhì),由于具有較高的溶解度、較好的抗氧化能力、較強(qiáng)的電化學(xué)穩(wěn)定性、與正負(fù)極材料匹配度高等特點(diǎn),被稱為目前綜合性能最好的鋰電池電解質(zhì)。

2.2 商業(yè)模式

圖 鋰電材料系商業(yè)模式

資料來源:OFF week鍵電網(wǎng) 廣發(fā)證券發(fā)展研究中心

材料企業(yè)通過自建或收購鋰電池回收企業(yè)的方式,布局末端鋰電池資源回收,拓展原料供應(yīng)渠道,提升產(chǎn)品毛利和盈利能力,充善產(chǎn)業(yè)鍵布局,打造材料體系閉環(huán)。然而由于缺少對(duì)電池終端應(yīng)用場(chǎng)景的對(duì)接,材料企業(yè)難以保證獲取回收資源的渠道。

動(dòng)力鋰電池回收在我國尚處于起步階段,市場(chǎng)規(guī)范、回收網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、回收效率等方面尚有不足之處。目前國內(nèi)的退役鋰電池回收尚以小作坊為主,回收規(guī)模較小,工藝水平不健全,資源回收效率較低;且存在資質(zhì)不全的企業(yè)參與,安全和環(huán)保隱患較大。

借鑒海外發(fā)達(dá)國家的鋰電回收發(fā)展可以發(fā)現(xiàn),未來國內(nèi)鋰電池回收主要有三種主流商業(yè)模式:

(1)以動(dòng)力電池(材料)生產(chǎn)商為主的回收模式:此種模式下可通過電動(dòng)汽車生產(chǎn)商和電池租賃企業(yè)的經(jīng)營(yíng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),以逆向物流的方式回收。但也面臨單個(gè)企業(yè)回收實(shí)力有限,回收渠道小、資金周轉(zhuǎn)困難等難題。

(2) 行業(yè)聯(lián)盟:行業(yè)聯(lián)盟由行業(yè)內(nèi)的動(dòng)力電池生產(chǎn)商、電動(dòng)汽車生產(chǎn)商或電池租賃公司組成,回收流程為動(dòng)力電池回收組織利用其成員企業(yè)的銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò)改建為回收網(wǎng)絡(luò),在回收集中后,統(tǒng)一運(yùn)回專業(yè)的回收處理中心進(jìn)行回收再利用。該模式的主要特點(diǎn)是影響力強(qiáng)、覆蓋范圍廣、模式簡(jiǎn)單,但對(duì)合作一致性要求較高。

(3) 第三方回收:第三方企業(yè)需要獨(dú)自構(gòu)建回收網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)物流體系,負(fù)責(zé)回收委托企業(yè)售后市場(chǎng)產(chǎn)生的廢舊動(dòng)力鋰電池,之后統(tǒng)一進(jìn)行回收處理。

表 鋰礦指數(shù) 850543.SI主營(yíng)結(jié)構(gòu)(單位:萬元)

資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

表 鋰電池指數(shù) 884039.WI主營(yíng)結(jié)構(gòu)(單位:萬元)

資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

2.3 技術(shù)發(fā)展

礦石提鋰技術(shù)

鋰輝石提鋰已較成熟,云母提鋰貢獻(xiàn)新增長(zhǎng)。鋰輝石提鋰技術(shù)較為成熟,主要采 用硫酸焙燒法,短期內(nèi)進(jìn)步空間不大,難以解決成本高、環(huán)境污染較大等問題。與鋰輝石相比,鋰云母在提取過程中主要面臨雜質(zhì)較多的問題。我國江西省宜春市擁有全球最大的鋰云母礦,具有“亞洲鋰都”的美譽(yù)。目前宜春地區(qū)的企業(yè)多采用硫酸鹽焙燒法進(jìn)行云母提鋰。新能源革命下鋰需求日益高漲,鋰云母將成為我國鋰資源供應(yīng)的重要補(bǔ)充。

鹽湖提鋰技術(shù)

鹽湖稟賦不同,提鋰技術(shù)不同。根據(jù)鹽湖鹵水的資源稟賦,可將鹽湖提鋰技術(shù)分為高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)和低鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)。目前已被工業(yè)化生產(chǎn)的鹽湖大都是低鎂鋰比鹽湖(鎂鋰比低于 8),包括沉淀法和太陽池法,其中沉淀法多應(yīng)用于南美鹽湖。而高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)正在趨于成熟,我國正積極探索高鎂鋰比鹽湖的提取方法,目前比較成功的提鋰方法有吸附法、膜法、萃取法、煅燒浸取法以及電滲析法等。

(1)沉淀法:將鹵水在太陽下晾曬使其自然蒸發(fā)濃縮,經(jīng)去除硼、鈣、鎂等雜質(zhì)后,在母液中加入沉淀劑或鹽析劑使鋰以沉淀物的形式分離。沉淀法在工業(yè)上應(yīng)用較早,工藝成熟可靠、生產(chǎn)成本低,但不適用高鎂鋰比的鹽湖。

(2)太陽池法:利用地區(qū)低溫氣候得到高鋰混鹽鹵水(鋰接近飽和點(diǎn)),再經(jīng)太陽池技術(shù)蒸發(fā)、升溫得到富鋰混鹽和芒硝等沉淀。目前該方法已被西藏扎布耶鋰業(yè)高科技有限公司于扎布耶鹽湖使用。雖然該方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但對(duì)資源賦 存和當(dāng)?shù)刈匀粭l件要求苛刻,目前在中國藏北阿里地區(qū)和阿根廷部分地區(qū)已經(jīng)沿用此方法。

(3)吸附法:通過對(duì)鋰有選擇性的吸附劑吸附鹵水中的鋰,再用淡水解吸與其他雜質(zhì)分離并富集,再通過小型鹽田濃縮后化學(xué)沉淀鋰。吸附法是一種從環(huán)境和適用性 角度具有較大優(yōu)勢(shì)的鋰提取技術(shù),尤其是針對(duì)低品位的高鎂鋰比鹵水和海水提鋰。該方法的難點(diǎn)在于開發(fā)性能優(yōu)異的吸附劑,現(xiàn)階段吸附劑主要分錳系、鈦系離子 篩和鋁系吸附劑。

(4)膜法:多在工業(yè)試驗(yàn)階段,利用多種類型的濾膜,逐步將鹵水中雜質(zhì)成分分離, 并富集濃縮鋰后化學(xué)沉淀鋰。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鹵水的適應(yīng)性強(qiáng),工藝簡(jiǎn)單、鋰的回收率 高、選擇性好,對(duì)環(huán)境的影響??;難點(diǎn)在于研發(fā)高選擇性、低能耗和良好循環(huán)性 能的濾膜。

(5)萃取法:通過有機(jī)溶劑萃取鋰實(shí)現(xiàn)鋰與其他雜質(zhì)成分的分離和濃縮,高濃度反萃液進(jìn)一步生產(chǎn)各種鋰鹽。優(yōu)點(diǎn)是可以處理高鎂鋰比鹵水,且易于工業(yè)化,但對(duì)萃取設(shè)備的較高要求,研究投入大導(dǎo)致該技術(shù)尚未成熟。萃取法使用的萃取劑包括有機(jī)溶劑和離子液體,有機(jī)溶劑萃取選擇性高但易腐蝕、污染環(huán)境;離子液體綠色環(huán)保但是萃取劑制取復(fù)雜。

(6)煅燒法:通過對(duì)提硼后的鹵水濃縮干燥、煅燒分解為氧化鎂,接著用水溶出氧化鎂中的可溶性鋰鹽,再沉淀出碳酸鋰產(chǎn)品。煅燒浸取法生產(chǎn)工藝是青海中信國安科技發(fā)展有限公司自行開發(fā)的鹽田老鹵工藝,主要針對(duì)高鋰含量、高鎂鋰比鹽湖,易于工業(yè)化,但能耗大、腐蝕性強(qiáng)、環(huán)境影響大、成本高。

(7)電滲析法:在外加直流電場(chǎng)的作用下,固態(tài)或液態(tài)離子交換膜對(duì)水中離子具有選擇性,使水中的一部分離子透過交換膜轉(zhuǎn)移到另一部分水中,從而達(dá)到分離鎂、濃縮鋰的目的。其優(yōu)勢(shì)在于可處理高鎂鋰比鹽湖、效率高;難點(diǎn)在于開發(fā)具有優(yōu)選擇性、高鋰容量和高穩(wěn)定性的鋰捕獲材料。

與礦石提鋰相比,當(dāng)前鹽湖提鋰主要表現(xiàn)為生產(chǎn)成本低,但生產(chǎn)周期長(zhǎng),產(chǎn)能保障差。我們認(rèn)為隨著技術(shù)發(fā)展及成熟,未來鹽湖提鋰的發(fā)展方向?yàn)椋?

(1)開采范圍不斷擴(kuò)大:通過膜、吸附劑、萃取、電滲析等技術(shù)實(shí)現(xiàn)過去不具備經(jīng)濟(jì)性的低濃度、高鎂鋰比鹽湖鹵水的開發(fā)利用。

(2)產(chǎn)能保障不斷提升:目前鹽湖提鋰主要采用濃縮沉淀法,故受天氣和自然環(huán)境等要素的影響,未來隨著新興技術(shù)的發(fā)展受外部環(huán)境限制度將降低。

(3)生產(chǎn)周期不斷縮短:采用新興技術(shù),在富集、分離和濃縮等環(huán)節(jié)不斷優(yōu)化改進(jìn),利用連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)來提高效率。

我國鹽湖提鋰不斷優(yōu)化,成本下行具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國鹽湖提鋰發(fā)展初期,技術(shù) 不太成熟導(dǎo)致成本過高,生產(chǎn)不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。據(jù) SMM 調(diào)研,隨著技術(shù)的不斷 升級(jí)與工藝的優(yōu)化,當(dāng)前新興的高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)成本已基本不超過 4 萬元 /噸 LCE,相較礦石提鋰成本不具有劣勢(shì),我們預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的繼續(xù)完善與產(chǎn)量規(guī) 模的擴(kuò)大鹽湖提鋰成本仍有望下行。

規(guī)模尚小,利用率不足。據(jù) SMM,2019 年我國主要鹽湖產(chǎn)量約 4.5 萬噸 LCE,行業(yè)平均產(chǎn)能利用率僅為52%,主因是當(dāng)時(shí)鋰行業(yè)景氣低迷,且大量項(xiàng)目處于建設(shè)期或剛剛投產(chǎn),產(chǎn)能均未能有效釋放。

黏土提鋰技術(shù)

黏土提鋰工藝由賦存狀態(tài)決定。鋰的賦存狀態(tài)是決定黏土提鋰工藝的關(guān)鍵因素, 黏土型鋰礦的主要物質(zhì)組成、化學(xué)成分決定了后續(xù)提取工藝甚至是凈化除雜過程。分類型看,碳酸鹽黏土型鋰礦主要采用焙燒后硫酸浸出;火山巖黏土型鋰礦可采用直接浸出法、助劑焙燒法和氯化硫化法;賈達(dá)爾型鋰礦可采用多級(jí)破碎和濕式閉路重選洗滌后濃硫酸浸出的方法。

黏土提鋰具有綜合優(yōu)勢(shì),開發(fā)前景良好。黏土提鋰在速度上類似礦石提鋰所需時(shí)間短,而成本又類似于鹵水提鋰處于較低范圍。此前由于下游需求規(guī)模較小,鋰輝石及鹽湖率先產(chǎn)業(yè)化滿足供給而輕視了品位較低的鋰黏土。在新能源汽車的帶動(dòng)下鋰需求快速爆發(fā),鋰黏土因?yàn)樽陨硖徜嚰夹g(shù)的進(jìn)步及較大的資源儲(chǔ)量受到重視,具備良好的開發(fā)前景。

2.4 政策監(jiān)管

我國的碳酸鋰行業(yè)政策主要由國家發(fā)改委等部位通過鼓勵(lì)地方、外資和相關(guān)行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)投資及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。例如,在《西部地區(qū)鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)目錄(2020年本)》中,國家發(fā)改委鼓勵(lì)云南、青海等地發(fā)展碳酸鋰產(chǎn)業(yè)。同時(shí),由于碳酸鋰目前的主要應(yīng)用方向在動(dòng)力電池領(lǐng)域,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策也會(huì)對(duì)其找出一定程度的影響。

表 國家層面有關(guān)碳酸鋰政策解讀

資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

動(dòng)力鋰電池電池的相關(guān)概念在“十三五”規(guī)劃中開始被提及,綱要提及重點(diǎn)突破動(dòng)力電池的關(guān)鍵技術(shù);而在 “十四五”規(guī)劃中轉(zhuǎn)變?yōu)橥黄菩履茉雌嚫甙踩珓?dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)。從“重點(diǎn)突破”到“突破”可以看出,國家對(duì)動(dòng)力電池行業(yè)的政策支持力度明顯減弱。

儲(chǔ)能電池相關(guān)概念在“十二五”規(guī)劃中就被提及,其政策力度經(jīng)歷了從 “增強(qiáng)”到“大力推進(jìn)”到“加速”的演變,政策關(guān)注點(diǎn)也越來越全面,在“十四五”綱要中,對(duì)整體的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和儲(chǔ)能應(yīng)用能力都做出了規(guī)劃。

表 國家層面有關(guān)鋰電池行業(yè)政策解讀

資料來源:資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

 
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