新材料行业三元材料专题报告：从工艺、成本及供需角度看三元材料高镍化趋势-20190403-山西证券-52页_3mb
报告摘要
新材料行业专题报告：三元材料高镍化趋势分析
核心内容概览
本报告围绕三元正极材料的高镍化趋势展开，从工艺、成本及供需角度分析其发展动因与前景。报告指出，三元材料在新能源汽车中的应用已占据绝对优势，且其高镍化趋势长期不变。同时，报告建议关注当升科技与容百科技两家公司。
主要观点
- 三元材料已成为新能源汽车动力电池的首选，其在比能量方面具有显著优势，能够满足消费者对高续驶里程的需求。
- 政策推动高能量密度发展，尽管补贴额度逐年下降，但对能量密度的要求持续提升，从而间接推动高镍材料的应用。
- 高镍材料的制造成本低于普通三元材料，但其使用成本较高，主要由于技术溢价。随着技术进步，高镍材料的毛利率将逐步回落。
- 高镍材料的制备工艺更复杂，设备要求更高，包括锂化混合、装钵、窑炉煅烧、粉碎、除铁等关键步骤。
- 原材料价格波动对高镍材料影响相对较小，尤其是七水合硫酸钴价格变化对NCM523和NCM811成本影响差异较大。
- 高镍材料的供需在2020年将出现紧张局面，短期内重点可能偏向NCM622，而NCM811和NCA的扩产步伐或将放缓。
- 高镍材料在安全性和热稳定性方面存在挑战，需通过优化工艺与材料控制来提升其整体性能。
关键信息
成本结构
- 正极材料成本占比最高，在锂电池成本中约占30%~40%，是影响电池整体成本的关键因素。
- 高镍材料单位KWH制造成本低于普通三元材料，但其kwh使用成本仍偏高，主要由于技术溢价。
- 若正极材料厂商自产前驱体，毛利率可提升约6个百分点。
原材料价格敏感性
- 钴源价格变动对NCM523影响大于NCM811，因NCM523中钴含量更高。
- 七水合硫酸钴价格高于11.15万元/吨时，NCM523成本将高于NCM811。
- 降低用电价格将对正极材料降本增效产生积极影响。
供需预测
- 2019年及2020年高镍材料的装机需求分别为2.90吨和6.13吨，占总需求比例逐年上升。
- 高镍材料产能实际释放不足，导致供需紧张。
- 短期内高镍材料发展重心可能偏向NCM622，而NCM811和NCA的扩产节奏或暂时放缓。
制备工艺
- 三元材料的制备技术多样，包括高温固相法、化学共沉淀法等，其中化学共沉淀法因产物结晶度好、形貌规整而被广泛采用。
- 锂化混合是关键工序，需严格控制锂与金属的摩尔比，确保混合均匀性。
- 高速混料机相较于斜式混料机在效率、能耗及混合均匀性方面更具优势。
- 匣钵选择对烧结过程至关重要，需具备耐碱、耐热、透气性好等特性，大缺口匣钵适用于高镍材料。
- 窑炉煅烧是决定材料性能的核心工艺，需精确控制温度、时间与气氛，以保证材料的电化学性能与结构稳定性。
安全性与性能
- 高镍材料存在热稳定性问题，在高温下易发生结构变化，导致循环寿命下降。
- 高镍材料对电解液的兼容性要求更高，表面残碱量控制是关键技术难点。
- 提升能量密度是解决“里程焦虑”的关键，正极材料的性能直接影响电池的比能量和续驶里程。
重点关注公司
风险提示
- 宏观经济增长不及预期；
- 新能源汽车相关政策推进不及预期；
- 原材料价格大幅波动；
- 新能源汽车销量不及预期；
- 技术替代风险。
图表目录
- 图1：新能源汽车成本结构
- 图2：锂电池成本结构
- 图3：锂电池原材料成本结构
- 图4：锂电池工作原理图
- 图5：2014-2019年新能源汽车补贴较上年下滑幅度
- 图6：纯电动乘用车补贴额度变化情况
- 图7：纯电动非快充客车单车补贴上限变化情况
- 图8：2017-2019年目录车型平均能量密度
- 图9：传统能源及新能源车续驶里程对比情况
- 图10：五种常用动力电池正极材料多维度性能对比
- 图11：2018年动力电池装机量及三元装机占比月度数据
- 图12：2018年纯电动乘用车三元装机占比月度数据
- 图13：三元材料晶体结构示意图
- 图14：不同比例NCM的I₀₀₃/I₁₀₄比值
- 图15：不同比例NCM表面（LiOH和Li₂CO₃）含量
- 图16：三元材料成本制备流程图
- 图17：三元材料成本制备工艺图
- 图18：锂辉石制备碳酸锂的流程图
- 图19：卤水制备碳酸锂的流程图
- 图20：锂辉石制备单水氢氧化锂生产流程图
- 图21：锂化混合工艺图
- 图22：斜式混料机系统设置布置图
- 图23：高速混合机结构图
- 图24：匣钵自动装卸料系统布局图
- 图25：平底带缺口匣钵
- 图26：平口不带脚匣钵
- 图27：三元材料匣钵需满足的条件
- 图28：几种常见三元材料煅烧温度趋势
- 图29：电热辊道窑炉
- 图30：常见三元材料粉碎工艺流程图
- 图31：管道除铁器外形图
- 图32：电磁型磁选器外形图
- 图33：超声波振动筛
- 图34：不同组分前驱体的适宜氨水浓度和反应pH
- 图35：普通及高镍三元材料总成本构成
- 图36：普通及高镍三元材料总成本占比
- 图37：普通及高镍三元材料制造费用构成
- 图38：普通及高镍三元材料制造费用占比
- 图39：七水合钴酸锂价格变化对两种正极材料的吨成本影响
- 图40：七水合钴酸锂价格变化对两种正极材料的KWH成本影响
- 图41：2015-2018年国内三元正极材料产量
- 图42：当升科技营业收入变化情况
- 图43：当升科技归母净利润变化情况
- 图44：容百科技股权结构图
- 图45：容百科技营业收入变化情况
- 图46：容百科技归母净利润变化情况
- 图47：容百科技产能及其利用率
- 图48：容百科技产品销售价格变动
表格目录
- 表1：锂离子电池正极材料应满足的条件
- 表2：新能源汽车补贴政策技术要求发展历程
- 表3：传统能源及新能源轿车续驶里程对比
- 表4：传统能源及新能源SUV续驶里程对比
- 表5：常用正负极活性物质及其比容量统计
- 表6：部分三元材料制备方法对比
- 表7：三元材料成品制备过程控制
- 表8：两种锂源在三元材料制备中的成本对比
- 表9：三元材料混料设备对比
- 表10：高速混料机和球磨混料机参数对比
- 表11：球磨机和高速混料机混合后材料不同取样点锂化值对比
- 表12：针对不同烧结成分使用匣钵的外观及性能差别
- 表13：三元材料用双列辊道窑和双列推板窑对比
- 表14：三元材料常用粉碎设备对比表
- 表15：三元材料常用粉碎设备对比表
- 表16：三元材料制程过程中金属杂质来源
- 表17：普通三元材料和高镍三元材料制程中主要差异
- 表18：NCM523前驱体及正极材料生产过程中理论及实际投料量
- 表19：NCM523前驱体及正极材料成本分拆
- 表20：使用外购前驱体及自制前驱体的毛利率对比
- 表21：NCM811前驱体及正极材料生产过程中理论及实际投料量
- 表22：NCM811前驱体及正极材料成本分拆
- 表23：使用外购前驱体及自制前驱体的毛利率对比
- 表24：普通及高镍三元材料单位成本对比
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