锂电池行业专题报告：三元材料关键技术细节及测算-20181008-西南证券-32页-2mb

三元材料关键技术细节及测算总结

核心内容概述

三元材料作为锂离子电池正极材料，因其可调控的性能而备受关注。其主要成分为镍、钴、锰的氧化物，常见配比包括NCM111、523、622和811等。其中，NCM811因高比容量而成为未来趋势，但其成本较高、安全性较差，对生产工艺要求更严格。三元材料生产流程主要包括煅烧前、煅烧和煅烧后三个阶段，每个阶段都有其关键设备和技术要点。原材料成本占比超过90%，因此成本控制是关键。同时，钴/镍价格比和锂盐价格比对三元材料成本影响显著。

主要观点

• 三元材料核心优势：性能可调控，可通过调整镍、钴、锰的比例实现容量、循环性能和成本之间的平衡。
• 高镍材料的挑战：高镍材料（如NCM811）具有更高的比容量，但其加工难度大、成本高、安全性差，需特殊处理以降低碱性、控制湿度和温度。
• 生产流程：三元材料的生产流程分为煅烧前、煅烧和煅烧后三个阶段，其中煅烧是核心步骤，直接影响材料性能。
• 设备选择：高镍材料对设备有更高要求，需使用旋轮磨、辊道窑等设备，以确保生产过程中的稳定性和效率。
• 成本构成：原材料成本占比高达90%以上，其中钴是主要成本驱动因素。高镍材料因加工成本高，单吨成本高于低镍材料。
• 成本测算：以NCM523、622、811为例，其单吨成本分别为13.71万元、14.56万元、15.94万元，NCM811的单位容量成本最低。

关键信息

三元材料生产流程

煅烧前工序

• 混料：采用干法混料，使用高速混料机或犁刀混料机，确保锂盐、前驱体和添加剂均匀混合。
• 装料：将混合后的物料装入匣钵，高镍材料装料量较少，需在密闭环境中操作。

煅烧工序

• 设备：主要采用推板窑和辊道窑，其中辊道窑使用更广泛，其推进方式为滚动摩擦，炉长可达100米以上。
• 工艺参数：煅烧温度和气氛是关键，高镍材料需在纯氧气气氛下进行低温煅烧（约750~800℃），以减少分解和碱性残留。

煅烧后工序

• 破碎与分级：使用旋轮磨替代传统颚式破碎机和辊式破碎机，提高效率、降低污染。
• 合批：使用双螺旋锥形混合机或卧式螺带混合机，将不同批次产品混合，确保质量一致。
• 除铁：采用电磁除铁器，确保金属杂质含量低于2×10⁻⁸，以保障电池安全。

成本分析

• 原材料占比：超过90%，其中钴含量对成本影响最大，NCM523因钴含量较低，成本低于811和622。
• 成本测算：
  • NCM523：单吨成本13.71万元，其中硫酸钴占比39.37%。
  • NCM622：单吨成本14.56万元，其中硫酸钴占比56.65%。
  • NCM811：单吨成本15.94万元，其中氢氧化锂占比35.10%，加工成本占比8.22%。
• 价格比影响：
  • 钴/镍价格比：高于2.9时，811的单位容量成本最低。
  • 锂盐价格比：当氢氧化锂与碳酸锂价格比低于0.95时，811单吨成本可能低于523。

风险提示

• 新能源补贴下降：可能导致市场需求减少，影响三元材料厂商盈利能力。
• 出货量不达预期：若新能源汽车销量不及预期，将对三元材料需求造成冲击。

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• 当升科技（300073）：
  • 当前价格：23.95元
  • 投资评级：买入
  • 2017A EPS：0.57元
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  • 2017A PE：41.81倍
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  • 2019E PE：24.85倍

技术要点

• 高镍材料的特殊处理：需控制碱性、湿度和温度，以避免材料性能衰减和安全隐患。
• 混料设备选择：高速混料机和犁刀混料机更适用于高镍材料，效率高、污染少。
• 匣钵选择：高镍材料使用方形匣钵，可提高窑内空间利用率和温度均匀性。
• 煅烧设备：辊道窑性能优于推板窑，适用于高镍材料的低温煅烧需求。

成本与性能关系

• 单位容量成本：811的单位容量成本最低，是未来成本优化的重要方向。
• 加工成本占比：811加工成本占比达8.22%，远高于523的5%。
• 成本影响因素：过渡金属盐与锂盐价格波动对三元材料成本影响显著，需动态跟踪价格比变化。

结论

三元材料在锂离子电池中扮演关键角色，其性能可调控、比容量高，是动力电池发展的主要方向。然而，高镍材料因加工难度高、成本高、安全性差，需进一步技术优化。随着锂盐价格的下降和钴/镍价格比的调整，811材料有望成为未来主流。同时，设备选择、工艺优化和成本控制是三元材料生产中的关键因素，对厂商的技术和资金实力提出更高要求。