20181008-西南证券-锂电池专题报告_三元材料关键技术细节及测算_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（如NCM、NCA）是锂离子电池中重要的正极材料，因其性能可调控而受到广泛关注。其核心优势在于可调节比容量、循环寿命、安全性和成本，但高镍材料（如NCM811）在提升性能的同时，也带来了更高的加工难度和成本。本文详细探讨了三元材料的生产流程、成本构成及影响因素，并对重点公司进行盈利预测。

主要观点与关键信息

三元材料生产流程

三元材料生产流程主要分为以下三个阶段：

1. 煅烧前工序：包括前驱体与锂源的混合、装钵等步骤，其中混合是关键环节，影响材料的结晶度和残碱量。
2. 煅烧工序：核心步骤，影响材料的性能，需严格控制温度和气氛。高镍材料需在纯氧气气氛中煅烧，且煅烧温度较低。
3. 煅烧后工序：包括破碎、分级、除铁、筛分、混合和包装等步骤，其中破碎和分级对材料的粒度和性能至关重要。

高镍三元材料特点

• 比容量高：如NCM811比容量可达210 mAh/g，比NCM111增加25%。
• 加工难度大：高镍材料在高温下容易分解，且对湿度敏感，容易吸水导致性能下降。
• 成本高：由于加工工序复杂，单吨成本占比高，NCM811加工成本占比达8.22%，而NCM523仅占5%左右。
• 安全性风险：高镍材料在高温下易发生分解，可能导致电池胀气和安全隐患。

成本构成与影响因素

• 原材料成本占比高达90%以上，主要由锂盐（如氢氧化锂、碳酸锂）、过渡金属盐（如硫酸钴、硫酸镍）及辅助材料（如液碱、液氨）构成。
• 单位容量成本：811材料单位容量成本最低，但单吨成本高于523材料。当锂盐价格比低于0.95时，811单吨成本有望低于523。
• 成本变动影响因素：钴/镍价格比和锂盐价格比是影响三元材料成本的关键因素。

关键设备与技术

• 混料设备：包括斜式混料机、高速混料机和犁刀混料机，其中高速混料机效率高、能耗低，适合高镍材料。
• 匣钵：用于装料，以方形匣钵为主，有助于充分利用窑炉空间。
• 烧结窑炉：常用推板窑和辊道窑，其中辊道窑更适用于高镍材料。
• 破碎设备：传统颚式破碎机和辊式破碎机存在效率低、污染高、易堵塞等问题，旋轮磨成为主流选择。
• 除铁设备：电磁除铁器效率高，但成本也高；永磁除铁器成本低但效果有限。

成本测算（以优美科长信为例）

NCM622 成本测算

• 原材料成本：约13.48万元/吨，占总成本的92.55%。
• 制造费用：约1.09万元/吨，占总成本的7.45%。
• 总成本：约14.56万元/吨。

其他三元材料成本估算

• NCM111：总成本约16.63万元/吨。
• NCM523：总成本约13.71万元/吨。
• NCM811：总成本约15.75万元/吨。

关键影响因素

• 钴/镍价格比：当该比值高于2.9时，811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单吨成本有望低于523。

风险提示

• 新能源补贴下降：可能影响三元材料市场需求。
• 出货量不达预期：可能影响企业盈利。

重点公司盈利预测与评级

图表目录（关键图示）

• 图1：锂离子电池基本原理
• 图2：各类电池能量密度对比图
• 图3：锂离子电池应用领域
• 图4：六方层状钴酸锂结构示意图
• 图5：橄榄石状磷酸铁锂结构示意图
• 图6：NCM材料放电容量、热稳定性和容量保持率关系
• 图7：高镍三元材料在更低温度下发生分解
• 图8：三元材料生产关键流程及设备
• 图9：斜式混料机实物图
• 图10：高速混料机实物图
• 图11：方形匣钵实物图
• 图12：圆形匣钵实物图
• 图13：推板窑推进物料靠在平板上直接推动
• 图14：辊道窑传输物料靠滚筒滚动
• 图15：颚式破碎机及辊式破碎机结构及存在问题
• 图16：旋轮磨典型结构及剖面图
• 图17：优美科长信前驱体生产流程及设备图
• 图18：优美科长信三元材料生产流程及设备图

表格目录（关键数据）

• 表1：锂离子电池性能优势明显
• 表2：几种商业化正极材料性能比较
• 表3：当升科技江苏海门三期18000吨高镍产线主要设备详情
• 表4：氢氧化锂和碳酸锂作为锂源使用对比表
• 表5：两种三元材料混料设备指标对比表
• 表6：两种三元材料混料设备的主要优势和劣势对比表
• 表7：长沙中瓷生产正极匣钵技术指标
• 表8：推板窑与辊道窑对比
• 表9：传统粗破碎与旋轮磨粗破碎对比
• 表10：气流粉碎机与机械粉碎机对比
• 表11：两种除铁设备优劣势对比
• 表12：三元材料制备核心工序和所用设备精炼总结
• 表13：三元材料产线主要原辅材料
• 表14：优美科长信生产1万吨NCM622正极材料所需主要物料
• 表15：优美科长信单吨NCM622正极材料成本测算
• 表16：单吨NCM111正极材料成本估算
• 表17：单吨NCM523正极材料成本估算
• 表18：单吨NCM811正极材料成本估算
• 表19：NCM三元材料折合单位容量成本估算

总结

三元材料因其可调控性能在锂离子电池中占据重要地位，但高镍材料在提升比容量的同时也面临加工难度高、成本高和安全隐患等问题。三元材料的生产流程涉及多个关键步骤，其中煅烧工序最为重要，需精确控制温度和气氛。原材料成本占总成本的90%以上，因此对原材料价格波动极为敏感。随着锂盐价格比的下降，811材料在单位容量成本上更具优势，未来有望成为主流。重点公司如当升科技在高镍产线建设方面表现突出，具备较强的市场竞争力。