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【三祥新材|深度】核级海绵锆投产在即,固态电池电解质打开远期成长空间-东北先进材料&石化

【三祥新材|深度】核级海绵锆投产在即,固态电池电解质打开远期成长空间-东北先进材料&石化 杨占魁 牛骨挖掘研究
2024-12-01
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导读:三祥新材:核级海绵锆投产在即,固态电池电解质打开远期成长空间

    摘要  


报告





核级海绵锆市场空间广阔,有望成为公司2025年重要的业绩增长点


目前,国内核电站在运行装机容量约58GW,已核准(包括已在建)装机容量约55GW,为核级海绵锆提供了广阔市场空间。我们保守假设:1GW核电站首次装机需要60吨核级海绵锆,在运行核电站的核级锆每年需要更新1/3,根据以上假设,我们预计2024年国内核级海绵锆的市场需求超过1000吨,2025年国内核级锆需求或将超过2000吨,2030年国内需求或将接近3000吨。此外,目前国内仅国核维科、中核晶环、朝阳东锆等少数企业能生产核级海绵锆,行业竞争格局较好,未来有望维持较高价格。据公司2024年半年报,公司年产1300吨核级海绵锆项目计划于2024H2投料试产,有望成为2025年公司重要的业绩增长点


锆铪分离在研中,有望为核级锆降本,铪或能贡献更大利润


据公司2024年半年报,公司在研项目包括基于锆基卤化物复合材料进行锆铪分离富集铪的研究项目,目前已完成新工艺方向设计、设备方案设计,正在订购分离试验设备,处于工艺小试开发验证阶段。该项目若研发成功并落地产业化,核级氧化锆或将为公司核级海绵锆的生产降本增效,同时,锆铪分离环节会产生副产品铪,锆铪比例约为50:1,铪价格高昂,广泛应用于航空航天、半导体等领域,有望贡献更大利润


公司固态电池电解质材料取得较好进展,有望打开远期成长空间


(1)氧化物固态电池电解质:目前,公司氧化物电解质已完成送样、供下游客户组装成固态电池进行相关性能测试,已完成中试线设计,正在进行相应设备配套工作;(2)氯化物固态电池电解质:公司已建设锆基氯化物材料制备工艺小试开发线,并提供给下游客户及相关科研院所进行氯化物电解质合成及组装固态电池验证,整体性能表现优良,目前锆基氯化物已向下游固态电池工厂实现小批量供货。


盈利预测与投资评级

预计2024-2026年公司营业收入分别为11.65/15.32/18.10亿元,归母净利润分别为1.13/1.79/2.15亿元。伴随公司进军“核电+固态电池”领域,以及电熔锆产能的逐步爬坡,后续成长空间充足,予以“增持”评级。


风险提示

原材料价格波动风险;在建项目的建设进度不及预期风险;在研项目的研发进度不及预期风险;下游应用不及预期风险;业绩预测和估值判断不及预期的风险等。


目录


报告正文

02

核级海绵锆:有望成为公司2025年重要的业绩增长点

2.1.国内核电站密集投建,为核级海绵锆提供广阔市场空间

核级海绵锆是核电站反应堆、核动力航母及核潜艇的关键材料。


海绵锆按用途不同可分为核级、工业级及火器级三大类。其中:


(1)核级海绵锆:主要用作核动力航空母舰、核潜艇和民用发电反应堆的结构材料、铀燃料元件的包壳等,是重要的战略金属。


(2)工业级海绵锆:主要用于制作化工耐酸碱的设备、电子行业、管道阀门材料、特殊高强及高温合金材料、电真空和照明灯泡行业吸气剂。


(3)火器级海绵锆:主要用于火炮燃烧剂,也适用于合金添加剂及冶金脱氧剂、化工、民用闪光焰火等。


核级海绵锆是制造核级锆合金材料的重要原料,核燃料棒的包壳锆管就是采用核级锆合金材料制造的,具有很好的密封性,以及在核电站运行条件下长期封存裂变产物的能力,是核电站运行的第一道安全屏障。据上海市核电办公室门户网站:以百万千瓦级压水堆核电站为例,通常核反应堆内有157个核燃料组件,每个组件由17×17根燃料棒组成,燃料棒由烧结二氧化铀芯块装入锆合金管中封焊构成,部分燃料组件中有一个控制棒,控制核裂变反应。


国内核电站在运行装机容量约58GW,已核准(包括已在建)装机容量约55GW。据中新社北京2024年8月29日电:中国国家能源局局长章建华于2024年8月29日在国新办新闻发布会上介绍,中国大陆地区核准在运和在建的核电机组一共有102台,总装机容量约113.13GW,在所有国家中排第一;国务院最新核准了5个核电项目,共11台核电机组,到目前为止,中国大陆地区核准在运和在建的核电机组一共有102台,总的装机容量是11313万千瓦,其中:目前在运的机组56台(装机容量约为5808万千瓦),已经核准的包括已经在建设过程中的机组46台(装机容量约为5505万千瓦)。章建华介绍:近年来,中国在运核电机组保持着多发满发状态,充分发挥了基荷电源的支撑作用,整个装机现在占全国总装机比例不到2%,但发出的电量基本接近5%。核电已经成为东部沿海地区重要的支撑电源和主力电源,辽宁、浙江、福建、广东、海南5个省的核电发电量占比超过20%,在电力保供中发挥了重要作用。


2.2. 核级锆市场空间测算:预计2025年国内核级锆需求将超过2000吨

预计2025年国内核级海绵锆市场需求将超过2000吨,2030年有望增长至约3000吨。


据中国核网,截至2023年12月31日,我国大陆地区在运行核电机组共55台,装机容量为57031.34MWe(额定装机容量),2023年1-12月全国共有2台核电机组投入商运;据中新社北京8月29日电:到目前为止,在运的机组56台(装机容量约为5808万千瓦),那么,我们姑且预计2024年国内核电站新增装机容量为1.05GW。


据中研网,按照现有项目建设周期,到2025年,我国核电装机容量预计将达到7000万千瓦左右,为满足碳达峰碳中和以及全社会用电需求,“十五五”和“十六五”期间,按年度开工8-10台百万千瓦机组规模预计,2030年、2035年我国核电装机预计将分别达到1.2亿、1.5亿千瓦左右。因此,我们预计2025年、2030年我国核电站新增装机容量分别为11.92GW、9GW。


据论文《2015-2025年中国锆英砂资源供需形势分析》(谭化川、张艳飞等):核电站反应堆首次装机1万kW需0.3-0.35吨锆材,且每座反应堆每年需更换1/3左右的锆材,海绵锆的成材率在50%左右。因此,我们保守假设:1GW核电站首次装机需要60吨核级海绵锆,在运行核电站使用的核级锆每年更新1/3。


根据以上数据和假设,我们预计2024年国内核级海绵锆的市场需求超过1000吨,2025年国内核级锆需求或将超过2000吨,2030年国内需求或将接近3000吨。


2.3. 核级锆竞争格局梳理:生产企业少,集中度高,有望维持高价格

核级海绵锆生产企业少,竞争格局优异,有望维持高价格。国内核级海绵锆的生产企业较少,据我们梳理,目前国内主要的生产企业包括:


(1)国核维科:股东方为国核宝钛锆业股份公司(由国家核电技术公司和宝钛集团有限公司共同出资组建)。公司主要研发、生产、销售各种核级海绵锆、工业级海绵锆、氧化铪或海绵铪以及相关副产品,年产核级海绵锆1000吨(设计产能2000吨/年)、海绵铪30吨。


(2)中核晶环:隶属于中核集团旗下,管理单位是中国原子能工业有限公司,主要从事无水氯化镁、金属锆、金属铪、氧化锆、氧化铪的生产,是一家能够实现从原料生产、锆铪分离、到核级海绵锆铪制备的全产业链企业。目前已实现年产核级氧化锆500吨、核级氧化铪20吨、核级海绵锆300吨、核级海绵铪20吨的生产能力。


(3)朝阳东锆:龙佰集团控股朝阳东锆新材料有限公司,目前拥有年产1000吨工业级海绵锆和500吨核级海绵锆2条生产线,产品核级海绵锆、核级四氯化锆、核级二氧化锆、工业级海绵锆、工业级四氯化锆、二氧化铪等主要应用于核工业领域。


此外,除公司外,2024年8月6日,锦州市太和区人民政府官网披露:锦州泽康新材料有限公司年产2000吨核级海绵锆项目已委托辽宁省环保集团辐洁生态环境有限公司开展环境影响评价工作,现已形成征求意见稿。该项目尚处早期环评阶段,后续建设进度具备不确定性,预期短期内对市场无明显影响。


行业竞争格局优异,预计能维持较高价格。据和仕咨询集团:核级海绵锆售价远高于普通工业海绵锆,约为70万元/吨;此外,据中国有色网数据,核级海绵锆价格为40万元/吨,核级锆产品暂无市场公开报价,我们预计能维持较高价格。


公司年产1300吨核级海绵锆项目进展顺利。据公司2024年半年报,公司年产1300吨核级海绵锆项目建设进展顺利,计划将于2024年下半年投料试产,有望成为2025年公司重要的业绩增长点。


公司与南京佑天签署战略合作协议,加快了公司步入核级海绵锆领域的进程。据公司公告,公司与南京佑天金属科技有限公司于2023年12月22日签署《战略合作框架协议》。主要内容包括:


(1)协议有效期内,在公司产品技术、质量、交付及服务等能够满足南京佑天使用标准且有竞争优势的前提下,南京佑天优先采购公司及其关联方的氧氯化锆及海绵锆等产品,优先保证公司的供应份额, 南京佑天每年预计采购计划如下(实际以双方签订的采购合同为准):


(2)协议有效期内,在南京佑天及其关联方核级氧化锆产品质量 、交付及服务等能够满足公司使用标准且有竞争优势的前提下,公司同意仅向南京佑天及其关联方采购核级氧化锆系列产品,并且南京佑天及其关联方生产的核级氧化锆产品除供给公司及关联方用于生产核级海绵锆外,供应给其他直接或间接用于生产核级海绵锆的国内其它企业不超过 2 家,公司每年预计采购计划如下(实际以双方签订的采购合同为准):


2.4. 锆铪分离在研中,有望为核级海绵锆降本,铪或能贡献更大利润

锆铪分离是核级海绵锆生产的重要环节。核级海绵锆生产主要包括4个环节,即:锆英砂分解及氧氯化锆制备、锆铪分离及氧化锆制备、四氯化锆精制、镁热还原及蒸馏精整。其中,锆铪分离是核级海绵锆生产的关键环节,主要目的是获得高纯度的锆和铪。锆和铪由于原子半径、离子半径及结构相似,化学性质也相似,二者具有类似的外层电子结构,受镧系收缩影响锆铪共生,几乎所有锆在自然界中都有1%-3%的铪伴生。


锆铪分离方法大致可分为:火法分离和湿法分离。锆铪的火法分离技术路线有16种之多,其中具有代表性的为精馏法和选择性还原法。利用锆铪在不同介质中存在的一些微小差异,国内外科研工作者探索出了溶剂萃取法、吸附分离法、膜分离法等一系列锆铪湿法分离方法,其中溶剂萃取法是常见的也是研究较多的方法,较为成熟的锆铪溶剂萃取工艺包括MIBK体系、TBP体系和TOA体系。


锆铪分离环节会产生副产品铪。铪具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化、易加工、快速吸热和放热等性能,被用作原子能材料、合金材料、电子材料等。氧化铪可用于制备金属铪。由于绝大部分锆和铪在自然界中伴生,因此在生产核级氧化锆过程中,锆铪分离将产生少量的初级氧化铪原料(HfO2含量50%-60%)。该原料经碱熔、酸溶、分离、结晶、过滤等湿法冶金过程,分离除去大量有害物质,生产出高纯二氧化铪(其中含锆2%-3%)粉体材料。而金属铪的制备工艺包括碘化精炼法、电子束熔炼法、金属热还原法、熔盐电解法等。


金属铪的传统应用领域为航空航天、核电。金属铪的热中子捕获截面大,是较理想的中子吸收体,可作原子反应堆的控制棒和保护装置,控制链式反应的速率。金属铪可用作金属添加剂,改善材料的强度和耐腐蚀性,如含10%铪的铌合金可用作耐高温的火箭喷嘴;含2%铪的钽钨合金因其蠕变强度较高,可用作宇宙飞船的保护层;金属铪粉还可用作火箭推进剂等。


近年来,铪基氧化物在半导体领域应用广泛:(1)作为高k/金属栅技术中高k栅介质材料,铪基氧化物已被广泛应用到先进CMOS集成电路技术中;(2)作为阻变层材料,铪基氧化物被广泛应用于新型阻变/忆阻器件(RRAM)器件研究中,并展现了良好的微缩特性;(3)作为新型铁电材料,铪基氧化物可以构建出性能良好的铁电存储器件(FeRAM)等新功能器件,并且展现良好的微缩特性。


(1)铪基氧化物可替代SiO2用于CMOS器件中。在晶圆制造进入65nm制程及之前,集成电路主要通过沉积SiO2薄膜形成栅极介质减少漏电,但进入45nm制程特别是28nm之后,传统的SiO2栅介质层薄膜材料厚度需缩小至1nm以下,将产生明显的量子隧穿效应和多晶硅耗尽效应,导致漏电流急剧增加,器件性能急剧恶化,已不能满足技术发展的要求。而铪基氧化物等高k氧化物作为栅介质层,可以在降低等效氧化物厚度(EOT)的同时,抑制漏电流的产生。


(2)铪基氧化物被广泛应用于RRAM的研究之中。随着技术不断发展,传统Flash存储器工作电压偏高、读写速度较慢、无法进行大量的读写操作等问题逐步显现,且器件的特征尺寸无法继续减小,隧穿氧化层的厚度已达到器件所能承受的极限状态。为解决上述技术问题,新型存储技术的研究应用而生。其中,阻变存储器(RRAM)具有储量大、器件面积小、能耗低、以及与传统工艺兼容等优点,有望取代Flash存储器,解决其因特征尺寸减小时存在的电荷泄露问题。氧化铪材料具有宽带隙和高介电常数,具有良好的热稳定性和与传统互补金属氧化物半导体工艺良好的兼容性,被广泛应用于RRAM的研究之中。


(3)铪基氧化物薄膜具有铁电性。铁电存储器(FeRAM)属于新型存储技术的一种,氧化铪基铁电薄膜拥有稳定、独特的铁电极化,且与CMOS集成电路制造工艺的高度兼容性,成为下一代高密度、非易失性铁电存储器的重要候选材料。


公司锆铪分离技术在研中,有望为核级海绵锆的生产降本;此外,副产的铪或能贡献更大利润。


据公司2024年半年报:公司在研下面包括基于锆基卤化物复合材料进行锆铪分离富集铪的研究项目,公司基于现有产业链布局,目前立项开展新型锆铪分离技术的开发,目前已完成新工艺方向设计,完成设备方案设计,正在订购分离试验设备;目前项目完成立项,处于工艺小试开发验证阶段。


2021年之后,铪价格迅速提升。铪广泛应用于航空航天、半导体、原子能等领域。2020年之前占铪消费量约一半的航空航天行业需求低迷,现货供应活动放缓,铪价格企稳且无大幅波动。2021年开始,人工智能浪潮后航空航天及电子工业需求强劲增长导致铪供需失衡,全球铪价一路从1000美元/千克左右飙升至接近5000美元/千克,创下历史新高。截至2023年6月底,铪价格已达到4933.7美元/千克,较2023年初上涨8.2%,较2022年初上涨202.2%。据strategic metals invest,截至2024年11月20日,铪报价为4420.46美元/Kg。


03

固态电池电解质:公司已小批量供货,打开远期成长空间

3.1. 国内动力电池厂、整车厂等均积极布局固态电池

固态电池被视为未来电池技术的重要发展方向。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,固态电池是一种使用固体电解质的电池。固态电池的工作原理是通过锂离子在正负极之间来回移动来实现储能和释能的过程。但现有锂离子电池的能量密度已接近理论极限(磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg以下,三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间),且远不能满足重大发展的需求,限制了多场景的应用。而固态电池具有安全性高、能量密度高、充放电速度快、设计灵活性强等优点,被视为未来电池技术的重要发展方向。


全固态电池采用固态电解质替代电解液后,电芯不再需要隔膜,电池结构趋于简洁。与液态及半固态电池相比,全固态电池能够在更宽广的温度范围内稳定运行,展现出更高的热稳定性和化学安全性。此外,全固态电池支持更高的能量密度,这意味着在相同电能输出下,电池体积更为紧凑,有助于节省空间并提高设备的能效比。


海外固态电池技术发展领先。从海外来看,美国、日本、韩国、欧洲等纷纷密集出台政策,通过加大财政补贴和提供税收优惠等方式大力推进固态电池产业的研发与商业化进程。据亿欧智库,丰田、日产、LG 新能源、三星、大众、Quantum Scape、Solid Power、宝马等企业在固态电池相关探索和开发上已取得一定突破,部分企业计划于2030年前实现固态电池的量产。


国内企业积极布局跟进固态电池。2023年1月工信部等六部委发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》,提出加快研发固态电池,加强固态电池标准体系研究。国内动力电池厂商积极布局全固态电池的研发,部分厂商已实现全固态电池A样的生产与测试,并聚焦生产工艺和电池材料的进一步探索。


宁德时代公布部分固态电池专利;国内主流企业披露的全固态电池量产时间在2026-2030年。据中国汽车报,近期,固态电池的最新消息密集披露,产业呈现火热发展态势:


现阶段,国内头部整车与动力电池企业,如比亚迪、上汽、蔚来、广汽、赛力斯、长安、东风、江淮、奇瑞、宁德时代、孚能科技、国轩高科、欣旺达等均在固态电池领域有所布局,进展不一。外资企业,如丰田、日产、三星SDI等全球领先制造商的全固态电池已进入试制阶段,奔驰、大众和通用汽车等也在积极布局这一领域。此外,还有不少创业公司凭借技术创新和积累,闯入这一赛道。


广汽:广汽集团于11月8日在互动平台上表示,公司已初步打通全固态电池全流程制造工艺,产品预计于2026年装车,搭载于昊铂车型。


宁德时代:11月5日,国家知识产权局公布了宁德时代的3项固态电池专利,宁德时代今年不断加大全固态电池研发投入,将团队扩充至超1000人,目前公司已进入20Ah样品的试制阶段。


比亚迪:比亚迪计划从2027年起针对中高端电动汽车领域,小批量生产硫化物全固态电池,2030年将硫化物固态电池应用于主流电动汽车。


同时,固态电池科技公司也在陆续宣布重要进展。


清陶能源:半固态电池已搭载上汽智己车型,公司正在推动2025年固态电池“10万辆级”量产落地。


卫蓝新能源:宣布高性能固态锂离子电池量产建设项目开工,目前公司已向蔚来汽车交付半固态电池产品。


纯锂新能源:10月17日,纯锂新能源举办全固态电池产品量产下线仪式,将于今年四季度开始,在用户侧储能和两轮电动车等场景,逐步将全固态电池推向市场。


太蓝新能源:11月7日,太蓝新能源与长安汽车联合发布无隔膜固态锂电池技术,太蓝新能源方面在发布会上表示,无隔膜半固态电池计划于2026年实现装车验证,以满足电动汽车的应用需求;无隔膜全固态电池计划于2027年实现批量生产。太蓝新能源同时发布无隔膜半固态25Ah锂离子电池,具备3C快充能力、4C放电能力。


欣旺达:2024年9月,欣旺达在接待机构调研时表示,公司第一代半固态电池已完成开发,第二代半固态电池能量的电芯样品开始中试试验,第三代聚合物复合全固态电池完成了实验室验证,预计2025年完成产品开发,第四代全固态电池还在开发中,预计2027年完成实验室样品制作。


总结:从产业化进度来看,国内主流企业披露的全固态电池产品量产时间,基本在2026-2030年范围。在2024年9月举行的宜宾市固态电池创新产业园启动仪式暨欧阳明高院士工作站成果发布会上,四川新能源汽车创新中心有限公司总经理助理、固态电池与新材料中心主任朱高龙表示,欧阳明高院士工作站预计2027年全固态电池产品下线,2030年固态电池全面放量投产,产值将超1000亿元。


3.2. 目前,固态电池电解质存在多种技术路线

固态电解质是固态电池的核心组成部分。固态电解质可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质,核心作用是起着在正负极之间传输Li+的作用。从材料属性来看,固态电池主要可以划分为:聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质和卤化物电解质等技术路线。其中,聚合物电解质属于有机电解质,氧化物/硫化物/卤化物电解质属于无机电解质。


(1)聚合物电解质:离子电导率和氧化电压较低,难以抑制锂枝晶的形成。目前聚合物电解质以欧美企业布局较多,如SEEO、Solid Energy、Solid Power、Bollore等。


(2)氧化物电解质:具有较好的稳定性。氧化物电解质的离子电导率比聚合物更高,热稳定性高达1000℃,机械稳定性和电化学稳定性都较好,但存在脆性较大、加工性能差、界面接触差等问题。氧化物电解质路线是国内企业的重要关注方向,如卫蓝新能源、辉能科技、清陶能源、赣锋锂业等,日本SONY和美国QuantumScape也在氧化物电解质方面有所布局。


(3)硫化物电解质:离子电导率高,能量密度高。硫化物电解质机械性能好,在全固态电池中发展潜力大。但是硫化物电解质也存在容易氧化、化学稳定性差、制备难度较高、和Li金属负极相容性差等问题。硫化物电解质主要受到日韩企业的关注,如丰田、松下、LG化学、出光兴产等,国内宁德时代也通过专利布局了硫化物电解质技术路线。


(4)氯化物电解质:具有高离子电导率,同时其电化学稳定性良好,但是氯化锆锂对于金属锂负极的稳定性并不好。


除了以上4种传统的固态电解质,中国科学技术大学马骋教授团队还开发出了一种新型固态电解质。


据中国科学技术大学新闻网,全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料固态电解质,难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。

2024年6月27日,中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电解质,它的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,很适合产业化应用。该成果以“A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries”为题发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。


为了满足实际应用的需求,全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件:(1)高离子电导率(室温下超过1毫西门子每厘米);(2)良好的可变形性(250-350兆帕下实现90%以上致密);(3)足够低廉的成本(低于50美元/公斤)。但是目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足这些条件。氧化物作为脆性陶瓷,普遍不具备可变形性,硫化物和大部分氯化物则成本高昂,至少在200美元/公斤的量级。这些材料中唯一的例外是氯化锆锂,但是它的离子电导率却远低于1毫西门子每厘米。


此次研究中,马骋教授不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一种,而是转向氧氯化物,设计并合成了一种新型固态电解质—氧氯化锆锂。


成本:这种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成,它的原材料成本仅为11.6美元/公斤,很好的满足了上述50美元/公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成,氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤,远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂(10.78美元/公斤),并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。


性能:具备极强成本优势的同时,氧氯化锆锂的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米,超过了应用所需要的1毫西门子每厘米。与此同时,它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密,也超过应用所需要的水平(250-350兆帕下90%以上致密)。由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池展示了极为优异的性能:在12分钟快速充电的条件下,该电池仍然成功的在室温稳定循环2000圈以上。



3.3. 公司布局的2种路线的固态电解质,均取得较好进展

含锆复合氧化物和含锆复合氯化物做为新能源固态电解质,表现出了良好的电化学性能,具有可靠的安全性和低成本优势,是未来新能源电池材料的一个发展方向。


(1)氧化物固态电池电解质:目前,公司以自产氧化锆为原料,进行了固态电解质粉体的合成试验,主要包括LLZO、LLZTO 等系列含锆氧化物固态电解质粉体材料,氧化物电解质已完成送样、供下游客户组装成固态电池进行相关性能测试。据公司2024年半年报,公司氧化物系列电解质中试生产线已在规划建设中,目前已完成中试线设计,正在进行相应设备配套工作;


(2)氯化物固态电池电解质:据公司2024年半年报,公司已建设锆基氯化物材料制备工艺小试开发线,制备出适用于氯化物电解质合成所需的锆基氯化物材料,并提供给下游客户及相关科研院所进行氯化物电解质合成及组装固态电池验证,整体性能表现优良。锆基氯化物材料已送样至下游客户制作电解质试验对接,初步通过客户验证,目前锆基氯化物已向下游固态电池工厂实现小批量供货。


公司布局的2种路线的固态电解质,均取得较好进展,随着固态电池技术的日益成熟和产业化,固态电解质有望为公司打开远期成长空间。


01

“平台型”锆系新材料企业,向“核电+固态电池”延伸

1.1. 公司是锆系新材料“平台型”企业,产品矩阵持续升级

公司是锆系新材料“平台型”企业,并向高端下游领域持续延伸。目前,公司已形成“锆系、镁系、先进陶瓷系”三大业务板块,并持续延链拓展,产品主要包括电熔氧化锆、纳米氧化锆、金属锆、氧氯化锆、铸改新材料、单晶电熔铝、锆基非晶合金(液态金属)、镁铝合金、先进陶瓷等160多个品种,广泛应用于核能、冶金、化工、电子通讯、新能源、光伏、建筑、医疗及汽车等领域。自上市以来,公司坚持做锆基材料等新材料的技术赋能者和创新者,在锆基领域拥有领先地位和产业链优势,是中国电熔氧化锆及工业级海绵锆最大的生产商和供应商之一。通过上下游协同效应的产业链优势,公司构建了上游电熔氧化锆和氧氯化锆等基础锆材料与下游应用产品协同发展的业务体系,实现产业链条一体化。此外,公司与宁德时代、万顺集团等企业合作投资建设的轻量化镁铝合金一体化压铸项目己顺利投产。


电熔级氧化锆:公司实际产能可达2.6万吨,是国内最大供应商之一。电熔氧化锆属于无机非金属材料,具有高熔点、高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性及耐腐蚀性等特点,主要应用于耐火耐磨材料、陶瓷色釉料、先进陶瓷等领域;近年来,电熔氧化锆在核级锆材、高级色釉料与先进陶瓷等诸多新兴领域的应用也快速发展。


海绵锆:公司工业级海绵锆年产能达5000吨;1300吨/年的核级海绵锆项目投产在即,有望在2025年贡献较大利润增量。


(1)工业级海绵锆:公司工业级海绵锆产能已达5000吨/年,公司子公司辽宁华锆主要从事工业级海绵锆的研发、生产及销售,其主要生产工艺流程包括氯化提纯、还原蒸馏和精整3个环节。由工业级海绵锆加工而成的锆金属制品具有耐酸、耐碱、耐温以及导热性能良好等特点,其环保、安全、耐用属性突出,制成的管道和设备不易腐蚀、泄露和损坏。近年来,在环保要求日益提升的情况下,海绵锆用于制作化工耐腐蚀设备,尤其是在磷酸及醋酸行业化工设备方面得到较大规模的应用。在合金行业,尤其在永磁行业、锆铬铜合金、锆镁合金、锆铝合金、锆钒铁吸气剂等行业对海绵锆需求也有所增加。海绵锆在液态金属(非晶合金)、溅射靶材、钢铁等行业的相关应用也属于上升期,预计未来市场需求空间将越来越广阔。此外,海绵锆因具有良好的吸氢材料特性,在氢储能领域也得到很好的开发应用,公司海绵锆已开始小批量获得国内氢储能企业的商业化应用。公司作为国内工业级海绵锆龙头生产企业,与国内几家大型国企始终保持着强强联合的战略合作伙伴关系。


(2)核级海绵锆:公司年产1300吨核级海绵锆项目进展顺利,并与南京佑天签署战略合作协议。公司与南京佑天金属科技有限公司签署战略合作协议,加快了公司步入核级海绵锆领域的进程,共同促进双方产品工艺技术及品质的不断提升,为双方进一步深层次展开合作奠定坚实基础。据公司2024年半年报,报告期内,公司年产 1300吨核级海绵锆项目建设进展顺利,计划将于2024年下半年投料试产,有望成为2025年公司新的业绩增长点。


氧氯化锆:公司目前具备氧氯化锆年产能2万吨,规划产能达10万吨/年。氧氯化锆是重要化工、冶金等基础原料,可用于制备高纯氧化锆、碳酸锆、硫酸锆、硝酸锆等几十种锆化合物,除被广泛应用于陶瓷、玻璃、涂料、造纸等领域外,还可直接用于纺织、皮革、橡胶、塑料等行业,作为助染剂、鞣革剂、干燥剂等;氧氯化锆也可以用于制造各类型的稳定型、复合型氧化锆,这些氧化锆产品是高端电子陶瓷、传感器、燃料电池电解质等重要原材料;氧氯化锆还可用于制备海绵锆,经后续加工可用做核电及核军工应用的堆芯材料及化工装备材料等。


市场成熟的氧氯化锆生产工艺主要有:碱烧结法(俗称碱熔法)和四氯化锆水解法(俗称氯化法)。目前我国大多数生产企业采用传统的生产工艺碱熔法,而非采用较为先进的氯化法,碱熔法工艺生产的氧氯化锆产品回收率较低、能耗较大、成本较高,且污染治理成本也较高。公司投建的氧氯化锆项目采用领先的锆英砂直接沸腾氯化法生产工艺,该生产工艺为公司自主研发,该工艺生产产品在品质、成本、环保、节能等方面都明显优于现有碱熔法。,沸腾氯化法生产氧氯化锆的过程中通过氯气对锆英砂的氯化,将锆英砂分别氯化生成四氯化锆和四氯化硅,将锆英砂中的硅转化成了可以利用的四氯化硅,成为了气相法二氧化硅的原料,变废为宝。


铸造改性材料:主要分为球化剂、孕育剂、包芯线,广泛应用于球墨铸铁领域。在球墨铸铁铸造过程中,添加铸造改性材料后,能够实现铁水脱氧脱硫、净化铁水夹杂物、球化片状石墨等目标,从而改善铸铁性能、提高铸铁品质,特别是增强铸铁的塑性、韧性等性能。公司经过多年技术创新,成功研发了非熔配直混法包芯线生产技术,与传统生产工艺相比,非熔配直混法工艺减少了硅铁、硅钡等合金熔配环节,节能减耗成效显著,在国内部分球墨铸造领先企业成功运用。


公司积极布局固态电池电解质材料,以及锆铪分离技术。

固态电池电解质材料:含锆复合氧化物和含锆复合氯化物做为新能源固态电解质,表现出了良好的电化学性能,具有可靠的安全性和低成本优势,是未来新能源电池材料的一个发展方向。


(1)氧化物固态电池电解质:目前,公司以自产氧化锆为原料,进行了固态电解质粉体的合成试验,主要包括LLZO、LLZTO 等系列含锆氧化物固态电解质粉体材料,氧化物电解质已完成送样、供下游客户组装成固态电池进行相关性能测试。据公司2024年半年报,公司氧化物系列电解质中试生产线已在规划建设中,目前已完成中试线设计,正在进行相应设备配套工作;


(2)氯化物固态电池电解质:据公司2024年半年报,公司已建设锆基氯化物材料制备工艺小试开发线,制备出适用于氯化物电解质合成所需的锆基氯化物材料,并提供给下游客户及相关科研院所进行氯化物电解质合成及组装固态电池验证,整体性能表现优良。锆基氯化物材料已送样至下游客户制作电解质试验对接,初步通过客户验证,目前锆基氯化物已向下游固态电池工厂实现小批量供货。


锆铪分离:基于锆基卤化物复合材料进行锆铪分离富集铪的研究项目,据公司2024年半年报,公司基于现有产业链布局,目前立项开展新型锆铪分离技术的开发,目前已完成新工艺方向设计,完成设备方案设计,正在订购分离试验设备;目前项目完成立项,处于工艺小试开发验证阶段。


1.2. 公司股权结构集中;毛利率稳定在较高水平

公司股权结构集中,股东背景雄厚。公司控股股东为宁德市汇阜投资有限公司、日本永翔贸易株式会社、宁德市汇和投资有限公司(以上三家为一致行动人),公司董事长为夏鹏先生,此外,公司主要股东还包括寿宁县汇祥投资有限公司、日本旭硝子工业陶瓷株式会社、香港中央结算有限公司,截至2024Q3,以上股东合计持有公司总股本的60%,公司股权结构集中;公司股东背景雄厚,日本永翔贸易株式会社、日本旭硝子工业陶瓷株式会社均为公司股东,日本永祥贸易株式会社创始人兼董事长卢庄司先生,为公司副董事长。


公司主业较为稳定,毛利率稳定在较高水平。2019-2023年,公司营业收入整体由7.61亿元稳步增长至10.8亿元;2024年前三季度,公司实现营业收入8.5亿元,同比增长0.94%。2019-2022年,公司归母净利润整体由8271.04万元增长至15087.15万元;2023年受原材料采购成本上升、市场竞争加剧及计提资产减值等原因,公司实现归母净利润7923.31万元,同比下降47.48%;2024年前三季度公司实现归母净利润7692.25万元,同比略下降6.13%。2024年上半年,公司锆系列产品营收占比为85.54%,是公司最主要的收入来源,铸改新材料业务营业收入占比为9.31%,其他业务营业收入占比为5.15%。2019-2024H1,公司锆系列产品毛利率在28.65%-37.25%,铸改新材料毛利率先升后降,2022年后基本保持在12%左右。锆系列产品营收占比较高,对综合毛利率影响较大,2019-2024H1,公司综合毛利率在26.19%-34.14%区间窄幅波动,维持在较高水平。


04

盈利预测与投资评级

(1)锆系列产品:一方面,公司传统主业经营稳健,与国内外主要供应商长期保持着稳定的合作关系,短期内受原材料价格影响毛利率有所波动,但长期来看整体盈利水平稳定;另一方面,伴随电熔锆产能逐步爬坡,有望贡献业绩增量。我们预计2024-2026年公司锆系列产品及其他业务实现收入9.4/12.9/15.6亿元(暂未考虑在建项目投产之后的增量),毛利率为27.6%/30.6%/29.5%。


(2)铸造改性材料及其他业务:我们预计2024-2026年公司铸造改性材料及其他业务实现收入2.3/2.4/2.5亿元,毛利率保持稳健。


综上,预计2024-2026年公司营业收入分别为11.65/15.32/18.10亿元,归母净利润分别为1.13/1.79/2.15亿元。伴随公司进军“核电+固态电池”领域,以及电熔锆产能的逐步爬坡,后续成长空间充足,予以“增持”评级。


 

 

05

风险提示

原材料价格波动风险:如果未来国际市场锆英砂价格频繁出现大幅度波动,将会影响公司主要原材料的采购成本,或者影响公司主要产品的销售价格,或对公司的生产经营带来较大不利影响。


在建项目的建设进度不及预期风险:但如果未来的宏观经济、市场环境、技术变革等因素发生重大不利变化,则公司或无法有效消化新增产能,或对公司经营业绩产生不利影响。

在研项目的研发进度不及预期风险:若研发进程未能顺利推进,或将导致产品落后于市场需求,公司或面临市场份额流失的风险。

下游应用不及预期风险:若下游主要应用领域出现重大不利变化,或者公司未来新产品、新技术的长期发展战略与市场需求不相符,将可能对公司整体经营业绩和成长性构成不利影响。


业绩预测和估值判断不及预期的风险。



本材料所载观点源自于12月1日发布的研究报告《三祥新材:核级海绵锆投产在即,固态电池电解质打开远期成长空间》,对本材料的完整理解请以上述研报为准。


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团队介绍

杨占魁

格拉斯哥大学经济学硕士,曾任职于开源证券研究所-基础化工团队(2022年新财富上榜)、浙商证券研究所,2024年加入东北证券研究所,担任先进材料与石化团队组长;深度覆盖原油、炼化、芳烃、PTA、涤纶长丝、烯烃、EVA、硅烷及气凝胶、电子新材料等板块,擅长从全球宏观及地缘视角,挖掘细分赛道投资机会。

张煜暄

曼彻斯特大学金融学硕士,2022年加入东北证券研究所,2024年加入先进材料与石化团队。具备2年以上行业研究经验,擅长结合历史复盘与产业趋势,把握板块轮动。


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