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【中原化工-烧碱系列专题】——专题6 三元前驱体与烧碱的关系深探

【中原化工-烧碱系列专题】——专题6 三元前驱体与烧碱的关系深探 中原期货
2023-03-08
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导读:受益于新能源汽车行业在近年来的爆发,三元前驱体产业的发展迎来高光时段,引人瞩目。在其产业链中,烧碱作为辅料的


受益于新能源汽车行业在近年来的爆发,三元前驱体产业的发展迎来高光时段,引人瞩目。在其产业链中,烧碱作为辅料的作用不可或缺,进而,在新能源行业发展日盛且对烧碱市场影响日深的未来预期下,有必要聚焦三元前驱体和烧碱的关系展开深入探究。


一、动力电池产业链

以当下的生产工艺而论,动力电池主要指的是锂电池。锂电池是一种常用的二次电池,其工作原理是依靠锂离子在正负极之间移动来实现多次充放电,具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长且无重金属污染的特点,广泛应用于新能源汽车、电子产品、储能设备、电动工具等领域。

锂电池正极材料主要分为三元正极材料(NCM/NCA)、磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)和钴酸锂(LCO)四种,分别对应的是三元锂电池、磷酸铁锂电池和其它电池。其中,三元锂电池是主流的动力锂电池,市场占比长期稳定在50%~70%,主因其对应的三元正极材料综合了镍、钴、锰(铝)三种元素的优点,具有高能量密度、高续航里程的显著的性能优势,进而成为动力电池领域的主要正极材料。

三元前驱体为三元锂电池产业链中间环节,上游为镍、钴、锰等矿产资源,液碱和氨水为其重要辅料,下游对应的是锂电正极材料(三元正极材料),终端应用场景为新能源汽车、储能和消费电子领域。其产业链结构如图2所示。

对应的工艺步骤如下:

1.资源端:镍、钴、锰的原矿。

2.冶炼环节:将上述原矿制为硫酸盐,其常用工艺为:加酸溶解—除铁铝—萃取除杂—镍钴分离—蒸发结晶。

3.三元前驱体:将镍钴锰盐与氨水、液碱混合反应制得。

4.三元正极材料:将三元前驱体与锂源于高温下混合烧结制得。其中锂源主要为碳酸锂(NCM8系以下常用)和氢氧化锂(NCM8系及以上常用)两大类。

5.三元锂电池:将三元正极材料制成正极材料,再与负极材料、电解液、隔膜共同构成三元锂电池。

具体到三元前驱体,其主流的制备技术路线是共沉淀法,属于湿法工艺。在共沉淀法中,氨水作为络合剂将镍、钴、锰金属离子络合,形成的金属铵根的络合离子能有助于金属离子缓慢释放,同时再加入液碱(NaOH)作为沉淀剂, 与缓慢释放的金属离子反应生成共沉淀。共沉淀法有利于形成球形度良好、粒径均一及振实密度较高的氢氧化物前驱体。

三元正极材料对前驱体的理化性能具有良好继承和传导性。具体而言,三元前驱体的理化性能(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标,进而决定了三元正极材料是否能够满足高比容量、高倍率、长循环寿命、高安全性等终端需求。三元前驱体的核心功能及其重要性由此可见。

从价值量来看,三元前驱体在电池产业链中是最大的原料成本项。具体而言,三元前驱体占三元正极成本约6成,三元正极材料在三元动力电池成本中占比约4成,再结合1吨三元正极材料大约需要约1吨三元前驱体,从而进一步可估算得到三元前驱体占三元动力电池总成本的比例约1/4,是成本占比最大的原材料。


二、三元前驱体产业格局与发展
新能源乘用车是三元前驱体及三元正极材料最大的下游,消费占比高达76%,其余的下游包括占比21%的3C电子和占比3%的储能。
2021年以后国内外新能源汽车市场均呈现快速发展、高景气趋势。据中国汽车工业协会数据显示,2021年中国新能源汽车销量为352.1 万辆,同比增长158%,超越国际增速。2022年新能源车市场景气度不减,销量增至689万吨,同比增长95.6%,且随着产品力提升、基础充电设施完善、政策推动等因素影响,我国新能源汽车渗透率快速上升,截至2022年底,逼近3成,增长持续超预期。


近年来,在新能源汽车及其他新能源需求高增背景下,锂电产业链各环节快速发展。其中,随着全球三元锂电池出货量的增速发展,加之部分动力工具、消费电子领域三元锂电池的逐步替代,全球三元前驱体出货量提升的态势较为凸显。GGII数据显示,全球三元前驱体出货量在2020年达42万吨,同比增长25.75%。预计到2025年,出货量有望达到160万吨,较2020年的年均复合增长率为30.67%,主要是受下游新能源汽车、高端数码等领域带动。其中,中国出货量全球占比长期维持在75%左右的高比重。


产业格局方面,三元前驱体与下游三元正极材料的龙头企业均集中在湖南、浙江和广东三省。其中,三元前驱体的第一梯队为中伟股份,第二梯队为格林美、佳纳能源、福安青美、华友科技。三元正极材料的第一梯队为容百科技,第二梯队为长远锂科、华友钴业。


市值方面,以三元前驱体523价格为核算基准来看,其2022年均价在12.75万元/吨,全国年度产能在121.1万吨,则三元前驱体市值在1544亿元,三元前驱体在新能源电动汽车浪潮下,已经成长为千亿级别的蓝海市场,未来三年空间或至少再翻一倍。



三、三元前驱体对烧碱市场的未来影响
在烧碱下游消费中,锂电行业的占比约5.2%。2023-2025年预计可逐步升至近7.0%。尽管锂电(三元前驱体)并非烧碱主要下游领域,但其自身增长态势及其高碱耗体量特点,引致烧碱产业界越来越多的聚焦关切。

数据方面,在烧碱的重要下游中,单吨氧化铝的碱耗为150kg,单吨粘胶纤维的碱耗近600kg,生产1吨工业纸平均需要约400kg烧碱,相较而言,单吨三元前驱体的碱耗高达3t(30%液碱),换算为干吨亦有约900kg,成为近年来烧碱最可观的增量下游。
2022年烧碱产能4729万吨,2023-2025期间烧碱产能增速打开,预估可保持在2%-4%的增速稳步提升。未来,氧化铝行业的增产可消化掉1/3烧碱增量,与整体消费占比基本匹配,继续成为烧碱下游基本盘、压舱石;印染、化纤属于高污染、高耗能行业,受到政策约束且迎来整合高峰期,用量呈现萎缩态势;造纸行业也因工艺的调整,对烧碱的需求呈现萎缩趋势;相较而言,锂电行业(特别是其中的三元前驱体-三元正极材料-三元锂电池链条)增量凸显,且集中在2023-2025年释放,聚焦广西、贵州、湖北、四川等地;其余变量影响有限。
价格方面,2023-2025年,氧化铝新增产能预计放量,基数较大的问题难以解决,市场实际供给长期过剩的局面或为常态,进而对上游烧碱市场价格的边际驱动或并不值得太大的期待。其余传统下游亦尚未见令人亮眼的动态,对烧碱的影响预计持稳。另外,2022年氯碱产业链的利润基本来自烧碱环节,其主要因素也更多是在于出口高增,而并非国内需求的带动。最终,本文认为,后市对烧碱市场及其价格的影响因素主要有三个:1.氧化铝等传统下游阶段性的需求释放或收紧引起的烧碱供需短期错配;2.锂电(三元前驱体)领域长期需求释放对烧碱价格的引领;3.海外需求回落的速率(全球经济衰退)。



【中原化工-烧碱系列专题】——专题1 烧碱品种概述


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【中原化工-烧碱系列专题】——专题4 中国氯碱企业经营行为特点解析


【中原化工-烧碱系列专题】——专题5 烧碱价格影响因素分析




作者 | 邵亚男

从业资格号 | F3080133

投资咨询号 | Z0016340

联络方式:

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