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【行业研究】锂电池正极材料深度研究报告

 行为控制情绪 2016-04-09
2016.03.22 16:34阅读15660
  正极材料是锂电池最大成本来源,有技术优势、客户基础、规模化生产的正极材料厂商值得投资!
  澄泓研究理念:让研报变诚实,使投资更简单。
  澄泓研究·新视界工作室团队:简放、散人gjjn538(主稿)、大徐子、明日花开、后来居上_dioyan、杨长雍、股市里的随风草
  【核心观点】
  正极材料是锂电池最大成本来源,但由于产能过剩以及竞争激烈等原因,行业毛利率近两年均在10%左右水平,成为锂电池材料中盈利能力最弱的环节。由于正极材料行业普遍毛利率过低,未来相关企业的利润增长主要看点是新能源汽车行业拉动下的价稳量升,有技术优势、稳定的客户基础、规模化生产的正极材料厂商更值得投资。重点推荐关注当升科技、杉杉股份、厦门钨业、金瑞科技、格林美。
  锂离子电池分为多种技术路线,其中主流的技术路线包括钴酸锂 (LCO)、锰酸锂(LMO),镍钴锰酸锂三元材料(NCM)、镍钴铝酸锂三元材料(NCA)和磷酸铁锂(LFP)。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,国外顶级电动车厂商均选用三元锂电池,从投资的角度考虑,三元材料未来相对比其他正极材料有更好的前景,值得重点关注。
  【导读】
  新能源汽车高速发展,锂电池材料将充分受益。锂电池性能优越,用途广泛,前景最为广阔。相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池,锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。锂电池随着技术的不断进步已经在人们的生活中得到了广泛的应用,如便携式电子产品、新能源汽车、储能等领域。尤其是新能源汽车产业,发展新能源汽车已经上升为国家战略,国家已提出了发展方向、战略目标、主要任务及政策措施,新能源汽车发展正面临千载难逢的历史机遇。随着一系列新能源汽车扶持政策即将出台,中国新能源汽车在“十三五”期间将快速发展,届时将带动锂电池材料快速增长。
  一、锂电池构成材料
  锂离子电池的主要组成部分包括正极、负极、电解液和隔膜等,上述材料在电池成本中所占的比例不同。其中,正极材料占40%左右,电解液占 16%左右,隔膜占 21%左右,负极材料仅占 5%。因此,可以说正极材料的成本直接决定锂电池成本的高低。
  二、正极材料的分类与发展趋势
  构成锂离子电池的每种材料都会对电池的电性能产生影响,其中影响较大的主要有三种,即正极、负极、电解液。其中正极材料的比容量每提高50%,电池的能量密度提高28%;负极材料的比容量每提高50%, 电池的能量密度提高13%,这表明改善正极材料的性能是提高锂离子电池电性能的关键所在(数据来源:《4种正极材料对锂离子电池性能的影响及其发展趋势》,昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,廖文明、戴永年、姚耀春、易惠华和熊学)。
  正极材料主要影响锂离子电池能量密度、安全性、循环寿命等性能,为锂离子电池中最重要的材料。根据锂离子电池正极材料选择的不同,锂离子电池分为多种技术路线,其中主流的技术路线包括钴酸锂 (LCO)、锰酸锂(LMO),镍钴锰酸锂三元材料(NCM)、镍钴铝酸锂三元材料(NCA)和磷酸铁锂(LFP)等。由于所选取的正极材料不同,各类锂离子电池的价格、性能与适用领域也多有差异,不同正极材料锂离子电池的比较如下表所示:
  钴酸锂的主要优点为:充放电电压平稳,适合大电流充放电;电导率高,生产工艺简单、容易制备等。其主要缺点为:价格昂贵(钴属于贵金属,单价较高),安全性能较差,循环性能(充放电次数)有待进一步提高。
  锰酸锂的主要优点为:锰资源丰富、价格便宜,安全性高,比较容易制备。主要缺点为:能力密度低;材料在电解质中会缓慢溶解,即与电解质的相容性太好;在深度充放电的过程中,材料容易发生晶格崎变,造成电池容量迅速衰减,特别是在较高温度下使用时更是如此;循环性能(充放电次数)较低。
  磷酸铁锂的主要优点为:安全性能好,价格便宜,储存性能好,循环性能(充放电次数)高。主要缺点为:能量密度低,产品一致性和低温性能差。
  三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂等正极材料的优点,兼具能量密度高、循环寿命较长、安全性较好、成本相对较低等特点。
  值得一提的是,三元正极材料的应用范围不断拓展,根据中商情报网的统计,在全球锂电池正极材料市场份额中,三元材料占比最大,且呈现逐年上升的趋势,而钴酸锂的市场份额则逐年下降趋势:
  全球市场的三元材料销量呈现快速增长趋势,由2009年的 1.2万余吨快速增加至2014年度的 7.4万余吨。
  从我国锂电池正极材料细分产品结构来看,2014 年我国钴酸锂的市场份额最大,占比达到50.16%;其次是三元材料,市场份额为 22.80%;锰酸锂位居第三,市场份额为19.84%;磷酸铁锂的市场份额为 6.84%,位居第四。相对于全球市场,我国三元材料占比相对较低:
  近几年锂电池技术不断进步,采用金属镍、铝等替代贵金属钴的趋势非常明显,与传统的钴酸锂材料相比,镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等材料在安全性、循环性能等方面的优势愈加明显,市场占有率逐步提高。其中三元材料在锂电池市场中的占比快速提升。从三元材料的销量来看,2009-2014 年,我国三元材料的年均复合增长率达到30%以上,由2009 年的4300 吨增加至2014年的19040吨:
  目前,市场上主流新能源汽车的动力电池正极材料的选择也以三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂为主。在动力电池领域,磷酸铁锂正极材料拥有超长的循环寿命、极好的安全性能、较好的高温性能和相对低廉的价格,并且磷酸铁锂材料其低温性能和倍率放电已经可以达到钴酸锂的水平,目前是市场上主流的动力电池材料的,但由于能量密度的缺陷,有逐步被三元材料取代的趋势。
  三、锂电池材料下游需求分析
  全球锂电池产业呈现在东亚地区集聚的现象,中、日、韩三国几乎占据了全球锂电池市场所有的份额,但各国的产业重点并不相同。日本锂离子电池产业的发展偏重于动力电池,其国内动力型锂离子电池份额已经超过消费型锂离子电池,占据了优势地位。与日本相反的是,韩国锂离子电池产业与其本国三星、LG 等消费类电子产品制造厂商紧密联系,其更偏重于消费型锂电池的发展,消费类电子产品类锂电池仍占据其产量的较高份额。在中国市场,锂离子电池产业一直保持稳健的增长势头,我国锂电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年稳步上升的态势,年均增长率为2%,由 2011 年的21%逐步增长至 2014年的 27%,仅次于韩日两国,为世界第三大锂离子电池生产国。
  锂电池材料下游需求主要在小型电池(消费电子)、动力电池(新能源汽车)、储能等领域。根据统计,2015年全球锂离子电池总产量达到了100.75Gwh,其中小型电池占比66.28%、动力电池占比28.26%、储能电池占比5.46%,动力电池领域的占比对比2014年增长接近一倍:
  1、小型电池方面:由于消费电子渗透率较高,消费电子领域对于锂离子电池的需求趋稳,基本保持10%左右的增长率。
  2、动力电池方面:新能源汽车领域的高速增长将带动动力电池产业高速增长。
  2015年新能源汽车出现井喷态势,2015年我国累计生产新能源汽车37.90万辆,同比增长400%。2016年,中汽协预测预测新能源车销量为70万辆,对比2015年将增长一倍,在这种增速下,由于消费电子需求趋稳,动力电池占比将继续提高,我们预计2016年动力电池占比将超过50%。
  3、储能领域的发展对于锂离子电池的需求巨大
  到目前为止,针对不同的领域、不同的需求,人们已提出和开发了多种储能技术来满足应用。全球储能技术主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池等)、电磁储能和相变储能等几类。锂离子电池储能则是目前储能产品开发中最可行的技术路线。
  由上面分析可以得知,未来对电池消费镇长拉动最大的将是动力电池方面和储能方面。根据预测,2016年动力及储能锂电池总需求约 3420万 KWh。 动力电池需求中还包括了电动自行车、代步车等,其中锂电自行车近两年增长迅速,占整个动力电池的份额约 10%。此外,储能及工业方面,锂电池也正在快速发展,通信后备电源中已经开始广泛使用磷酸铁锂电池来替代铅酸电池,整个市场正在快速起量,微电网储能也进入了比较大规模的实验阶段。综合来看,预计 2016年国内动力电池总需求在 3420万 KWh,同比增长30%。
  四、正极材料主要生产厂家
  根据真锂研究统计,中国目前有171 家正极材料生产企业,其中钴酸锂生产企业29 家,三元材料49 家,锰酸锂43 家,磷酸铁锂111 家。虽然正极材料是锂电池最大成本来源,但由于产能过剩以及竞争激烈等原因,行业毛利率近两年均在10%左右水平,成为锂电池材料中盈利能力最弱的环节。
  中国虽然有近200 家的正极材料生产企业,很多厂家都进入了国际主流电池供应链当中,但总体而言,正极材料厂家之间产品同质化严重,竞争力较低。随着这几年的不断发展,国内锂电池正极材料的集成度不断提高,优胜劣汰的局势越发明显。由于中国大型锂电正极材料企业近十年迅速发展,产品质量大幅度提高,并具备较强的成本优势,近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料,目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球的46%,未来发展空间仍广阔。
  正极材料十大生产厂家:
  1、杉杉股份:钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料
  杉杉股份子公司湖南杉杉从2013年开始湖南杉杉连续三年位居国内正极材料销售量首位,目前产能3万吨/年。2015年湖南杉杉上半年实现销售额10.2亿元,实现销售量约8000吨。在销售量的增长中杉杉逐步调整了自身的客户机构,目前的大客户已经涵盖了 ATL 、比亚迪、力神、 LG化学等,加上中小客户的支撑,盈利能力也有所回升。2015年上半年的利润同比增加100%以上,在正极材料行业企业利润率普遍降低的情况下也显示其转型的成功。
  优势:湖南杉杉作为杉杉股份正极材料的主要布局点,和杉杉集团的负极材料、电解液产业形成有效的互补效应。近两年通过客户结构的调整,大客户结构逐步形成和稳定。湖南杉杉的综合竞争力在国内居于首位。 2015年湖南杉杉在宁乡一期年产1.5万吨正极材料生产基地项目计划于年内实现全部投产,产能会达到3万吨每年。在以规模效应日益重要的正极材料产业领域,看好湖南杉杉未来的增长空间和持续竞争力。
  2、北大先行:钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料
  北大先行由东圣投资和北京大学合作于1999年创建成立,位于北京中关村科技园区昌平园,除了电池正极材料外,公司还涉足了电动汽车及储能电池组的研发、生产、销售和服务。北大先行已经形成了北京基础研究、北京工程技术中心、泰安和西宁正极材料生产基地、北京普莱德动力电池组装的新能源电池材料产业链战略格局。2014年北大先行实现销售额7.5亿元,增长幅度达到44% 。2015年销售额约10亿元。截止2014年底,产能1.5万吨/年,产品包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂。主要客户包括 ATL、CATL 、力神、光宇、维科等。
  优势:北大先行在搭上 ATL 的发展的顺风车之后,同时在力神、光宇、维科等客户完成布局,客户结构良好。 2015 年凭借在小型锂电池高端领域的开拓和动力电池材料的规模化释放,在国内处于 No.2 的位置。 2014 年以来,新能源汽车市场崛起,北大先行的磷酸铁锂市场规模快速扩大,在西宁的正极材料生产基地也开始规模投产。其汽车用三元材料也在国内的力神等客户中使用,整体呈现多点发展的局面。
  3、湖南瑞翔新材料股份有限公司:钴酸锂、三元材料、锰酸锂、氧化钴、三元前驱体、硫酸锰、硫酸钴
  湖南瑞翔新材料股份有限公司位于长沙国家级经济技术开发区,是一家专门从事锂离子电池正极材料的研究、开发、生产和销售的高新技术企业。公司成立于2001年,注册资本2.1亿元,拥有国家发明专利及实用发明专利共计30余项,是湖南省首批七十余家通过国家四部委按新标准联合评定的高新技术企业之一、国家科技支撑计划重点项目和国家“ 863 ”计划项目的参与者、“国家级先进储能材料研究中心”的核心成员。 2014年营业收入达到14.51亿元,销售量超过12000吨,实现利润9500万。湖南瑞翔目前产能达到1.5万吨/年,产品包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂、氧化钴、三元前驱体、硫酸锰、硫酸钴。
  优势:瑞翔是最早进入国际市场的正极材料生产企业,客户不仅包括全球知名的三星SDI 、LGC 、SKI、东芝等客户,在国内也是力神、比亚迪的稳定供货商。瑞翔汽车用三元材料研发和生产走在国内的前列,客户包括三星、SKI 、东芝等。湖南瑞翔从满足汽车用动力电池的需求布局产业链,高起点的布局必将带来良好的后续发展,在新能源汽车发展大背景下,未来的前景看好。
  4、宁波金和新材料股份有限公司:三元材料前驱体、三元正极材料、 NCA
  2014年原当升科技创始人白厚善创立的北京容百投资控股有限公司入资宁波金和,宁波金和成为容百投资控股下的企业。容百投资除了控股宁波金和以外,还控股了盐光科技、韩国 EMT、韩国 TMR 等企业,在正极材料回收、前驱体和多元化的正极材料产品类别上进行布局。宁波金和在容百控股中主要承担三元材料前驱体以及三元正极材料、 NCA等材料的生产,正极材料总产能9000吨/年,三元前驱体总产能 16000吨/年。宁波金和的客户包括三星 SDI 、 LG 化学、ATL、CATL、力神等客户。2014年宁波金和的销售收入达到4.1亿元,2015年上半年销售收入达到3.2亿元。
  优势:通过容百控股注资,可以利用韩国的技术优势对国内进行反哺,综合实力得到极大提升。宁波金和长期定位在三元材料的研发、生产和销售,为进军新能源汽车领域奠定了良好的基础。
  5、当升科技:钴酸锂、三元材料、三元材料前驱体
  当升科技(300073),成立于2001年,起源于国务院国资委管理的国家首批创新型中央企业——北京矿冶研究总院。当升科技是一家从事新能源材料研发和生产的高新技术企业,自进入锂电正极材料行业以来,一直保持着良好的发展势头,成为国内率先出口锂电正极材料的供应商,是国内锂电正极材料的龙头企业之一。当升科技正极材料产能:9000吨/年负极材料产能:6000吨/年。主要客户有比亚迪、比克、力神电池、ATL 、三星、SK 、LG 、三洋、索尼、东芝等,是国内唯一一家以锂电正极材料作为主营业务的上市公司。2014年公司正极材料销售收入6.25亿元,毛利润2.24% 。 2015年上半年销售收入3.41亿元,毛利润2.81% 。
  优势:当升科技最近两年正在逐步从传统以钴酸锂为主向三元材料转变,2014年和韩国GSE集团合作开发NCA也是强化三元材料转型的重要举措。
  6、厦门钨业:钴酸锂、三元材料、三元前驱体
  厦门钨业(600549) 主要从事钨冶炼产品、钨粉末、硬质合金、钨钼丝材、新能源材料等的研发、生产与销售,是国内最大的钨钼产品生产与出口企业。厦门钨业目前正极材料产能为5000吨/年左右。产品包括钴酸锂、三元材料、三元前驱体等。 2014年正极材料销售收入8.65亿元,毛利率达到9.5%。 2015年上半年销售收入4.12亿元,毛利率降低到6.65% 。
  优势:2012年以来厦门钨业在正极材料领域不断转型,从高端切入的思路非常明确。通过和松下在其他金属领域的合作,三元材料主要针对松下开发,目前全自动的生产线已经开始量产,并且在国内占据一定的位置。厦门钨业还在配套松下开发特斯拉汽车上使用的镍钴铝酸锂材料,也是未来的一个重要增长点,厦门钨业在正极材料行业逐步跻身高端领域。
  7、天津巴莫科技股份有限公司:钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂
  天津巴莫科技股份有限公司成立于2002年8月,主要从事锂电池正极材料的研制、开发和规模化生产,是国内目前综合实力较强、产销量靠前的锂离子电池正极材料供应商之一。公司第一大股东为中节能(天津)投资集团有限公司,是由中国节能环保集团公司控股的大型投资公司。 2014 年天津巴莫的销售量达到6500吨,销售收入达到7.8亿元。 2015年上半年销售收入达到3.2亿元,利润达到1500万。
  优势:巴莫2014年的销量提升明显,主要是出口销售量的增加,巴莫的产品结构还是以钴酸锂为主,市场也还集中在3C领域。巴莫作为中节能控股的电池材料公司,加上中节能控股的镍钴材料生产企业新时代集团浙江新能源材料有限公司,未来存在整合产业链的优势。在国内正极材料行业竞争日渐强化的态势下,巴莫的竞争力显得中规中矩。
  8、河南科隆新能源有限公司:三元材料、三元前驱体、磷酸铁锂
  河南科隆新能源有限公司隶属于河南科隆集团,河南科隆拥有国家级技术中心、博士后工作站、国家“ 863 计划”专项 (HEV材料)科研、产业化基地、河南省高效二次电池材料工程技术中心。目前有正极材料产能9000吨。其中三元材料产能3000吨/年、三元前驱体产能5000吨/年、磷酸铁锂产能1000吨/年。 2014年正极材料销售收入5.1亿元,实现净利润2400万。
  优势:河南科隆是国内较早做三元材料前驱体的企业之一,率先进入韩国客户的供应体系。近两年科隆开始涉足正极材料生产,销售量也得到快速提升,由于企业的质量控制水平较高,也在国内市场的开拓能力也较强,加上上市公司深天地A计划全资购买科隆的股权,未来依托上市公司的平台,发展前景十分看好。
  9、湖南长远锂科有限公司:钴酸锂、三元材料、锰酸锂
  长远锂科成立于2002年,主营钴酸锂、三元材料、锰酸锂等。2014年金瑞科技完成长远锂科剩余49%股权的收购,长远锂科成为金瑞科技的全资子公司。由金瑞科技和长沙矿冶院共同投资10000吨/年电池正极材料生产基地建设项目的顺利实施和金天材料搬迁工作的按期完成设立的。该项目一期 6000 吨/年电池正极材料项目建设于2015年底建成并进入调试。2014 年长远锂科锂电材料的产能约5000吨,锂电材料收入约3.5亿元,其中三元材料占比近30%,同比增长120% 。此外,长远锂科在 NCA 前驱体及产品上具有一定的优势,其中前驱体已经出口日本,百吨级 NCA 中试线也完成设备调试。
  优势:长远锂科作为上市公司金瑞科技的正极材料产业平台,集团会将更多的资源集中与长远锂科,尤其是在高镍的NCA材料方面可能成为未来的爆发点,看好高容量材料在3C和汽车电池上的应用。
  10 、深圳市振华新材料股份有限公司:三元材料、钴酸锂
  深圳市振华新材料股份有限公司是2004年由振华集团深圳电子有限公司新光源厂和新材料厂改制后注册成立的股份制企业。振华在贵州设立生产基地,产能达到 7500 吨每年,主要生产基地转移到贵州,在用工成本和水电成本都大幅降低。2014年销售收入达到3.8亿元,2015年上半年销售收入达到2.1亿元。客户主要包括 ATL 、比亚迪、优特利等。
  优势:振华材料依靠混合型材料进入 ATL 的供应链,近两年取得较大的增长。振华在高电压的正极材料领域具有较深的技术积累,未来在 3C 领域的发展可圈可点。同时振华也在推出动力电池使用的混合材料,但是还需要市场的进一步验证。
  五、正极材料行业风险分析
  1、竞争风险。产能过剩造成竞争激烈,行业毛利率近两年均在10%左右水平,是锂电池材料中盈利能力最弱的环节。未来规模小、没有技术优势已经稳定客户源的厂商将被整合或淘汰。
  2、技术风险。国内正极材料存在诸多技术瓶颈:
  3、政策风险。2月初工信部明确表示,出于对动力电池安全问题的考虑,将暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录,短期内对三元电池在国内的发展造成负面影响。
  六、正极材料投资策略
  1、由于正极材料行业普遍毛利率过低,未来相关企业的利润增长主要看点是新能源汽车行业拉动下的价稳量升,有技术优势、稳定的客户基础、规模化生产的正极材料厂商更值得投资。重点推荐关注当升科技、杉杉股份、厦门钨业、金瑞科技、格林美。
  2、三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应,并且由于含钴量低,在价格上有所优势,同时在循环稳定性、热稳定性和安全性能上较钴酸锂相比也有所改善,具有十分广阔的发展前景,大有成为锂电行业的发展主流方向,国外一线电动汽车厂商大部分采用三元材料:
  因此,从投资的角度考虑,三元材料未来相对比其他正极材料有更好的前景,值得重点关注。
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