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“两碱”在锂产业中的应用
发布时间:2024-03-28 14:47:41| 浏览次数:

一、锂产业链介绍

锂产业链上游原料端包含锂辉石、锂云母等锂矿石资源,盐湖卤水及废旧电池锂回收;中游产品包括氢氧化锂、碳酸锂及氯化锂等锂盐产品;下游中间品包括正极材料(三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂)、金属锂、电解液等,终端应用在锂电池(动力电池、消费电池、储能电池等)和传统工业(玻璃陶瓷、医药、润滑剂等)领域,其中锂电池占终端需求比重超过80%。

从工艺流程上看,制备碳酸锂主要采用硫酸法,硫酸与锂辉石或锂云母反应得到硫酸锂,在硫酸锂溶液中加入碳酸钠,再析出烘干从而制备碳酸锂;制备氢氧化锂同样采用硫酸锂苟化法,锂辉石精矿酸化得到硫酸锂溶液,再加入对应量的烧碱溶液,经除杂蒸发制得单水氢氧化锂产品。总体看,锂辉石既可制备碳酸锂也可制备氢氧化锂,成本差异不大(进口锂辉石和国产成本存差异),但工艺路线不同导致设备无法共用,若增加额外成本和设备则性价比不高。此外盐湖卤水制备氢氧化锂的成本比制备碳酸锂的要高很多。

从终端应用上看,锂电池主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等,正极材料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。对比两种材料,以氢氧化锂为锂源材料的电化学曲线更为平滑稳定,且只需低温烧结就可得到性能优异的材料,充放电性能更加稳定,但实际生产中三元正极材料锂源一般用的是碳酸锂,主要在于氢氧化锂的锂含量波动大且腐蚀性强于碳酸锂,若无特殊情况,厂家倾向于使用含量稳定且腐蚀性弱的碳酸锂。但对于高镍三元正极材料则更适合用氢氧化锂,因为相比之下碳酸锂烧结温度往往需达到900℃以上才能得到性能稳定的材料。 

总体来看如果是普通的三元正极材料,选碳酸锂作为锂源即可,如果是高镍三元正极材料则要选氢氧化锂作为锂源。从未来前景上看,碳酸锂的成本相对更低一些,更被市场所接受,但随着新能源汽车市场的发展和技术的进步,性能更好的氢氧化锂或有更好发展前途,只是目前氢氧化锂的工艺、运输及认证壁垒较高,短期内仍然会受到一定的限制。

二、碳酸锂与氢氧化锂基本格局

全球锂资源主要集中在澳洲(锂矿)以及南美(盐湖),其中50%集中在南美三国(玻利维亚、阿根廷、智利)。中国锂资源占比全球约6%,其中盐湖占比国内70%以上,分布于青海、西藏;锂辉石资源则分布在四川、江西、江苏等地;锂云母集中在江西。2023年全球锂盐冶炼年产能约为130万吨LCE/年,我国是全球最大锂产品生产国,占比超过60%,其中江西、四川以及青海三大产区的碳酸锂产量占比全国70%,前十大企业集中度为50%左右。锂盐产品中碳酸锂和氢氧化锂一般分为工业级及电池级(工业级碳酸锂主成分含量在99.2%以下,电池级碳酸锂主成分含量在99.5%以上,实际部分工业级碳酸锂会生产为电池级碳酸锂),从最终产量上看,电池级产量占比超过80%。

从供给端看,锂资源上游开采流程较长,通常需经历勘探、研究、获取采矿权再到工厂建设以及产能爬坡,前期准备阶段不同国家及资源审批流程区别较大,时间不确定,国内相对较为宽松。在工厂建设和产能爬坡环节,一般新建锂辉石、锂云母冶炼工厂需要2-3年左右,满产需要1-2年左右;新建盐湖提锂工厂需要5-7年。但下游正极材料企业扩产仅需10个月左右,上游投产慢于下游,锂资源的产能与产量之间存在时间差导致上下游产能周期错配可能带来阶段性供需矛盾。此外如碳酸锂生产周期有一定的季节性,主要受到天气影响以及装置检修等情况影响,通常每年1-2月因青海盐湖结冰、企业检修、春节放假等,国内产量普遍下降30%。3月随着气温升高,产量迅速回升,直到6月开工率达到顶峰。7月夏季高温限电限产,开工产量小幅下降,此后保持较高产量直到11月。不过整体看锂源产量仍是相对平稳,极少出现季节性段断供的极端情况。

从需求端看,2017-2020年全球锂电池需求量持续上升,年复合增长率超过20%,2020年新能源进入高速增长期,在下游新能源汽车的需求拉动下,电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂的需求量快速上升,预计到2025年全球用于锂电池的锂产品需求量折合碳酸锂当量将达到130万吨,折和2021年-2025年复合增长率为30%。具体来看,锂电池可分为动力、消费电子和储能三大领域,其中动力锂电池份额在2022年占比达到了69%,未来占比或将达到80%。消费电子领域在后疫情周期下电子产品市场增速放缓导致需求提升走缓。储能是锂电池新兴领域,未来新能源发电等发展带动其需求将大幅增长。

从进出口上看,我国是碳酸锂进口大国,2023年我国碳酸锂进口量达到15.87万吨,同比增长17%,增速低于2021-2022,分地区来看,主要进口国家为智利和阿根廷,两国合计占比超过我国进口总量的80%。而国产氢氧化锂有超30%以上的产品是出口到海外,因此单看国内表观消费量,碳酸锂的整体需求量在国内更大。

从成本价格上看,用锂辉石提锂(硫酸法):生产1吨碳酸锂需要消耗约8.76吨锂辉石精矿,2.47吨硫酸,0.91吨石灰石以及2.27吨纯碱。用锂云母提锂(硫酸法):生产1 吨碳酸锂通常需要150-200 吨锂云母原矿,不同品位锂云母矿提锂差异较大,平均测算生产1吨碳酸锂需要消耗约18吨锂云母精矿,2吨纯碱以及9.1吨硫酸盐。从盐湖提锂(膜法):生产1吨碳酸锂需要消耗约2000立方米卤水,仅占原料成本的22%。对于氢氧化锂而言,基本上都是采用进口锂辉石路线生产,通常生产1吨氢氧化锂需要7吨 6%品位的锂辉石、0.1吨纯碱、2.05吨硫酸、1.33吨烧碱等。目前碳酸锂生产中对锂辉石的依赖度较低一些,且其它工艺手法中原料资源都来自国内,目前生产成本低于进口锂辉石路线,因此对部分生产企业来说,碳酸锂更能抗的住产品价格下跌。从历史价格走势上看电池级氢氧化锂和碳酸锂价格走势基本相同,不过氢氧化锂会略滞后于碳酸锂。在2021-2022年碳酸锂和氢氧化锂价格大幅上涨,一度超过50万元/吨,而后在供给端产能增长下,价格回落,目前在11万元/吨左右。

三、纯碱和烧碱基本格局

从上游原料上看,烧碱与纯碱原料来源都是盐,从下游来看,纯碱中重碱下游主要是浮法玻璃和光伏玻璃,终端对应地产和汽车,轻碱下游包含日用玻璃、两纳、洗涤剂、硅酸盐等,轻重碱之间很少混用。而烧碱(液碱和片碱)用途包括制铝、造纸、染料、人造丝、石油精制以及食品加工等。目前在无机盐、印染、冶金、食品等行业两者具有一定替代性,两者互为替代产品(主要是烧碱和轻碱之间替代,一般在轻碱、液碱价差扩大的情况下,部分通用型终端用户增加液碱用量,减少轻碱用量,理论上一般只有轻碱*1.325远大于烧碱折百价就能存在替代)。

从价格相关性上看,近年来看纯碱和烧碱价格趋势大体一致,但阶段性下两者可能出现价格“劈叉”,如2020 -2021上半年,纯碱涨幅较大但烧碱涨幅有限,原因在于:第一,主要下游产品氧化铝、浮法玻璃产能均呈扩张态势,但氧化铝产能略显过剩,但受益于房地产和汽车行业需求的强劲支撑,浮法玻璃处于供需偏紧的局面(在浮法玻璃行业,烧碱和重碱无法替代)。轻碱下游行业行情低迷,但受益于重碱的支撑。第二,光伏玻璃投产成为重碱最大的增量市场, 而烧碱下游需求增量有限。2021 年下半年能耗“双控”措施,国内烧碱企业出现降负生产甚至停车现象,产量明显下降,此外随着电价和原盐价格上调,烧碱和纯碱生产成本明显增加,2021年下半年纯碱、烧碱市场价格同时上涨。

从供给端看,纯碱近两年新增产能较为多,尤其以远兴能源500万吨天然碱,2023年产能增速超过20%,2024年仍有超过10%产能增速。烧碱产能增速相对较稳,年增速在4%左右。纯碱和烧碱都有生产季节性,供给端装置开工阶段性变化会对短期价格波动影响明显。

从需求端看,烧碱下游锂电行业或者纯碱下游碳酸锂,占两碱的消费比重均不高。碳酸锂生产过程中需要加入纯碱,目前占纯碱下游消费比重在1-2%,消耗量在60万吨左右。氢氧化锂生产过程中加入烧碱,此外三元正极材料中三元前驱体需要加入液碱(三元前驱体加上锂源组成三元正极材料,锂源主要为碳酸锂和氢氧化锂,实际也有部分碳酸锂加入烧碱获得氢氧化锂),烧碱下游中锂电行业占比在5%左右,消耗量在200万吨左右。但目前真正对纯碱需要造成影响的下游是玻璃和光伏行业,光伏玻璃成为纯碱的主要需求增量来源,对烧碱造成较大影响是氧化铝和印染纺织行业。

四、总结

受益于全球双碳政策,在经历高速增长后的新能源汽车市场仍将保持稳定增长之势,中国在新能源汽车也将长期占据市场主导地位。随着新能源车及储能市场的快速发展,电池需求出现大幅增长,进而带动了碳酸锂及氢氧化锂的需求。2021-2022年,锂电需求增长迅速,而供给增量不足,拉动锂价快速上行;2023-2024年新增及扩建盐湖、锂辉石等项目集中释放期,需求稳步上行但边际增速放缓,使得锂盐供需结构实现逆转,价格下滑明显,2025-2027年随着储能市场成为新的需求增长点,预计锂源过剩程度将现小幅缓解。此外受益于磷酸铁锂系、中镍三元占比提升,碳酸锂需求占比或将稳步上行,氢氧化锂则考虑到三元占比下滑以及高镍化进程放缓,氢氧化锂未来需求增速较缓。未来随着冶炼产能及资源端持续释放增量,碳酸锂及氢氧化锂或将延续过剩局面。

纯碱和烧碱虽作为碳酸锂和氢氧化锂的原料之一,但由于锂电产能相较于其他下游而言较少,近些年的高速发展,并未对两碱的需求造成实质性影响。对于纯碱下游而言,浮法玻璃和日用玻璃需求相对稳定,同为新能源的光伏玻璃将是未来主要的需求增量来源,其行业纯碱用量远大于锂电,对于烧碱而言,则需要关注氧化铝的产业和纺织行业,不过锂电行业需求量依旧将有提升。

 
 
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