新能源汽车动力电池行业深度研究【4】

jiulongge

5. 锂电产业链——看好正极、电解液、碳酸锂
　　磷酸铁锂是公认最安全、产业化后成本最有可能为消费者接受的汽车动力电池。全球各电池厂商都在加大对锂电池的投资，以期迅速解决技术瓶颈，降低成本，在新源车上占领电池制高点。



　　锂电池产业链由三部分组成：上游锂矿资源、制作电芯的原材料（包括正级材料、隔膜、电解液、负极材料、粘结剂、导电剂、极耳、铝塑复合膜等等）以及电芯制造和Pack 封装。
　　锂电池成本构成中，正极材料约占33%，隔膜约占25~30%，电解液约占12%，负级材料约占10%。各材料中，盈利能力最强的是隔膜，毛利率高达70%；其次是正极材料，其中磷酸铁锂毛利率约40~70%，锰酸锂毛利率约25%，钴酸锂毛利率约15%。



5.1 电池厂商关注广州国光
　　按照各电池材料的稀缺性及盈利能力，锂电产业链中我们依次看好：正极材料、隔膜、电解液和上游矿产资源碳酸锂。
　　电池厂商关注广州国光。国内电池厂商中，产业化做得最好的当属比亚迪、天津力神、深圳比克和被日本TDK 全资收购的东莞新能源(ATL)。上市公司中与锂电池相关的包括中信盟固利、广州国光、咸阳偏转集团下属的咸阳威力克能源、万向钱潮大股东万向集团。我们认为广州国光所研发的聚合物锂电池代表着锂电池的发展方向，我们密切关注广州国光的研发进展。



　　国内上市公司中，锂电产业链相关公司如下图：



5.2 看好磷酸铁锂正极材料：中国宝安和杉杉股份
　　正极材料中最适合用于动力电池的是磷酸铁锂。因此，从中长期趋势来看，我们不看好钴酸锂、锰酸锂在汽车动力电池中的应用。在国外厂商中，美国A123、Valence 一直在坚持磷酸铁锂的研制，而江森SAFT、松下PEVE、韩国KOKAM 和法国GAIA 以镍钴铝（锰）锂三元材料为主，但都在加紧对低成本的磷酸铁锂电池的研制。



　　磷酸铁锂全球供应商包括美国A123、Valence，加拿大Phostech，台湾长园能源、立凯电能、尚志精密和宏濑科技。2008 年全球供应量1500 吨左右，其中最大供应商美国A123 供应750 吨，国内厂商供应量500 吨左右，其中斯特兰几乎占一半份额。从公开资料统计来看，全国磷酸铁锂厂商产能约6400 吨，但实际量产数远低于产能数，不足产能的1/10。国内领先厂商包括天津斯特兰、北大先行、湖南杉杉、深圳贝特瑞以及天骄科技。



　　供需缺口巨大，2015 年市场容量超百亿元。仅从国内需求来看，我国08 年生产轿车504 万辆，客车140 万辆，我们预计2015 年以前轿车和客车的产量增速每年约10%和15%，2015-2020 年产量增速每年约8%和10%。假设PHEV 轿车、EV 轿车和EV 客车单车消耗磷酸铁锂分别为50 公斤、90 公斤和800 公斤，以此为基数测算，到2015 年国内电动车行业对磷酸铁锂需求约6.2 万吨，到2020 年需求约23 万吨。如果按15 万元/吨来计算，2015 年仅电动车带来的磷酸铁锂的市场容量约为93亿元，2020 年约345 亿元。需求相对目前的产能是10 倍的增长，未来10 年正极材料厂商都将受益行业的高度景气。



　　大规模应用取决于成本的进一步降低。目前国内磷酸铁锂价格维持在15-20 万元/吨，国外进口价格约35 万元/吨。由于在材料配方及粉体制备工艺等技术局限，国内磷酸铁锂的纯度、粒度、粒度分布、工艺重复性与国外同类产品相比仍有差距。我们在前述技术篇中已提到，目前磷酸铁锂产业化过程中成品率低，产品批次间稳定性差。如果磷酸铁锂电池的成品率能够提高到90%，将会使它的成本降低到目前的50%左右，从而能够大规模商业化应用。
　　正极材料厂商中我们看好具有磷酸铁锂产能的中国宝安（000009）和杉杉股份（600884）。二者是上市公司中磷酸铁锂材料的最早研发并产业化者，都有潜力凭借先发优势分享磷酸铁锂百亿元的大蛋糕。
　　中国宝安：电池业务收入1.89 亿元，占比6.5%，毛利0.69 亿元，占比约6.5%。持股55%的深圳贝特瑞具有1500 吨磷酸铁锂产能和6000 吨碳负极材料（国内产能第一，全球第二），在国内已经拥有40 多项锂电池正负极材料专利，是“深圳市新型储能材料工程研究中心”和“深圳市博士后创新实践基地”。持股75%的天骄科技具有三元材料产能1000 吨，计划09 年中试生产150 吨磷酸铁锂。
　　杉杉股份：电池业务收入10.62 亿元，占比40%，净利润3414 万元，利润贡献约31%。是国内电池材料业务最完整，产业链分布最广的上市公司，持股75%的湖南杉杉磷酸铁锂产能500 吨，持股98.04%的上海杉杉碳负极材料产能1200 吨，全资子公司东莞杉杉电解液产能3500 吨。公司正在着手研制磷酸铁锂电池，从而实现产业链的一体化。

5.3 看好锂电池电解液及六氟磷酸锂：江苏国泰
　　由于锂离子电池负极的电位与锂接近，比较活泼，在水溶液体系中不稳定，需要使用非水、非质子性有机溶剂，和锂盐（有机溶剂导电性差，加入锂盐以提高离子导电率）组成有机液体电解质，在电池中正负极之间传导电子，其功能是防止过充电、阻燃性电解液、改善SEI 膜、减少酸含量、增加电导率和改善低温性能。电解液对电池的放电倍率影响很大，适当的添加剂将大大提高电池的倍率放电容量和电压（最高能提高60~90%），
　　电解液的研究尚未定型，仍在不断完善之中。传统的电解液使用碳酸酯作为溶剂，因为闪点较低，在较低的温度下即会闪燃，安全性较差。而氟代溶剂（包括氟代酯和氟代醚）具有较高的闪点甚至无闪点，有利于抑制电解液的燃烧，是解决电解液易燃问题最有希望的途径之一。氟代剂对电池性能损害较小，抑制电解液燃烧的效果明显，但是氟化物的使用将会大大增加锂离子电池的生产成本，产业化上面临成本压力；相对廉价的烷基磷酸酯虽具有一定的阻燃效果，但是严重恶化电池性能；而含氮化合物对电池性能影响不大，但是阻燃效率不高，而且毒性较大。化学界仍在不断探索成本低廉、安全性好、高温下不易分解、电化学性能稳定的电解液。目前商用锂离子电池以EC2DMC 为溶剂，以LiPF6 为锂盐，具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。



　　电解液约占锂电池成本12%，毛利率约40%，是锂电产业链中盈利能力较强的环节之一。目前全国产能约1.8 万吨，供需基本平衡，但新能源车对电解液需求拉动较大。通常一辆PHEV 需要电解液40 公斤，按国内2015 年汽车产量982 万辆，5%使用锂电来计算，约新增1.96 万吨电解液需求，未来3-5 年电解液行业需求较为旺盛。
　　目前国内电池生产商电解液配套已基本实现国产化，只有少部分使用进口电解液。国内定位高端的厂商主要有国泰荣华、珠海赛纬电子、天津金牛、东莞杉杉等等，可满足我国锂离子电池生产的需要，并有部分出口。



　　核心原材料LiPF6 亟待突破。电解液主要原材料为六氟磷酸锂（LiPF6），占成本50%左右，售价超过30 万元/吨，毛利率约60%。由于生产技术难度非常高，目前被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。其中，关东电化学工业每年生产LiPF6 达到 950 吨（主要用于宇部），SUTERAKEMIFA 年产800 吨（主要用于ECOPRO），森田化学年产960 吨（主要用于三菱），该公司在江苏扬子江化工园有年产600 吨的生产线，其中300 多吨供给森田。



　　国内电解液生产厂家所用LiPF6 基本都从日本企业采购，只有天津金牛拥有80吨产能，全部自用。其他厂商如金光高科、天津化工设计研究院、山东肥城兴泰化工厂也较少产能，国泰亚源和河南多氟多化工已经开始试制LiPF6。



　　电解液子行业我们看好江苏国泰（002091），关注冀中能源邢矿集团旗下的子公司天津金牛。
　　江苏国泰：08 年电解液收入2.93 亿元，收入占比9.37%，净利润0.48 亿元，净利润率16%，利润贡献占比近30%。持股78.895%国泰华荣化工，现有电解液产能2500 吨，是国内电解液龙头之一，预计 2009 年中扩产到5000 吨；持股71.5%亚源高新，在试做300 吨LiPF6，如试做成功，将打破日本垄断，产业链延伸带来盈利能力进一步提升。

5.4 看好电池隔膜：关注佛塑股份
　　锂电池成本中，隔膜约占25~30%，但毛利率却高达70%，是动力锂电池中盈利能力最强、但国内还没有产业化的电池材料，基本依赖进口。2007 年进口隔膜约6080 万平米，进口额约1.8 亿美元，预计保持每年12%进口增速。目前国内10亿只数码电子产品，约需要隔膜5000 万平米到1 亿平米，估算10 万辆EV 电池（按50Ah 粗算）将新增高品质隔膜需求约5000 万平米左右，需求和质量要求远远超过目前国内产能和技术水平。
　　隔膜的重要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子的通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以用安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，电池内阻越小，高倍率放电性能越好，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
　　锂离子电池隔膜的要求包括：（1）具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；（2）有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；（3）耐电解液腐蚀，电化学稳定性好；（4）对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；（5）具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；（6）空间稳定性和平整性好；（7）热稳定性和自动关断保护性能好。



　　目前市场化的锂离子电池隔膜主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃隔膜，包括单层PE、单层PP、三层PP/PE/PP 复合膜。现有的聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类。干法双向拉伸工艺是美国、日本非常成熟的技术，美国Celgard和日本Ube 以此来生产单层聚丙烯PE、PP 以及三层PP/PE/PP 复合膜。受国外知识产权制约，国内2004 年才有这方面的专利，目前在杭州已开始进行PP 单层隔膜的生产销售。湿法双向拉伸工艺可使品质更加均匀平衡，代表性公司有日本旭化成、东燃化学及美国Entek 等。国内佛塑金辉高科在2004 年建立了一条湿法双向拉伸PE 隔膜生产线，2005 年底开始有产品在市场上销售。



　　小型锂电池主要使用聚烯烃隔膜，技术及市场都已经十分成熟。最大的供应商为Asahi(旭化成工业)、美国Celgard 及Tonen(东燃化学)。旭化成5 成以上的隔膜主要供应给Sanyo；而Celgard 则是MBI 和比亚迪的主要供应商；东燃化学是全球隔膜第三大供应商，供应给Sony、SDI、LGC。



　　由于当温度超过PP 熔点会发生隔膜熔化，电动车用隔膜的方向是耐高温、多层隔膜（如厚度40μm）、复合化。Celgard 研发的PP/PE 双层膜和PP/PE/PP 三层隔膜，在电池内部温度（130℃左右）较高时PE 熔化，而熔点较高的PP（150℃左右）形成隔膜闭孔，使电池内部断路，大大提高了电池的安全性能。日本东燃推出的电动车用的锂电池隔膜，最大特点是190℃时不融化。德国国德固赛(Degussa)公司的无机陶瓷隔膜，在PET 纤维无纺布上涂敷复合A13O2 等无机物，在电池充放电过程中，即使有机底膜发生熔化，无机涂层仍然能够保持隔膜的完整性，从而防止大面积正/负极短路现象的出现，可在200℃下不发生收缩和熔融现象，提高了动力电池的安全性。这种有机膜涂敷无机物以增强安全性的复合膜，有可能是动力电池隔膜的方向之一。
　　我国高品质隔膜尚待突破。目前国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可提供小型锂电池用隔膜，价格只有进口隔膜的1/3~1/2，采货周期也相对短些，但国产隔膜的厚度、强度、孔吸率不能得到整体兼顾，且量产批次均匀性、稳定性较差。


　　从中长期趋势看，电池隔膜行业我们关注佛塑股份（000973）。
　　关注佛塑股份：公司与比亚迪的合资公司佛山金辉高科，生产常规锂电池用离子渗析微孔薄膜，是国内隔膜技术最为领先的厂商，公司持股55%，08 年薄膜业务贡献净利润3435 万元，单项业务ROE 达59%。目前来看，所产隔膜用于动力电池较少，但金辉高科是国家863 新能源汽车项目的承担单位之一，主要任务是到2010年，把手机电池隔膜升级为汽车电池隔膜。我们将密切关注金辉高科在动力电池隔膜上的进展情况。

5.5 看好上游资源碳酸锂：西藏矿业
　　锂离子电池的上游是碳酸锂，在全球电动汽车以锂电池为主要应用方向的带动下，上游碳酸锂需求也将快速增长，从长远来看，碳酸锂行业也将分享新能源汽车的盛宴。
　　资源垄断加技术垄断，铸就寡头垄断格局。进入碳酸锂行业必须具备两大要素：第一，碳酸锂主要原料是盐湖卤水（矿石法由于成本高在全球产能很小），进入企业必须拥有锂资源丰富的盐湖资源，资源壁垒较高；第二，全球盐湖以高镁低锂型为主，提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，这些技术掌握在少数国外公司手中，技术壁垒也较高。双要素垄断造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。
　　全球2008 年碳酸锂产能约12～15 万吨，产量约9.2 万吨，比2007 年增长2%。目前全球产能集中在SQM、Chemetall 和FMC 三大厂商手中，约占全球总产量的77%。



　　根据2009 年1 月出版的《USGS 矿产品概要》，2008 年全球盐湖已探明的金属锂储量基础为1100 万吨（折碳酸锂约5800 万吨），可采储量接近660 万吨（折碳酸锂约3500 万吨）。主要集中在智利、中国、巴西、加拿大和澳大利亚等国家，中国储量相对丰富，仅次于智利、阿根廷。



　　全球已探明的矿石锂储量基础约为760 万吨（折碳酸锂约4000 万吨），可采储量为84 万吨（折碳酸锂约450 万吨）。盐湖锂和矿石锂储量加起来，全球锂可采储量约744 万吨（折碳酸锂约3950 万吨），锂储量基础约1860 万吨（折碳酸锂约9800 万吨）。


　　按碳酸锂纯度不同，下游用途可大致分为：工业级98～99%，医药级98.5%，电池级99.5%，高纯级99.99～99.999%。国外三大巨头都可以做电池级碳酸锂，而国内厂商生产碳酸锂主要集中在工业级别，电池级产能约占总产能的1/3。



　　国内因提纯技术不足，产能尚未放量。国内现有碳酸锂产能约3.1 万吨，远期规划约11.6 万吨。国内拥有大型盐湖、具有卤水制锂条件的仅有青海国安、西藏矿业和青海锂业，但由于提纯工艺还存在一定差距，实际产能远未达到规划产能,且以工业极碳酸锂为主。电池级碳酸锂则由天齐锂业、尼科国润、集祥锂业供应，其中天齐锂业技术最成熟，是行业标准制定者，约占国内60%市场份额，并且有部分出口。



　　碳酸锂的需求分析，我们主要集中在新能源车大规模应用带来的新增需求情况。由于碳酸锂是全球寡头垄断市场，我们必须分析全球的供需情况，才能对全球定价的碳酸锂价格走势做出判断。我们发现在新能源车的需求拉动下，碳酸锂供需结构将从产能过剩逐渐转向供给缺口。
　　目前全球碳酸锂年需求约10 万吨左右。下游应用领域包括电池、陶瓷和玻璃、润滑剂、医药和聚合物、空调、铝冶炼等等，其中电池占比逐年提高，已由2002年的20%提高到2008 年的27%左右。



　　全球07 年车辆产量约7315 万辆，其中乘用车加轻型商务车07 年产量约6970万辆，预计08 年产量约7219 万辆，我们以此为基数，假设乘用车、客车和轻型商用车在2015 年以前每年分别保持4%、7%和2%的产量增速，从2015-2020 年每年分别保持2%、3%和2%的产量增速。



　　磷酸铁锂中锂含量约为4.4%，碳酸锂中锂含量约为18.9%，考虑到生产损耗后，生产1 吨磷酸铁锂约需碳酸锂0.3 吨。我们假设乘用车的80%为轿车，PHEV 轿车单车消耗磷酸铁锂为50 公斤、15 公斤碳酸锂，EV 轿车单耗分别为90 公斤和27 公斤，EV 客车单耗分别为800 公斤和240 公斤，到2015 年PHEV 轿车、EV 轿车分别占全部轿车产量的3%和2%，到2020 年分别占全部轿车产量的5%和6%；PHEV 客车占全部客车占比为1%和2%。
　　按以上假设测算，到2015 年，全球电动车新增碳酸锂需求约6 万吨；到2025年，新增碳酸锂需求约16 万吨。



　　我们假设碳酸锂除锂电池以外的需求保持年均2%增长，则到2015 年，非电池用碳酸锂需求约9.5 万吨，到2020 年需求约10.5 万吨。到2015 年，全球碳酸锂需求约15 万吨，到2020 年，全球碳酸锂需求约26 万吨。



　　新能源车大规模应用后，会不会造成锂资源的严重短缺？我们会不会刚从旧枷锁逃出来，又套上了新枷锁？目前全球探明的碳酸锂可采储量约3950 万吨，如果按照全球每年碳酸锂需求30 万吨来计算，可供我们使用132 年；若按全球碳酸锂储量基础9800 万吨计算，可供我们使用326 年。实际上，燃料电池取得突破后将会部分取代锂电池的需求，并且海水中富含锂，每升海水约含锂0.713 毫克，海洋中锂的储量估计有2,400 亿吨。我们认为锂资源约束至少在100 年之后，届时资源约束将会催生锂回收再生技术及海水提锂技术取得突破。
　　从国内需求来看，我国08 年生产轿车504 万辆，客车140 万辆，我们预计2015年以前轿车和客车的产量增速每年约10%和15%，2015-2020 年产量增速每年约8%和10%。以此为基数测算，到2015 年国内电动车行业对碳酸锂新增需求约1.9 万吨，到2020 年新增需求约6.9 万吨。



　　新能源车推动碳酸锂需求增长，产能过剩局面将在2015 年后逐渐转向供给缺口。2008 年全球碳酸锂产能约12~15 万吨，年产量约9.2 万吨，年需求约10 万吨。根据我们的测算，到2015 年，全球碳酸锂需求约为15 万吨，到2020 年碳酸锂需求约为26 万吨，需求随着电动车辆的普及在未来几年大幅增长，产能过剩的局面将在2015 年以后逐步转向供给不足。从长期来看，锂电池产业链的最上游碳酸锂细分行业，将因资源增值而带来投资机会。
　　碳酸锂子行业从长期趋势看，我们看好西藏矿业（000762）。
　　西藏矿业：拥有锂储量全国第一、世界第三大的、低镁富锂的扎布耶盐湖20 年开采权。扎布耶盐湖是世界上唯一以天然形式存在的碳酸锂盐湖，除湖岸以及湖底自然沉积的碳酸锂外，碳酸锂含量保守估计高达200 万吨。扎布耶盐湖含镁量也远低于其它盐湖，镁锂比仅为0.02，是全球唯一一个不需要综合开发而直接单独提锂，并以纯物理过程获得碳酸锂精矿的盐湖。公司现有碳酸锂产能2000 吨，一期规划建设5000 吨年产能，远期规划投资10 亿建成3 万吨产能。公司核心竞争力在于低镁富锂的锂湖资源带来的成本优势。公司一旦晒锂、提纯技术取得突破，是最可能提供低成本电池级的碳酸锂厂商。

andyo7

关于新能源汽车动力电池行业的深度研究，我作为汽车工程师，认为该行业目前正处于快速发展的阶段。动力电池作为新能源汽车的核心部件，其技术进步和成本优化是推动行业发展的关键因素。当前，随着材料科学的突破和制造工艺的进步，动力电池的能量密度、安全性和寿命等方面都得到了显著提升。此外，随着政策的推动和市场的认可，新能源汽车动力电池行业的前景十分广阔。未来，该行业将继续迎来更多的发展机遇和挑战。