中信建投:动力电池高镍三元正极材料专题(2019)(附下载)

高镍三元正极研究(二):掘金三元前驱体,巨头正在形成三元前驱体直接决定三元正极材料核心理化性能三元前驱体是生产三元正极的关键性材料,通过与锂源混合烧结制成三元正极,其性能直接决定三元正极材料核心理化性能,具体表现为:

 

1)前驱体杂质会带入正极材料,影响正极杂质含量;2)前驱体粒径大小、粒径分布直接决定三元正极粒径大小、粒径分布;3)三元前驱体比表面积、形貌直接决定三元正极比表面积、形貌;4)三元前驱体元素配比直接决定三元正极元素配比等。三元正极的粒径、形貌、元素配比、杂质含量等理化性能将影响锂电池能量密度、倍率性能、循环寿命等核心电化学性能。此外,新型正极材料如梯度、核壳结构三元正极的应用推广,取决于相应前驱体的研发突破。

三元前驱体工艺复杂,产品一致性和磁性异物控制是关键三元前驱体最常见合成方法为共沉淀法,是由硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰与氢氧化钠在氨水作为络合剂以及氮气氛围保护下经过盐碱中和反应生成的,其核心工艺参数包括盐碱浓度、氨水浓度、反应液加入反应釜速率、反应温度、PH 值、搅拌速度、固含量、等,每种参数均会对前驱体粒径、形貌、元素配比等造成影响,因此对工艺条件的控制精度是决定产品一致性的关键,也较能体现各家工艺水平。随着三元正极向单晶、高镍发展,对应前驱体也在往小粒径、高镍发展,小粒径的合成由于颗粒生长周期短,形貌、粒径更难控制,需要更高的工艺参数控制精度;而高镍三元材料对磁性异物含量要求远高于普通三元,需要工艺改造、车间改造、设备研发以及对生产环节全流程进行精细化管理等来实现,对磁性异物水平的控制也较能体现各家工艺水平。

三元前驱体集中度持续提升,产业链议价能力较强据统计,2016~2018 年国内三元前驱体CR3 集中度由37.70%稳步上升至46.80%,同期三元正极CR3 集中度反而由32.41%小幅下降至30.51%。我们认为这也体现出三元前驱体具有高度定制化特点,掌握核心工艺技术的企业才能获得客户认可,导致前驱体行业呈现两极分化特点,龙头企业产能供不应求,集中度不断提升。而在现有三元正极材料仍以三元5 系6 系产品为主导的背景下,后道混锂烧结工序壁垒相对较低,导致业务同质化相对更强,集中度的提升有待811、NCA 等高镍三元正极推广拉开企业间技术差距来实现。集中度的差异也导致前驱体企业议价能力好于正极企业,目前前驱体企业平均毛利率高于正极企业。

需求端持续受益动力电池高增速,供给端高端产能供不应求我们估算2019~2021 年全球三元前驱体需求量将分别达到35.86 万吨、49.59 万吨、68.23 万吨,同比分别增长9.87 万吨、13.73 万吨、18.64 万吨,同比增速分别达到38.0%、38.3%、37.6%。据统计 2018 年国内三元前驱体、三元正极产量分别为 21.80 万吨、13.68 万吨,由于目前国内三元正极主要供给国内锂电池企业,假设国内三元正极产量占全球产量 50%,推算全球三元正极产量、三元前驱体产量分别达到 27.36 万吨、25.99 万吨,国内三元前驱体产量占全球比重达到 84%,在全球供应链中占据主导地位。随着三元材料向单晶、高镍、新型结构方向发展,前驱体需求也将不断转向高端化,掌握核心技术企业有望持续保持领先地位。

 

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动力电池高镍三元正极材料专题(2019)


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