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日前，招商證券發(fā)布了《新能源汽車(chē)將迎全球放量，上游供需持續(xù)吃緊》的分析報(bào)告。在該報(bào)告中指出，三元短期地位不改，811 技術(shù)全面普及仍需時(shí)日，未來(lái)或?qū)⒊蔀閯?dòng)力電池的主流;2019 年后，金屬鋰和鈷將持續(xù)吃緊，由于原材料的價(jià)格上漲，倒逼鋰電池將向 811 技術(shù)邁進(jìn)。

三元短期地位不改，811 技術(shù)全面普及仍需時(shí)日

常見(jiàn)鋰離子電池正極材料及性能參數(shù)

三元材料目前是動(dòng)力電池最優(yōu)之選。自鋰離子電池技術(shù)普及以來(lái)，學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了各種各樣的電池體系，但是從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，目前負(fù)極材料多選擇石墨，而正極材料主流為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰等材料。動(dòng)力電池要求材料具有較高的能量密度(對(duì)應(yīng)高續(xù)航里程)和高安全性，而鈷酸鋰由于其本身熱穩(wěn)定性最差(安全性差)，不適用于動(dòng)力電池領(lǐng)域(但憑借高壓實(shí)密度和能量密度目前是 3C 領(lǐng)域主流)，而錳酸鋰能量密度較低應(yīng)用受限，磷酸鐵鋰作為較早研發(fā)的技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是安全性極好、環(huán)保、循環(huán)壽命高，但缺點(diǎn)在于能量密度較低且已經(jīng)接近達(dá)到天花板，而三元本身有著高能量密度上限的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)隨著技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步，安全性問(wèn)題逐步改善，在其他電池技術(shù)未實(shí)現(xiàn)重大突破之前，三元目前仍然是動(dòng)力電池領(lǐng)域最優(yōu)之選。

高鎳三元短期普及仍有瓶頸，未來(lái)或成為動(dòng)力電池主流。三元材料指是層狀鎳鈷錳酸復(fù)合材料(錳也可替換為鋁，松下 NCA 技術(shù))，三元材料經(jīng)過(guò) Ni-Co-Mn 的協(xié)同作用 (Ni 提升比容量，Co 提升離子導(dǎo)電性和倍率性能，Mn 穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，結(jié)合了三種材料的優(yōu)點(diǎn)：LiCoO2 的良好循環(huán)性能，LiNiO2 高比容量和 LiMnO2 的高安全性及低成本。

鈷主要起到提升導(dǎo)電性和倍率性能的作用，并在高電壓下提供部分容量，在三元材料體系中起到關(guān)鍵作用。按照鎳鈷錳的比例，三元可以分為 111、523、622、811 等，由于鎳主要作用提升能量密度，故高鎳三元材料 (如 622/811) 的研發(fā)成為目前熱點(diǎn)。分廠(chǎng)商來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)普遍在研發(fā)三元 622 和 811 技術(shù)，還未大規(guī)模量產(chǎn)，從國(guó)外來(lái)看，僅松下等幾家技術(shù)最領(lǐng)先公司有高鎳三元量產(chǎn)技術(shù) (松下 NCA 給特斯拉供貨，NCA 比例 8:1.5:0.5)。從技術(shù)角度來(lái)看，隨著三元中鎳含量的提升，Ni+2/Li+1 離子混排加劇，材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致循環(huán)壽命和安全性大幅降低。

該媒體總結(jié)了國(guó)內(nèi)高鎳三元難以短期大規(guī)模普及原因如下：

2016 年中國(guó)動(dòng)力電池出貨量分電池比例

從技術(shù)角度：高鎳三元隨著鎳比例提升，鎳鋰離子混排加劇，Ni+2 混排在 Li 層，降低了放電比容量，阻礙了鋰離子的擴(kuò)散;同時(shí)由于鎳在脫嵌鋰過(guò)程中相變導(dǎo)致明顯的體積變化，從而使材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，循環(huán)壽命下降;高鎳正極表面更容易形成碳酸鋰等雜質(zhì) (鎳含量超過(guò) 60% 后明顯增多)，從而與電解液發(fā)生副反應(yīng)降低循環(huán)壽命，高溫嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致脹氣;隨著鎳增加，正極材料熱穩(wěn)定性降低，且放熱增加，材料熱穩(wěn)定性變差;不同材料體系需要匹配不同電解液配方，而高鎳三元由于表面雜質(zhì)增多，其需要更為優(yōu)化的電解液配方，而從國(guó)內(nèi)技術(shù)來(lái)看電解液匹配問(wèn)題也是一大難題。從應(yīng)用角度：高鎳三元材料由于其固有屬性如結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性和循環(huán)壽命都較差，從目前國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家研發(fā)進(jìn)度來(lái)看，目前還沒(méi)有完全解決高鎳材料實(shí)際應(yīng)用時(shí)的安全性問(wèn)題;由于高鎳三元材料在電池組裝時(shí)不能接觸空氣，需要純氧氛圍，而由于國(guó)內(nèi)電池企業(yè)都是從三元 NCM111 開(kāi)始起步，NCM111 組裝并不需要純氧氛圍，所以國(guó)內(nèi)電池廠(chǎng)幾乎沒(méi)有氧燒工藝，而為了量產(chǎn) NCM811 就必須重新設(shè)計(jì)廠(chǎng)房和設(shè)備，而裝備制造工藝的落后也是制約 NCM811 量產(chǎn)的一大難題。

2025 年滲透率 15% - 25%

鋰供給曲線(xiàn)：通過(guò)前期統(tǒng)計(jì)，2016 年全球用于動(dòng)力電池的碳酸鋰為 4.26 萬(wàn)噸，折合鋰當(dāng)量為 0.40 萬(wàn)噸，而未來(lái)五年內(nèi)預(yù)計(jì)新增碳酸鋰產(chǎn)量為 5 萬(wàn)噸/年，折合鋰當(dāng)量 0.38 萬(wàn)噸，我們做極端假設(shè)認(rèn)為未來(lái)鋰供給增量全部應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域 (其他應(yīng)用領(lǐng)域增量為 0 )，最后得到鋰供給曲線(xiàn)。

鈷供給曲線(xiàn)：通過(guò)前期統(tǒng)計(jì)，2016 年全球精煉鈷產(chǎn)量 10.17 萬(wàn)噸，而應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域的鈷約為 6,000 噸，而考慮到鈷作為伴生礦的現(xiàn)有情況，在現(xiàn)有條件下，每年新增鈷產(chǎn)量極限約為 1 萬(wàn)噸，同樣做極端假設(shè)認(rèn)為未來(lái)鈷供給增量全部應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域，假設(shè)鈷產(chǎn)量每年新增 0.8 萬(wàn)噸和 2019 年開(kāi)始每年新增 1 萬(wàn)噸兩種情況，即為鈷供給 1 和鈷供給 2 兩條供給曲線(xiàn)。

不同組分三元材料比容量、熱穩(wěn)定性和容量保持率的關(guān)系

彈性需求曲線(xiàn)：彈性需求曲線(xiàn)統(tǒng)計(jì)了世界 10 大汽車(chē)廠(chǎng)商在2025年新能源汽車(chē)占當(dāng)時(shí)乘用車(chē)總銷(xiāo)量比例的 15-25%，分別取值 15%、17%、19%、21%、23%、25% 作為彈性值(作為比較還取了增速 0 彈性 15% 極端情況，即以 2016 年各個(gè)廠(chǎng)商總銷(xiāo)量作為 2025 銷(xiāo)量)，從而測(cè)算出 2025 年各個(gè)廠(chǎng)商新能源汽車(chē)銷(xiāo)量(2025 總銷(xiāo)量根據(jù)各廠(chǎng)商實(shí)際增速情況估計(jì))，然后根據(jù)各個(gè)廠(chǎng)商實(shí)際銷(xiāo)量情況估算出 2016-2025 新能源汽車(chē)銷(xiāo)量增速，得到每一年的銷(xiāo)量預(yù)計(jì)，最后以 2016 年各個(gè)廠(chǎng)商生產(chǎn) EV、PHEV 的比例和單車(chē)電池量(沒(méi)有的取平均值)為標(biāo)準(zhǔn)，并且假定 2025 年 EV 占比達(dá)到 80%，從而推算出從 2017 - 2025 年在不同彈性條件下總電池需求量，進(jìn)而根據(jù) 1kWh 電池對(duì)應(yīng)鋰、鈷的含量測(cè)算對(duì)應(yīng)鋰、鈷的需求。

電池假設(shè)全為三元 622 或 811：考慮到國(guó)際廠(chǎng)商乘用車(chē)大多走三元路線(xiàn)，未來(lái)進(jìn)一步提升電池能量密度，未來(lái)存在從三元 622 到 811 技術(shù)路徑的轉(zhuǎn)移，所以對(duì)總需求假設(shè)了全部為三元 622 和三元 811 兩個(gè)極端，即以 10 大廠(chǎng)商 2017 - 2025 電池總需求量乘單位電池對(duì)應(yīng)的鋰、鈷的含量得到 2017 - 2025 年不同彈性下對(duì)鋰和鈷的需求曲線(xiàn)。

鈷和鋰供給未來(lái)將有較大缺口

鋰資源將在 2019 - 2021 年間供不應(yīng)求 根據(jù)前面的假設(shè)，隨著世界十大汽車(chē)廠(chǎng)商新能源汽車(chē)在 2019 年開(kāi)始加速增長(zhǎng)，對(duì)鋰資源的需求也成爆發(fā)式增長(zhǎng)，而對(duì)應(yīng) 15%、25% 需求彈性，鋰供給在 2019、2021 年即開(kāi)始供不應(yīng)求，而考慮到上游資源的滯后性(從鋰資源開(kāi)采新能源汽車(chē)制造需要一段時(shí)間)，供不應(yīng)求的時(shí)間或會(huì)提前。同時(shí)該需求僅為世界 10 大傳統(tǒng)汽車(chē)廠(chǎng)商新能源汽車(chē)對(duì)原材料的需求，并未考慮特斯拉、比亞迪等企業(yè)，故鋰資源會(huì)在 2019 年以前開(kāi)始短缺。

鈷資源供給不足倒逼三元向 811 路徑發(fā)展 從鈷的彈性供給曲線(xiàn)可以明顯看出，三元 622 路徑跟三元 811 路徑鈷的供需情況完全相反，假設(shè)需求全為三元 622 時(shí)，鈷在 2019 - 2021 年區(qū)間內(nèi)即會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài)，而如果需求全為三元 811 時(shí)，鈷供給可以滿(mǎn)足需求。通過(guò)測(cè)算，對(duì)鈷供給 1 情況，當(dāng)三元 811:622 達(dá)到 8:2 的比例時(shí)，鈷能夠達(dá)到供給平衡。

十大集團(tuán) 2017 - 2025 年總電池需求量測(cè)算 (GWh)

招商證券認(rèn)為，由于鈷本身供給彈性小，而如果主流廠(chǎng)商選擇三元 622 路線(xiàn)，則將在 2019 - 2021年面臨鈷供給嚴(yán)重不足的情況，因此鈷的供給情況會(huì)倒逼新能源車(chē)企未來(lái)向三元 811 路徑發(fā)展。

通過(guò)鈷、鋰彈性供需平衡表分析，僅以世界 10 大傳統(tǒng)汽車(chē)廠(chǎng)商新能源汽車(chē)對(duì)原材料的需求(不含特斯拉、比亞迪等企業(yè))，2019 - 2021 年將會(huì)供給緊缺，雖然目前國(guó)內(nèi)存在上游鈷、鋰資源過(guò)剩的說(shuō)法，但隨著世界十大傳統(tǒng)車(chē)企新能源汽車(chē)的逐步上量，鈷、鋰等資源未來(lái)仍有較大缺口。