(报告出品方/作者:红塔证券,唐贵云)
1、全球电动化背景下锂的需求大幅增长
随着锂离子电池的广泛应用,锂产品需求大增。从原来的“工业味精”逐渐变成新时代的“白色石油”,成为很多下游工业发展的基础,其价值逐渐凸显出来,甚至是出现了一锂难求的现象。锂产品用途十分广泛。在早期,锂的工业用途是以硬脂酸锂的形式用作润滑剂的增稠剂,锂基润滑脂兼有高抗水性,耐高温和良好的低温性能;在冶金工业上,利用锂产品能强烈地与氧、氮、氯、硫等物质反应的性质,充当脱氧剂和脱硫剂;在玻璃行业,锂产品添加到玻璃配料中能够降低玻璃熔化时的温度和熔体的粘度等;在陶瓷行业,加入少量锂辉石可降低烧结温度,缩短烧结时间,改善陶瓷的流动性和粘着力等。除此之外,锂产品还可以用于核电、制冷系统等领域。目前,锂离子电池成为锂产品需求增长最快的下游,也是应用占比最大的领域。
从产业链来看,锂产业链的上游为资源端,主要包括液态的含锂卤水和固态的硬岩矿;由锂矿加工得到基础产品,包括工业级碳酸锂、工业级氢氧化锂和氯化锂;由基础产品深加工得到纯度更高的产品或者纯金属产品;锂产品用于生产三元正极、磷酸铁锂正极、六氟磷酸锂电解质等,从而进一步制造锂离子电池,同时也可以制造各种其他锂盐化合物;终端应用市场包括新能源车、储能市场、电动工具等锂离子电池下游,同时锂产品也可以用于传统的玻璃行业、陶瓷行业等。
在锂产品的下游需求行业中,传统的需求行业,像陶瓷行业,玻璃行业,冶金行业等,目前整体已经进入稳定发展期,其对于锂产品的需求将随经济的整体发展而增长;锂产品的需求爆发点将在于锂离子电池的应用和普及。随着电脑、数码相机、手机、移动电动工具等电子类产品的不断发展,以新能源汽车技术的不断成熟和产量的持续爆发式增长,电池行业对锂产品的消耗逐年增长并自年开始成为锂产品最大的消费领域。
在全球碳中和的背景下,汽车电动化的趋势已经明确。汽车从传统的燃油车向电动车转变,其关键在于电池。和传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等相比,锂离子电池由于其优良的性能,比如能量密度高,安全性相对较高,成本下降快等。同时,经过多年的发展,锂离子电池的制造规模逐渐起来,产业链配套也逐渐完善,因此,锂离子电池成为目前汽车电动化的重要选择。除此之外,锂离子电池本身也仍在不断发展进步,最典型的就是两方面,一方面是其能量密度仍在不断提高;另外一方面是其生产制造成本仍在下降,因此,锂离子电池的性价比整体仍处于上升状态中。
年,全球锂的需求超过50万吨(碳酸锂当量,LCE),同比增长53%。从历史来看,在年之前,锂的需求都整体比较平稳,整体维持在15到20万吨之间,但是在年之后,整体保持一个较高的增速,特别是在年,实现了爆发式增长。锂的需求大幅增长,主要原因在于锂离子电池的需求旺盛,包括新能源汽车市场和储能市场发展较快。在锂的主要下游应用即锂电池方面,年,全球锂离子电池出货量.4GWh,同比增长91%,其中动力电池达到.0GWh,储能电池达到66.3GWh,小型电池达到.1GWh,分别占锂离子电池出货量的65.97%、11.79%、22.24%。
根据SQM的年报,年,在全球锂的需求应用中,锂离子电池占其总需求的84%,其中动力锂离子电池占70%,其他锂离子电池占14%。除了电池之外,润滑脂行业、玻璃行业、陶瓷行业、空气制冷行业分别占锂总需求的4%、2%、1%、1%;剩下的其他应用占8%。在未来,锂的需求仍有较大的增长空间,其逻辑包括两方面,第一,新能源汽车的渗透率还比较低,未来还有较大的空间;第二,储能市场的重要性逐渐凸显,电化学储能需求逐步打开。
年,全球新能源汽车销量约为万辆,其中欧洲大约为万辆,美国大约70万辆,中国大约万辆,其他地区30万辆;新能源汽车的渗透率达到了8.57%。根据EVtank的预测,年,全球新能源汽车的销量有望达到万辆,相比年增长.33%;到年,全球新能源汽车的销量有望达到万辆,相比年增长.73%。
从长期来看,新能源汽车行业的极限值仍然很高。年,全球汽车销量约为.78万辆,虽然较年的高峰有所下降,但是对比现在的新能源汽车销售基数,即使到年,整个市场仍存在继续发展的可能。
电化学储能是锂离子电池需求增长的另外重要一环。在全球能源结构转型的趋势下,各国都在大力发展新能源发电,包括风力发电和光伏发电。根据BP预测,未来风光发电的成本将整体保持下降,其中风力发电的成本较年将继续下降超过20%,而光伏成本较年有望下降超过40%。由于风光的性价比持续提高,其装机总量将逐渐增加,占比逐步提升。到年,全球风光发电在整个能源电力中的占比将达到20%-40%;到年,将达到45%-70%的水平。
风光发电虽然成本在不断下降,但是其自身发展也存在一些难点。其中之一就是风光发电具有波动性,出力不稳定。例如光伏发电,一般都是中午处于发电高峰期,早晚发电能力弱,同时,在一年中的不同季节也会有所不同。由于不同时间光照强度不同、风速不同,导致风光发电不能一直维持稳定。对此,目前的解决方法之一是配置储能。
储能的方式很多,其中,抽水储能是目前已经安装的储能装置中的主要方式,虽然其成本低,但是其依赖地理条件,在一定程度限制了其发展。随着技术和成本的进步,最近几年新型储能取得了快速发展,特别是锂离子电池储能。未来随着锂离子电池性价比的进一步提升和分布式能源的发展,锂离子电池在储能中的应用有望提速。
目前,我国部分省份已经出台相关政策,对于新建的风光发电项目要求配置储能,减少弃风弃光现象,提高能源的利用率,这也是锂电储能在未来得以快速发展的一个重要原因。到年,我国锂电储能有望接近50GW,年均复合增速超过30%。
除了中国之外,欧美等也在积极发展储能,特别是其在高电价国家,储能的配置已经具备盈利能力,因此,储能的市场化程度较高,激励了储能市场的快速发展。除了新能源和储能市场之外,像二轮电动车、电动工具等市场对于锂离子电池的需求也是保持增长。在下游需求增长的带动下,制作锂离子电池的上游原材料需求与日俱增。根据IEA的预测,到年,全球锂的需求(LCE)大约为85万吨到万吨;到年,将会增长到万吨到万吨。
2、全球锂资源丰富,盐湖是主要存在形式
锂在自然界中分布很广泛,岩石、土壤、盐卤和海水中都有锂的存在。从存在状态来分,锂矿可以分为固体矿和液体矿。固体矿大多数存在于花岗岩、玄武岩、堆积岩和页岩中,具有工业价值的有锂辉石、透锂长石、锂云母、铁锂云母和磷锂招石等;卤水型锂矿床属于外生型锂矿床,可以分为地下卤水型和盐湖卤水型两种,锂主要以可溶解的离子形式存在。
目前,全球发现的锂矿物超过种,但是主要开采的是锂辉石,部分锂云母和透锂长石,未来锂黏土也存在被规模开采的可能。锂辉石,单斜晶系晶体,常呈断柱状、板状,也有粒状致密块体或粒状、断柱状集合体,颜色灰白、绿、暗绿或黄色,玻璃光泽,半透明到不透明,是目前世界上开釆利用的主要锂矿物资源之一;透锂长石,架状硅酸盐矿物,主组分白色、黄色或粉红色,单斜晶系,通常呈块状,玻璃光泽,解理面上呈珍珠光泽,主要产于花岗伟晶岩中,与锂辉石、铯檔石、彩色电气石等共生,可作陶瓷和特种玻璃原料;
锂云母又称麟云母,一般是片状或鳞片状集合体,呈玫瑰色,浅紫色,有时为白色,风化后成暗褐色,透明有玻璃光泽,它是提取稀有金属锂的主要原料之一,锂云母中常含有铷和铯,也是提取这些稀有金属的重要原料,江西宜春担银矿伴生锂云母、铷、铯的多金属矿床是世界上最大的伴生锂云母矿床,也是我国正在幵采利用的主要锂资源之一。
从资源量和储量来看,全球锂资源十分丰富。根据USGS的报告,年,全球锂资源大约为万吨,储量大约万吨。全球的锂资源主要集中在澳大利亚和南美锂三角(玻利维亚,智利,阿根廷),其中澳大利亚的锂资源主要是岩石矿,以锂辉石为主;南美的锂资源以盐湖为主。目前,全球锂的供给是以岩石矿为主,年,澳大利亚的产量约占全球的53%,是世界锂的主要供给来源,其次是智利,约占25%。
在未来,盐湖提锂有望加速,因为无论是在全球,还是国内,锂资源的存在都以盐湖为主。在全球锂资源当中,根据USGS的统计,大约58%的是盐湖资源;在国内,盐湖锂资源的占比更高,大约为85%。
3、高利润叠加资源保障安全促进我国盐湖开发提速
我国是锂电产品的生产制造大国和消费大国,但是上游锂资源却相对发展较慢,呈现一定的进口依赖。首先,在下游主要的消费端,我国新能源汽车销量整体保持增长趋势,并且已经占据全球新能源汽车市场的半壁江山,未来在内生需求、政策等的推动下,我国新能源汽车市场有望保持全球领先优势。在制造端,无论是电池环节,还是上游中间材料环节,我国均已经具备完整的产业链,并且市场份额占比都比较高,统计的几种材料中,中国市场份额均在50%以上。
所以,在整个锂电产业链中,我国比较受限的部分就是上游的资源端。目前,我国锂资源产量在全球的市场份额还比较低,产能规模整体偏小,和锂电产业链下游的市场份额明显不匹配。但从资源量来看,我国锂资源仍有比较大的开发空间,因此我国锂资源的开发有望提速,特别是储量丰富的盐湖锂资源。由于下游完整的制造产业链和旺盛的需求,导致我国对锂的需求持续增加,但是产能目前还处于提升阶段,因此,我国对锂资源相关产品的进口也是明显增加。
除了资源保障方面的因素外,不断上涨锂产品价格也是促进我国锂资源开发的一个重要推动力。我国锂精矿的进口价格从低点的四百美元/吨一路高涨,达到了现在的五千多美元/吨。由于产品价格的大幅上涨,对于资源端企业,其利润空间大幅提升。在丰厚利润的驱动下,我国锂资源的开发进程也有望加快。因此,无论是从资源保障的角度,还是从利润的角度,我国锂资源开发都将迎来加速期。而我国锂资源以盐湖锂资源为主,因此,盐湖提锂的开发成为未来的重点。
4、中国盐湖资源丰富,但提锂难度更大
我国的盐湖资源主要分布在青海和西藏,青海主要包括察尔汗盐湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、大柴旦盐湖;西藏包括扎布耶盐湖、结则茶卡盐湖、龙木错盐湖等等,盐湖类型主要是硫酸盐型、氯化物型和碳酸盐型;离子种类多,差别较大,但是整体储量丰富。我国盐湖储量虽然丰富,但是和国外主要盐湖相比,除了西藏个别盐湖以外,我国盐湖镁锂比高,同时,青海和西藏基础设施相对欠缺,气候条件相对恶劣,因此难度更高。
通常情况下,盐湖是一个开放体系,组成较为复杂,且不同地区的盐湖差异较大。盐湖卤水中,一般含有Li+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、B3+、SO42-、Cl-、CO32-等离子。而盐湖提锂就是要把锂离子从整个卤水系统中分离出来,因此,盐湖提锂技术的成败和成本与盐湖中锂离子的绝对含量和其他成分离子的复杂性直接相关。锂离子含量越高,干扰离子越少,提锂也就越方便,成本也就会相对更低。为了减少杂质离子的干扰,现在的提锂工艺一般是“先钾后锂”,在去钠、去钾的老卤中有效进行镁锂分离,继而生产出锂盐产品。由于卤水系统的差异性,盐湖提锂的具体技术也比较多样,目前主要有沉淀法,吸附法,萃取法,膜法等。
4.1、盐湖提锂技术介绍
4.1.1、沉淀法与煅烧法
沉淀法是利用化学沉淀反应,将部分组分转化为难溶物,以沉淀形式从卤水中分离出来。沉淀法在实际应用中会有具体环节上的差别,但是基本概括为两个方向,分别是伴生离子(镁离子、钙离子、硼和硫酸根等)沉淀提锂工艺和锂目标离子铝盐沉淀提锂工艺。伴生离子沉淀是利用共沉淀法除去其他金属离子,后者是仅沉淀锂离子。
其中,碳酸盐沉淀法研究最早并已在工业上应用,具有工艺成熟、操作简易、能耗和成本较低的优点,适于从低镁锂比盐湖卤水中提锂;但是该工艺需要建设并维护大规模盐田,初始投资额较大,且锂的一次回收率较低。其基本原理是充分利用盐湖矿区丰富的太阳能资源,将含锂卤水在多级盐田中进行蒸发浓缩和逐级除杂,提钾后尾卤经酸化脱硼和加入沉淀剂分离钙、镁离子,再加入碳酸钠等使锂以碳酸锂的形式沉淀析出,最后经过干燥制得碳酸锂产品。目前,美国ALB公司、澳大利亚Orcobre公司、智利SQM公司在盐湖开发方面对此方法有所应用。
沉淀法主要用于低锂镁比的盐湖,对于高锂镁比的盐湖,沉淀法在使用过程中会消耗大量的沉淀剂,造成成本偏高,同时会产生大量废渣,对于环境存在一定的影响。对于高锂镁比盐湖,我国企业曾采用过煅烧法。煅烧法将接近于饱和的盐湖卤水蒸干,其中的镁、锂以盐的形式析出,混盐在℃以上温度煅烧产生氧化镁,然后浸取煅烧产物使锂盐得到分离。但是煅烧过程中副产大量氯化氢气体和重质氧化镁,副产物经济价值不高,同时氯化氢对设备腐蚀严重,能耗较高,操作繁杂,淡水需求量大,中信国安在在西台吉乃尔盐湖开发过程中使用过这种工艺,目前实际应用较少。
4.1.2、吸附法
吸附法就是利用对锂离子具有选择吸附性的吸附剂从卤水中提取分离出来,然后再将吸附剂中的锂离子洗脱出来,实现锂离子与其他杂质离子的分离。对于低品位的高锂镁比盐湖,吸附法是比较适用的方法。吸附法提锂技术具有工艺流程简单、稳定性强、回收率高、选择性好、产品纯度高、能耗及成本低、易于产业化、对环境无污染等优势,其主要劣势在于淡水消耗量大,在淡水资源稀缺的盐湖矿区受限,且无机吸附剂需要造粒,其也存在流动性差、循环性差、溶损严重的问题。
吸附法卤水提锂的关键是选择性能优异并且成本低的吸附材料,吸附剂必须具有良好的机械性能、循环性能、选择性高、无毒、性能稳定不受温度和特殊离子的影响等特点,且生产时必须经济、安全无污染、容易制备。目前吸附法所使用的吸附剂大体分为无机吸附剂和有机吸附剂。有机吸附剂主要是离子交换树脂型,其选择性较差,且难洗脱;无机吸附剂主要有铝系吸附剂、锰系和钛系尖晶石型氧化物吸附剂等,其对锂具有高选择性、吸附量大、洗脱率也高,是盐湖卤水提锂应用较多的吸附材料。目前,青海盐湖下的蓝科锂业在盐湖开发中,对于吸附法有所应用。同时,在需求的带动下,各种新型的吸附剂也在不断的研发中,未来吸附法的应用有望进一步打开。
4.1.3、萃取法
溶剂萃取法是利用组分在水相和有机相中溶解度或分配系数的不同,使组分从水相转移到对溶质有较大溶解度的有机相,从而达到组分转相分离的目的。合适的萃取剂是溶剂萃取法提锂的核心因素,当前在锂的萃取方面包含多种萃取体系和萃取剂,主要有冠醚类以及有机磷类和醇,另外还有肽菁类、酮和季铵盐等。萃取法对锂选择性高,适合应用于高镁锂比卤水中,但是其中用到大量的萃取剂,容易腐蚀设备;反萃液蒸发过程耗能高,另外大量有机溶剂的参与带来了较大环境压力和安全隐患。
4.1.4、膜法
膜分离技术由于具有特殊性质的膜存在,分离效果较好,并且分离技术日益成熟,已在环保、医药、生物、化工等领域得到了广泛的应用。在盐湖提锂中,膜分离方法包括膜吸附法、液膜萃取法、纳滤、反渗透和电渗析等等,其中以纳滤法和电渗析为主。纳滤法是由于纳滤膜特殊的纳米孔径和膜表面的荷电性,在压力的驱动下,使其对高价离子有较高的截留率,分离一价(锂、钠等)和二价离子(镁、钙等),故通过纳滤膜可实现了镁、锂离子的分离,分离后得到低镁锂比的富锂卤水。
纳滤法在实际使用过程中,由于截留侧中的二价及高价离子浓度逐步增加,膜两侧的一价离子浓度接近,造成纳滤膜两侧化学势相差较大,需要增加压力才能保证水通量,但是增加压力就会导致能耗增加,同时随着压力的增加,纳滤膜对于高价离子的截留能力就会下降,因此需要研发性能更优的纳滤膜或者把纳滤法和其他方法相结合使用。
电渗析法是在电渗析容器中通电,然后溶液中的离子在电场的作用下向电极移动,同时由于选择性离子交换膜的存在,部分离子的运动范围受限,从而实现组分的分离和富集。该工艺的特点是纯物理分离操作,操作简单,不污染环境,但分离效率不高,预处理系统和电渗析膜容易破损,使用周期较短。因为在实际生产中发现电场作用下会产生H2和OH-,从而产生的Mg(OH)2沉淀会覆盖离子交换膜,并随着Mg2+质量浓度的升高,浓差极化现象加剧,离子迁移阻力增大,影响电渗析效率,因此需要经常拆洗膜,维护成本较高。但电渗析膜法相对纳滤膜优势在于能够承受更高的锂浓度。选择电渗析盐湖提锂技术的推广很大程度上依赖于离子选择膜的国产化以及性能提升,进一步提升性价比。
除了以上这些工艺之外,对于盐湖提锂技术,还有一些其他相关的研究,比如碳化法,电化学法等等。整体上,目前盐湖提锂的技术虽然很多,但是均具有自己的应用局限,需要进一步的提升和改进。
4.2、我国盐湖提锂进展
我国盐湖提锂产业在新能源汽车、储能等下游需求的带动下,进入了一个快速发展期。目前整体产能已经到达十万吨级别,对于我国锂资源的保障起到了一定的支撑。目前不仅原有的生产企业在扩产,还有一些新的进入者,都在加大资源端的投入,因此盐湖提锂的规划产能整体较多,未来几年将逐步投产。
虽然近几年我国盐湖提锂的产能增长较快,但是从企业来看,我国目前盐湖产能仍较为分散,个体规模仍有待进一步提升。同时,我国盐湖产业的发展,仍面临一些问题,其主要表现在(1)我国盐湖资源整体较差,镁锂比高,成分更复杂;(2)提锂技术还有待进一步优化和发展。目前的技术通用性较差,并且成本整体较高;(3)我国盐湖项目主要位于青海和西藏,工业设施方面仍需进一步改善。由于我国盐湖资源更为复杂,提锂更为困难,因此对技术要求更高。从全球来看,盐湖是锂资源的主要存在形式,未来也是开发的重要组成部分。我国盐湖提锂技术经过国内市场的考验以后,在未来进入全球市场的竞争当中,也会更具有优势。
5、重点企业分析
5.1、盐湖股份
盐湖股份目前是国内的钾肥和盐湖提锂的龙头,目前拥有钾肥产能万吨/年,国内市占率第一,超过50%。碳酸锂方面,公司目前产能是3万吨/年,由蓝科锂业经营,未来产能增长主要来源于两个方面,一个是盐湖比亚迪的3万吨/年,目前该项目已经完成中试;另外一个是自建项目,公司计划投资70.82亿元,建设一个4万吨/年的基础锂盐项目,建设周期24个月,预计年投产。年前三季度,公司氯化钾产量约万吨,销量约万吨;碳酸锂产量约2.4万吨,销量约2.44万吨。受益于产品价格大幅上涨,公司盈利水平也大幅提升。前三季度,实现营业收入.42亿元,归母净利润为.82亿元;分别同比增长.01%、.20%。
公司的一个核心优势在于成本低。钾肥业务一直以来都是公司的基础,同时也是公司营收和净利润的主要来源,虽然钾肥行业有所波动,但是公司凭借低成本的优势,一直实现较高的利润运行。从全球来看,我国是钾肥消费大国,但是产量却不足,进口量较大。年,我国氯化钾的产量为.46万吨,进口量为.62万吨,表观消费量为.54万吨。目前,由于地缘政的冲突,导致部分地区的产能和运输受到限制,叠加全球粮食价格整体维持高位,对于化肥需求形成支撑,因此,整个行业整体保持景气。公司以察尔汗盐湖为依托,对锂钾资源进行整合利用,钾肥业务保障了公司稳定的现金流和利润,碳酸锂业务塑造了公司的第二增长曲线。在行业整体保持景气的状态下,公司有望持续受益。
5.2、蓝晓科技
公司主营业务是包括吸附分离材料和系统集成装置两大部分。吸附分离材料应用较为广泛,主要领域包括金属资源、生命科学、水处理与超纯水、食品加工、节能环保、化工催化。系统集成装置是指公司在提供高性能吸附分离材料的同时,公司集成材料合成技术、应用技术及系统设备,制造并销售系统集成装置,帮助下游用户获得更好的材料应用效果,具体包括阀阵式连续离子交换装置、多路阀装置、模拟移动床连续色谱系统、高通量工业制备色谱等系统设备。
公司从年的环保化工业务为基础,依靠研发创新,不断拓展新的应用,奠定了公司业绩的稳步增长。从业务构成来看,公司下游各个终端业务整体保持均衡发展,并且整体维持一定的增长速度。在盐湖提锂方面,公司已经完成或进行的项目包含多个,拥有丰富的技术经验,是市场技术服务的龙头。
除了国内客户之外,公司也在积极拓展国外盐湖市场,采集不同国家地区卤水进行测试,针对南美、欧洲、北美等地盐湖,提供定制化的中试设备以及技术可行性方案。同时,公司还积极推广吸附材料在锂矿石精制、锂电池回收等领域的应用,把市场天花板逐步打开。在其他金属资源方面,公司也逐步涉及。在红土镍矿提镍方面,公司开发的高效镍吸附剂在东亚镍矿的性能测试中,以明显更优的指标胜出。在钴回收方面,公司在刚果(金)获得整线合同,目前已经成功投产,并生产出钴产品。同时,在氧化铝提镓、石煤提钒领域、提铀领域等等,公司均有一定的技术储备。随着公司未来项目的交付和新市场的拓展,公司业绩有望整体保持增长。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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