一、三元前驱体产品分类
三元前驱体,即三元正极材料前驱体,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料。正极材料是影响锂电池电化学性能的关键因素,决定了电池的能量密度及安全性,进而影响电池的综合性能。锂电池正极材料主要分为锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LCO)以及NCA/NCM三元正极材料。NCA/NCM三元正极材料综合了镍、钴、铝(锰)三种元素的优点,兼具高能量密度、高续航里程、高性价比的优势。2018年,三元正极材料市场份额已超过磷酸铁锂,在动力锂电池、消费锂电池、储能锂电池中逐步替代其他正极材料。
目前,行业主流三元正极材料包括NCM3系、NCM5系、NCM6系、NCM8系和NCA。其中,NCM5系和NCM6系产品推出较早,技术相对成熟,在多个电池市场上被广泛应用;NCM8系和NCA产品属于高镍三元正极材料,在国内是新型产品,整体技术和工艺水平低于日韩企业,国内目前具有能力批量生产性能合格的高镍材料的企业不多。
三元前驱体的主要产品
资料来源:中国化学与物理电源行业协会,华经研究院整理
二、三元前驱体的产业链
三元前驱体的产业链上游是制作原料,即硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等。三元正极材料前驱体是生产三元正极材料最核心的上游产品,通过与锂盐(普通产品用碳酸锂,高镍产品用氢氧化锂)高温混合烧结后制成三元正极材料,再制成电动汽车、3C产品等都适用的三元锂电池。
三元前驱体的产业链
资料来源:公开资料整理
三、三元前驱体的驱动因素
随着全球一体化愈加深入,环境保护、能源消费结构调整受到各国政府高度关注,低碳、绿色、环保已经成为未来发展趋势,新能源汽车产业成为各国政府发展规划和鼓励扶持的重点领域。
在全球各国对新能源汽车产业的大力鼓励下,上汽集团、东风汽车、广汽集团、吉利汽车、北汽新能源、比亚迪、特斯拉、大众、宝马、奔驰、奥迪、丰田、福特等国内外主流汽车厂商纷纷披露新能源汽车发展计划,提升新能源电动车销量或销量占比,全球新能汽车行业前景良好。而随着新能源行业的不断发展,新能源的动力电池等主要配件,离不开制造原材料三元前驱体,因此三元前驱体的行业也会随之得到进一步提升。
2014-2020年全球及中国新能源汽车产量及增长情况
资料来源:公开资料整理
2019年全球新能源汽车销量Top10车企三元正极材料技术路线情况
资料来源:公开资料整理
四、进入行业的主要壁垒
1、资源综合利用壁垒
2018年,工信部、科技部等七部委联合发布了《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,要求汽车生产企业与电池生产、报废汽车回收拆解及综合利用企业合作构建回收利用体系,开展废旧动力蓄电池的集中回收和规范化综合利用,同时要求严格控制再生利用企业(特别是湿法冶炼)的数量,促进产业可持续发展。
2、工艺技术壁垒
三元前驱体的工艺技术壁垒较高,研发周期较长、反应流程复杂、过程控制严格,如盐和碱的浓度、氨水浓度、加入反应釜的速率、反应温度、反应过程pH值变化、磁性异物控制、反应时间等反应参数均需要多年的技术与经验积累。近年来,三元锂电池逐步向高能量密度、高循环次数、高安全性方向发展,对三元正极材料及其前驱体的各项性能要求更加严格,行业新进入者短期内较难突破关键工艺技术,存在较高的进入门槛。
3、优质客户壁垒
三元前驱体是正极材料乃至锂电池的核心材料,主流锂电池或正极材料企业对前驱体供应商实行严格的体系认证,对供应商的技术研发实力、生产工艺先进性、产品品质控制、原材料采购、生态环保等方面进行严格的认证,通常从前期客户接触到产品批量出货供应要经历2年左右的时间。随着锂电池行业集中度不断提升,加之高镍三元锂电池对正极材料及其前驱体的一致性、安全性要求更高,锂电池企业与正极材料及其前驱体供应商的粘性愈发牢固,对于行业新进入者形成一定的客户壁垒。
4、资金壁垒
三元前驱体的生产对于整个生产环境、生产设备和环保设施的要求较高,新建生产线需要预先投入一定的资金;此外,三元前驱体生产成本中镍、钴等原材料成本占比较高,日常经营需要大量流动资金维持运转。因此,前驱体新进入企业面临一定的资金壁垒。
5、生产规模壁垒
三元前驱体行业具有一定规模壁垒,生产规模较大的企业在运维管理和生产效率上可以更好发挥规模效应,在原材料采购和客户谈判等方面具备一定的话语权,保证产品在市场上的竞争力。近几年前驱体企业纷纷扩张产能,行业集中度不断提升,对新进入者形成较高的进入门槛。另一方面,锂电池行业集中度较高,主流锂电池企业为保证动力电池的一致性和安全性,对三元前驱体供应商最大供货能力有一定的要求,中、小型供应商进入主流锂电池企业合格供应商体系的难度以及获得批量订单的难度越来越大。
6、清洁生产壁垒
三元前驱体的生产过程中主要产生废气、废水、固废等污染物,随着国家对环境保护和清洁生产的要求不断提高,前驱体项目的建设鼓励采用先进生产工艺和设备,减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,按照“节能、降耗、减污、增效”原则,通过改善管理、综合利用等措施,持续提高清洁生产水平,从源头削减污染,提高资源利用效率。