今年的诺贝尔化学奖藏着一整个产业链的投资机会

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国泰君安
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2019-10-26 · 08:05
[ 亿欧导读 ] 诺贝尔化学奖三位得主是锂电池领域做出重要贡献的科学家们,这背后隐藏着锂电池行业的多次变迁和未来机会。从数码3C时代崛起的钴酸锂到新能源车时代的磷酸铁锂、三元电池,随着下游电池需求的变动,都将带动上游钴、锂产业的发展。
电池,锂电池,亿欧智库,新能源,电池 图片来自“Unsplash”

诺贝尔化学奖三位得主是锂电池领域做出重要贡献的科学家们,这背后隐藏着锂电池行业的多次变迁和未来机会。从数码3C时代崛起的钴酸锂到新能源车时代的磷酸铁锂、三元电池,随着下游电池需求的变动,都将带动上游钴、锂产业的发展,甚至缔造一个千亿的锂金属行业。本文主要从锂电池的变更、全球锂钴产业链格局以及未来整个产业未来的发展三个角度进行分析。

本文的核心观点有:

  • 1.随着耗电量更大的5G手机逐渐普及,手机带电量还会呈现较大幅度的增长,手机电池中的钴将逐渐迎来风口;

  • 2.新能源汽车的普及将带来三元锂电池的普及,未来五年锂行业的复合增速将维持在18-20%,到了2028年,锂行业市场规模将超过100万吨的LCE,单单锂行业将有望达到千亿市场。

本文分享的内容来自国泰君安,文章摘自“国泰君安”,以下带来亿欧智库精选阅读。


除了莫言和屠呦呦外,其他诺贝尔奖得主你可能都记不住,但这个你应该能够记得住——Good enough(足够好)。

10月9日,诺贝尔委员会宣布2019诺贝尔化学奖获得者为John·B·Goodenough(美国)、M·Stanley·Whittingham(英国)和Akira Yoshino(日本),以表彰他们在锂电池领域做出的重要贡献。

尽管三位获奖的科学家都和中国无关,但事实上,中国已经和日本韩国一并,成为锂电池产业链三强争霸中的一员。

中国目前拥有全球最大的锂电池产业链,据外媒数据,目前全球7成以上的锂电池产能来自中国。

亿欧智库:2019诺贝尔化学奖得主

01 电池革命

也许你并不熟悉Goodenough其人,但是你对他的发明一定毫不陌生。

他是“锂电之父”,是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等正极材料的发明人,我们日常离不开的各种电子产品中所使用的锂电池,无一不嵌套着他的理论——“嵌入、脱出”的工作机制。

1980年,Goodenough在Japanese Journal of Applied Physics杂志上发表“Solid-Solution Oxides for Storage-Battery Electrodes”一文。

该文开创性的讨论了电极脱嵌锂离子电极材料的电化学模型,从此拉开了锂电池研发的序幕。

随后,Goodenough研发出钴酸锂正极材料,并在20世纪90年被索尼所采用并制造出第一款商用锂电池。

此后,锂电池行业的发展进入了快车道。

如今,锂电池已经成为日常生活中不可或缺的一部分,但仍未能跳出Goodenough的理论框架。

按照不同的电池正极种类和应用阶段,我们可以将锂电池的历史分为三个阶段:

图1 锂电池正极材料主要分类

亿欧智库:锂电池正极材料主要分类

数据来源:容百科技招股说明书,国泰君安证券研究

1.受消费电池驱动,正极材料以钴酸锂为代表

钴酸锂电池拥有最好的体积能量密度,但由于钴属于稀有金属,因此造价颇高,目前较多用在手机、笔记本电脑等消费3C电子产品中。

2.随着新能源汽车市场放量,磷酸铁锂快速增长

磷酸铁锂电池能量密度较低,但安全性能非常好,国内比亚迪、宁德时代、国轩高科等企业均有生产,也是国内大巴普遍采用的动力电池品种。

3.受新能源乘用车对长续航里程需求与国家政策的推动,三元材料已成为市场需求主导

三元电池采用三种或三种以上金属合成的正极材料。比如镍钴锰酸锂三元、镍钴铝酸锂三元电池等等。

目前,中国电动车主要采用的是镍钴锰酸锂三元正极材料(NCM),而美国的特斯拉则采用的是镍钴铝酸锂(NCA)作为正极材料。

具体来看,镍钴锰酸锂三元正极根据其中镍、钴和猛三种金属元素配比的不同又可以细分为333、523、622、811等系列,其中镍的含量逐步上升;电池能量密度也逐步提升。

由于特斯拉电池正极活性高,控制难度大,所以国内目前能生产NCA正极及电池企业偏少,而三星、LG、比亚迪、宁德有大量的NCM电池产能。

02 智能手机更新换代,拉动钴原材料需求

手机续航时间是如今很多人心中的痛,甚至因此创造出一个产业——共享充电宝。

事实上,并非不想,实为不能,包括苹果、华为在内的各大手机产商,都在竭尽全力提升手机的电池容量。

以华为最新发布的Mate30 Pro为例,其电池容量高达到4500 mAh,通话时间达到35小时。

图2 华为两款新手机电池容量均超过4000 mAh

亿欧智库:华为手机电池容量

数据来源:华为官网,国泰君安证券研究

2010-2018年,手机单机带电量逐步从1500mAh提升至3500mAh。而2020年之后,随着耗电量更大的5G手机逐渐普及,手机带电量还会呈现较大幅度的增长。

图3 单机带电量将在2020年后继续提升一个台阶

亿欧智库:单机带电量将在2020年后继续提升一个台阶

资料来源:DrCobalt,国泰君安证券研究

在此背景下,决定带电量多少的“小金属”钴也早早地迎来了它的风口。

不同于储量丰富的锂,钴是一种相对稀少的金属。在此前国泰君安有色团队的报告《嘉能可独“钴”求败》中曾经提及,全球大部分的钴资源集中在少数几家公司的手里。

如下图所示,嘉能可/洛阳钼业/欧亚资源基本上占比全球钴供给的一半以上。

图4 钴行业集中度很高

亿欧智库:钴行业寡头垄断

资料来源:公司公告,国泰君安证券研究

同时,中国也是全球最主要的钴冶炼加工国。刚果金约有80%以上的钴原材料,以钴精矿或粗制氢氧化钴的形式运至中国,冶炼成精炼钴或钴盐,进入到下游应用(电池生产)。

图5 钴产业链

亿欧智库:钴产业链

资料来源:国泰君安证券研究

因此,我国生产钴酸锂电池所必需的钴元素大部分依靠海外进口。从制造成本上来看,受到市场价格波动的影响非常大。

自2018年一季度,钴价涨至70万/吨高点之后,受到行业去库存影响,价格一路下跌至2019年7月的20万/吨,跌去了70%。

图6 过去4年钴价情况

亿欧智库:过去4年钴价

资料来源:Fastmarket,国泰君安证券研究

2019年8月,大宗商品巨头嘉能可宣布,自2019年底至2021年起将暂停全球第一大钴矿山Mutanda生产。

业内人士分析,此举将影响全球2020-2021每年约2.5万吨钴供给,占比全球钴供给17%,使得钴行业供给大幅下调。

图7 钴价2019上半年持续下跌至底部区间,8月触底反弹

亿欧智库:2019年钴价触底反弹

资料来源:Fastmarket,国泰君安证券研究

受嘉能可关停“M矿”事件预期催化,钴价自20万/吨反弹至28万/吨。

此外,钴行业的其他供给也不达预期。如嘉能可另一个钴项目KCC(远景3万吨产能)和欧亚资源RTR项目(两期合计3.4万吨产能)是未来1-3年最大的供给增量,但我们都看到两个项目在2019年上半年产能不及预期。 

因此,我们推测,2020-2021钴行业仍将出现缺口。

若5G换机潮带来的需求超预期增长,看好钴价在未来一年内上涨至35万/吨。

03 电动车重新定义锂行业需求

钴酸锂电池的成本的居高不下,带出了三元锂电池的普及。

由多种材料聚合而成的三元锂电池,原材料供应相对更为充足,价格稳定,成本也更低,因而目前已经成为新能源电动汽车电池中的主流选择。

受益于新能源汽车销量的快速增长普及,动力电池的装机量同样快速上升。

图8 动力电池成为拉动锂电池需求的主要动力

亿欧智库:动力电池成为拉动锂电池需求的主要动力

数据来源:GGII,容百科技招股说明书

图9 锂行业需求假设

亿欧智库:锂行业需求假设

资料来源:国泰君安证券研究

注:以上述模型预测,2022E锂市场到49万吨,2028E锂市场到106万吨。锂市场需求预测模型对于子行业增速假设非常敏感,必须要不断跟踪,不断修正。

从全球范围来看,锂资源的总量丰富,且分布集中。

根据美国地质调查局2018年发布的数据,全球锂资源其中有大约60%集中在南美的“锂三角”地区,20%在中国,17%在西澳大利亚。

图10 全球锂资源储量丰富且分布集中

亿欧智库:全球锂资源储量丰富且分布集中

数据来源:USGS,国泰君安证券研究

其中,南美盐湖和西澳锂矿,是最重要的原材料来源,两者合计供给了全球90%的锂盐资源供给。

图11 全球锂资源供给量(万吨LCE)

亿欧智库:全球锂资源供给量

数据来源:各公司公告,国泰君安证券研究,暂未完全考虑高成本供给出清

从全球锂贸易来看,中国是最活跃的锂盐贸易市场,且全球维度,中国锂盐生产量和消费量均占到一半左右。

图12 全球供给分企业市场份额

全球供给分企业市场份额

数据来源:各公司公告,国泰君安证券研究

2014年开始,西澳锂矿行业就离不开中国资本的帮助。

这是因为在锂行业中,存在着一种特别的合纵连横的商业关系——西澳锂矿和中国冶炼厂的绑定关系。

这种绑定关系的背景主要有两点:

①保证冶炼厂原材料的稳定性,如2016-2017年锂矿极度紧缺。

②由于锂盐生产线技术因素,中国冶炼厂若需要生产稳定的高品质锂盐产品(尤其是进入电动车产业链),特定的生产线需要绑定特定的锂矿山来供应。

图13 西澳各锂矿山锂精矿的包销/绑定情况

亿欧智库:西澳各锂矿山锂精矿的包销/绑定情况

数据来源:公司公告,国泰君安证券研究

根据对全球锂资源公司的调查,我们推测,未来3年锂资源增量主要来自西澳锂矿。

图14 西澳锂矿贡献全球最大的锂资源供给,且未来供给增量仍将逐步增加

亿欧智库:西澳锂矿贡献全球最大的锂资源供给

数据来源:各公司公告,国泰君安证券研究

04 锂钴共振,产业再起

从以上分析不难发现,未来一段时间里,3C设备和新能源汽车仍然是拉动锂、钴需求增长的主要因素。

先看看钴。

2018年钴行业全球的需求大致在11.7万吨,约400亿人民币左右的市场规模。

国泰君安有色团队认为,预计2019/2020/2021钴市场规模为12/13.4/14.4万吨,年需求增量在0.36/1.32/1.03万吨,钴行业未来5年需求复合增速在8%,到了2025年,钴行业市场规模将接近20万吨。

图15 钴行业预计2025年市场规模接近20万吨

亿欧智库:钴行业市场规模

资料来源:DrCobalt,国泰君安证券研究

2018年钴行业下游应用中,消费电池(3C)用钴占比最高,2018年达到46%,其背后主要原因是3C领域2020-2021年将迎来5G换机潮,单手机带电量的提升将大幅拉动3C钴需求增长。

EV用钴占比虽然目前不高,仅为12%,但随着电动车行业的向暖,未来5年复合增速18%,将成为钴需求中增速最快的子板块。

图16 2018年钴下游应用领域

亿欧智库:2018年钴下游应用领域

资料来源:DrCobalt,国泰君安证券研究

再看锂。

2018年锂行业全球需求27万吨,电动车用锂占比37%。近三年来看,预计2019/2020锂市场规模为31/37万吨,年需求增量在3.8/5.6万吨,其主要放量来自新能源车市场的爆发,真正爆发可能在2020年下半年左右。

图17 锂行业需求重新定义

亿欧智库:锂行业需求重新定义

资料来源:DrLithium,国泰君安证券研究

根据国泰君安有色团队的分析,未来五年锂行业的复合增速将维持在18-20%,到了2028年,锂行业市场规模将超过100万吨的LCE,单单锂行业将有望达到千亿市场,成功完成从“小金属”向“大金属”的成长,并持续高速增长。

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