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广州期货-专题报告-碳酸锂-新品种上市系列专题:碳酸锂基础知识及产业链介绍-20230711

浏览数:3314    发布时间:2023/7/11 10:54:53

摘要:

碳酸锂是一种应用广泛的锂盐,化学式为Li2CO3,分子量73.89,通常为无色单斜晶系结晶体或白色粉末,熔点为720℃,沸点为1310℃。碳酸锂不属于国家规定的危化品,其性质稳定,在空气中不易氧化、潮解,热稳定性较高,耐储存,保质期一般在12个月以内。根据主成分以及杂质含量等指标,碳酸锂可分为工业级碳酸锂与电池级碳酸锂两大类,2022年电池级碳酸锂产量约19.9万吨,占53%;工业级碳酸锂产量约18万吨,占47%。

碳酸锂应用广泛。2022年,约90%的碳酸锂用于制造磷酸铁锂、中低镍三元材料、钴酸锂、锰酸锂、六氟磷酸锂等锂电池材料,最终用于新能源汽车、消费电子和储能领域,其余部分碳酸锂用于玻璃陶瓷(添加剂、助熔剂)、润滑脂、医药(躁狂症、抗抑郁辅助治疗)等传统行业。具体品质而言,工业级碳酸锂常用于生产锰酸锂和磷酸铁锂;电池级碳酸锂用于生产中低镍三元材料、钴酸锂以及部分磷酸铁锂。

锂产业链主要分为上游锂资源开采、中游锂盐冶炼、下游及终端消费三个环节。上游原材料资源的开采、冶炼,主要分为矿石(锂辉石、锂云母)和盐湖卤水两种原料来源;中游锂盐冶炼,根据原料来源的不同可分为矿石提锂、盐湖卤水提锂两种工艺路线;下游及终端消费方面,包括锂电池正极材料、锂电池和新能源汽车等生产消费环节。锂资源经提取后,在各环节分别经加工为锂盐产品(碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等),并可进一步加工为氟化锂、溴化锂、金属锂等锂产品。碳酸锂、氢氧化锂等锂盐相互之间也可以互相转化。碳酸锂和氢氧化锂用于多种锂电池正极材料的制备,而正极材料进一步用于生产锂离子电池,最终用于新能源汽车、储能、3C数码产品之中。

碳酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提锂和矿石提锂(锂辉石、锂云母)。我国碳酸锂生产区域高度集中于原材料产地:江西、四川、青海三省分别为锂云母、锂辉石、盐湖卤水的资源集中分布地,2022年三省合计碳酸锂产量达28.4万吨,占全国总产量75%。锂辉石提锂工艺相对成熟,主要生产工艺有石灰烧结法和硫酸法,其中硫酸法是目前应用最为广泛的工艺:首先将锂精矿经过高温煅烧,使α型锂辉石转变为β型锂辉石;然后加硫酸进行酸化反应,反应结束后加入适量的水浸出硫酸锂,经过除杂、浓缩得到完成液,与纯碱反应生成碳酸锂;最后经过除磁、搅拌、烘干得到电池级碳酸锂。锂云母提锂主要采用硫酸盐焙烧法:按一定比例将锂云母和硫酸盐在高温下煅烧,矿石中的锂被硫酸盐中的钾或钠置换出来,形成可溶性的硫酸锂。然后将烧结后的熟料通过水浸分离得到硫酸锂溶液。再经过净化除杂、浓缩、沉锂等工序得到碳酸锂产品。锂云母提锂主要生产工艺包括硫酸盐焙烧法、硫酸法、石灰石烧结法、压煮法、氯化焙烧法,其中硫酸盐焙烧法是目前最常见的工艺,以硫酸钠、硫酸钾等硫酸盐作为焙烧助剂与锂云母混合高温焙烧,再用水或稀硫酸浸出锂,在江西云母提锂企业广泛应用。盐湖卤水提锂的技术多样,可分为提锂环节和沉锂环节,技术核心主要在于提锂,最后的沉锂较为成熟和同质化。

主流电池正极材料可分为磷酸铁锂、三元材料(包括镍钴锰酸锂NCM、镍钴铝酸锂NCA,可进一步分为中低镍三元和高镍三元)、钴酸锂、锰酸锂四大类。磷酸铁锂主要用于新能源汽车动力电池和储能电池;三元材料主要用于新能源汽车动力电池;钴酸锂主要用于消费电子电池;锰酸锂主要用于两轮电动车电池。2022年我国93%的碳酸锂应用于制备锂电池材料,其中磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、锰酸锂四大正极材料合计占81%。碳酸锂在玻璃陶瓷、医药、润滑脂等传统行业的消费占比持续降低,2022年这部分消费仅占7%。2022年我国四大正极材料需求合计40.9万吨。其中磷酸铁锂和三元材料作为目前新能源汽车动力电池最主要的两种技术路线,2022年需求量分别为24.6万吨和11.5万吨,占比分别为49%和23%。

新能源汽车动力电池技术路线现阶段集中于磷酸铁锂动力电池和三元材料动力电池两种。磷酸铁锂动力电池具有较高的热安全性和优秀的耐用性,三元电池则具有较高的能量密度和较好的低温性能。根据中国动力电池产业联盟数据,2022年国内动力电池装车量中,磷酸铁锂动力电池装车量为183.8GWh,三元材料为110.4GWh,磷酸铁锂占比62%,三元占比38%。近年来由于刀片电池、CTP麒麟电池等技术创新,磷酸铁锂占比进一步扩大。未来而言,固态锂电池是市场最认可的锂电技术发展方向,能量密度可达现有锂电池的2-3倍以上,但高性能固态电池实际仍处于实验研发阶段,预计2030年前难以大规模量产,且成本较高。未来磷酸铁锂和三元材料仍将是动力电池的核心材料,碳酸锂需求也将随着新能源汽车持续增长。

电化学储能作为新型储能技术的代表,近几年发展速度较快。锂电池储能因具备充电速度快、放电功率大、系统效率高等优势,占据电化学储能90%以上市场占比,未来商业化应用潜力较大。随着政策目标逐步实现,电化学储能行业有望得到较大发展,将成为锂电池新的需求支撑。

风险因素:新能源汽车产销不及预期。

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