国内NCA前驱体龙头，技术+回收渠道助力长期降本

三元前驱体需求不断增长，技术迭代期工控精准度要求高，客户粘性强 受益于全球新能源汽车的发展，三元前驱体未来需求步入快车道。作为生产三元正极的关键性材料，三元前驱体主要控制工艺中的氨水浓度、PH值、反应时间、反应气氛、固含量、流量、杂质等指标都会对正极材料的性能产生影响，需要精准控制，因此进入供应商需要严格的认证，使得其客户粘性强，利好竞争格局优化。其中，NCA相比NCM前驱体能量密度更高、钴含量低使得原材料成本更低，但NCA由于铝的化学特性使得其制备难度大，同时高镍NCM、NCA的制备对温湿度更为敏感，使得生产成本更高。 国内NCA前驱体龙头，NCM业务逐步放量 公司是国内领先的锂电池NCA正极材料前驱体生产商，凭借高品质控制+技术优势于2017年进入松下产业链，占松下三元前驱体需求量的比例约为20%。2021年松下改变合作方式，采用金属含量更高的镍豆、钴豆生产，流程简化带来吨净利下降。NCM业务方面：持续拓展客户，与行业头部的盈利差距逐渐缩窄，同时扩大产能以匹配客户需求。废旧电池回收方面与威立雅合作的威立雅江门已与2021年年底建成试产。 发展机会： 1、客户-绑定松下，向后延伸正极，产能扩充下占有率有望提高 松下在特斯拉4680电池即将放量的背景下扩大产能规模，而其正极供应商扩产较慢（25年建成），无法及时满足其量产需求，我们预计多数增量将由芳源来提供。同时，公司扩产项目中包括年产能电池级氢氧化锂1万吨及6千吨电池级单水氢氧化锂，我们预计公司未来将有可能从三元前驱体供应商向三元正极供应商转型，对松下实现一体化供应。 2、成本-技术降低原材料要求，匹配多渠道供应，将成为中长期降本关键 对于前驱体行业，短期技术迭代获得超额收益，中期比拼成本几乎是唯一出路。目前三种硫酸镍来源中成本：镍豆/镍粉＞镍中间品＞含镍废料。同行业如中伟、华友等向纵向一体化发展，公司凭借自研“萃杂不萃镍”技术降低原材料的要求，利用镍中间品，并布局电池回收体系降低高纯硫酸镍的制造成本。预计公司23年金属镍/钴源自威立雅江门废旧电池回收的比例有望达到11%。 盈利预测 我们预计2022-2024年公司NCA出货量2.2/3.4/4.2万吨，NCM出货量1.7/3.5/4.5万吨，预计2022-2024年营业收入42.25/83.84/105.75亿元，同比增长104%/98%/26%，利润1.6/4.6/6.1亿元，同比增长145%/183%/32%。 考虑到公司23年有望快速放量，结合同行业公司估值，给予公司23年PEG 0.20X，对应股价33.11元，首次覆盖给予“买入”评级。 风险提示：客户拓展风险，技术路线变动风险，产能扩张风险，限售股解禁风险，短期内股价波动风险。 财务数据和估值 1.三元前驱体需求不断增长，工控精准度要求高 动力电池能量密度提升是大势所趋，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。 1.1.共沉淀法是主流方法，需精确控制各工艺参数以保证前驱体的性能 三元前驱体直接决定三元正极材料的核心理化性能。三元前驱体是生产三元正极的关键性材料，具体表现为：（1）前驱体杂质会带入正极材料，影响正极杂质含量；（2）前驱体粒径大小、粒径分布直接决定三元正极的粒径大小、粒径分布；（3）三元前驱体比表面积和形貌直接决定三元正极的比表面积和形貌；（4）三元前驱体元素配比直接决定三元正极元素配比等。而三元正极材料的粒径、形貌、元素配比、杂质含量等理化性能都将影响锂电池能量密度、倍率性能、循环寿命等核心电化学性能。因此需要对三元前驱体主要控制工艺中的氨水浓度、PH值、反应时间、反应气氛、固含量、流量、杂质等指标进行精确控制。 共沉淀法：制备三元材料的主流方法。制备高镍氧化物正极材料前驱体采用的是连续搅拌反应器系统（CSTR）。通过流量泵将一定浓度的过渡金属（Ni、Co、Mn、Al）离子溶液、络合剂（氨溶液）、沉淀剂（碱溶液）以一定的流速泵入反应釜中，并通过对pH、温度、流场等反应过程中动力学和热力学参数的调控，使过渡金属离子在反应釜和陈化釜中均匀沉淀，得到粒径分布均一、形貌良好的高镍氧化物材料前驱体。共沉淀法反应过程的关键在于提高络合剂和沉淀剂的利用率、确保均匀流场分布以及精确控制体系工艺参数。 图1：反应釜结构设计示意图 沉淀反应和络合反应速率在时间控制区是实现前体颗粒均匀增长的前提条件。当络合反应速率远大于沉淀反应速率时，反应处于不完全沉淀区。此时上清液存在较多络合金属离子，导致成品Ni、Co、Mn的化学计量比偏离投料比；当络合反应速率远小于沉淀反应速率时，反应处于难控制区。沉淀反应占据主导地位，溶液中金属离子迅速沉淀，导致颗粒尺寸变小，甚至无法聚集成球；只有当沉淀反应速率和络合反应速率适中时，反应体系进入时间控制区，前体颗粒随着反应时间的增加均匀生长。工业生产中工艺参数的微调也在时间控制区内进行，通过pH、氨水浓度的微调，得到球形度良好、粒度分布均匀、振实密度高的高镍氧化物前驱体。 图2：氨水浓度恒定时，不同pH下Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2前体的SEM图 图3：pH恒定时不同氨水浓度下Ni0.8Co0.2（OH）2前体的SEM图 共沉淀反应，必须有充足的时间才能实现晶核的产生和长大，得到较为均匀的反应产物。 随着反应时间的增加，材料的D50（累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径）增加，同时反应更加充分，产物颗粒的球型度更好。但是，一次沉淀法中单纯延长反应时间，会使系统内部分大尺寸的前驱体颗粒增长过快，造成颗粒大小不均匀，振实密度也会有所增加。 沉淀结晶过程的反应温度主要影响化学反应速率，从而影响晶体成核、生长速率。低温下，晶体成核速率缓慢，使颗粒容易变粗大致密性差。温度升高，反应速率增加，晶体成核速率大于生长速率，前驱体颗粒粒径变小。然而，温度过高会导致挥发的氨损失增加，溶液中游离的金属离子增多，不利于颗粒生长。高温还会使反应物分子动能增加过快，不利于形成稳定的晶核。 搅拌速率影响球形颗粒的形成。在低搅拌速率下，前驱体颗粒形貌不规则，球形度差。增加搅拌速率使反应器中的 Ni2+ 、Co锰与OH迅速分散，避免局部过饱和度过大而急剧成核现象，而且能加快离子传质，使小颗粒溶解-重结晶析出，利于晶体生长；还能加剧颗粒间以及颗粒与器壁间的碰撞，形成均匀的球形颗粒，增加振实密度。但搅拌强度达到一定值后，晶体生长由扩散控制转为表面控制，继续提高搅拌速率，生长速率基本不变，且前驱体颗粒容易发生球裂。 2+ 2+ 磁性异物含量影响电池的安全性与使用寿命。当外接电源电压高于电池正极中金属异物[铁（Fe）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、锌（Zn）、银（Ag）等]氧化还原电位时，电池正极中金属异物便会被氧化成金属离子迁移至电池负极，并沉积于电池负极，以金属枝晶附着于锂离子电池负极，金属枝晶刺穿隔膜便会造成锂离子电池内部短路而急剧自放电，而锂离子电池自放电不仅影响其续航能力，同时急剧的自放电可能导致动力电池热失控，甚至自燃、爆炸。 通常，三元材料的金属异物需要控制在几十ppb（即十亿分之一）级水平。三元材料的金属异物主要来源于①原材料、②生产过程中的设备磨损，并且主要以磁性金属杂质为主，尤其是金属铁，三元材料生产过程中需要对成品进行除铁一次甚至多次。 1.2.NCA与普通NCM相比能量密度高，工艺难度大 NCA能量密度更高、钴含量低使得原材料成本更低。对比芳源股份NCM前驱体与NCA前驱体克比容量，NCA材料在能量密度上优势明显。同时，NCA钴用量少使得成本更低。 表1：芳源股份NCM与NCA前驱体克比容量对比 表2：芳源股份NCM与NCA产品各金属含量 NCA材料制备技术难度较大。在NCA前驱体与NCM前驱体生产工艺过程中最大的差异是在反应合成阶段，其余工序基本一致。在反应合成阶段，对于NCA前驱体，共用四种溶液（混合盐溶液、含铝溶液、沉淀剂、络合剂）进入反应合成釜，而对于NCM前驱体，共有三种溶液（混合盐溶液、沉淀剂、络合剂）进入反应合成釜。其主要技术路线均相共沉淀法具有一定的技术难度，主要难点在于流程设计和条件控制，特别是酸碱控制精度要求较高，避免反应过程中出现铝水解、沉淀而无法形成共沉淀物的情况，同时只有精细的工艺控制，才能形成分布均匀的产品。铝既可溶于酸，也可以溶于碱，与镍钴锰共沉淀相比较，铝与镍钴的共沉淀更为困难。 高镍化成为趋势。提高镍含量已经成为三元动力电池主要技术路线之一，高镍化有助于提高三元动力电池的能量密度和续航里程，高镍三元正极材料及前驱体的需求将保持高速增长。同时，钴原料的单价高于其他原料，因此高镍化有助于降低钴的单位含量从而降低材料成本，提高产品的性价比。具体来说，三元正极材料高镍化产品的发展路径为：NCM正极材料的代表性产品主要从NCM111、NCM523、NCM622、NCM712到NCM811以及更高镍型号发展，NCA正极材料的代表性产品主要从NCA80、NCA88到NCA91及更高镍型号发展。 高镍NCM、NCA生产环境要求高使得生产成本更高。对于普通三元材料，生产过程中只需要空气气氛，而高镍NCM、NCA需要纯氧气气氛，纯氧的成本较高，且对制造氧气生产供应设备要求极高，同时高镍NCM、NCA吸水性强，对温湿度敏感性较强，其他材料目前只需注液工序对湿度进行严格控制，而高镍NCM、NCA需要生产环境湿度控制在10%以下，加大了生产和管理的成本。 1.3.三元前驱体需求不断增长，下游行业集中，客户黏性强，利好竞争格局优化 在全球新能源汽车蓬勃发展的背景下，三元前驱体材料需求步入快车道，市场空间广阔。 2020年全球三元正极材料需求约34万吨，长期来看，2025年预计全球三元正极材料需求（假设装机产量比0.8）达到178万吨，三元前驱体需求将达到167万吨。其中，高镍（8系及以上）占比持续提升。 表3：三元正极材料及对应硫酸镍未来需求量测算 三元正极材料前驱体要求严格，使得客户黏性强。由于高温混锂烧结过程对三元正极材料前驱体性能影响很小，从而使得三元正极材料对前驱体具有很好的继承性，因此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。 动力电池行业高度集中，客户粘性形成竞争壁垒。2020-2021年全球动力电池企业CR3市场份额达60%以上。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。 图4：全球动力电池企业装机量市场份额 2.国内NCA前驱体龙头，NCM业务逐步放量 2.1.深耕高镍三元正极材料前驱体多年 芳源股份作为国内领先的锂电池NCA正极材料前驱体生产商，以有色金属资源综合利用为基础，以现代分离技术和功能材料制备技术为核心，生产NCA/NCM前驱体和镍电池正极材料球形氢氧化镍。 图5：公司发展历程 NCA业务稳健增长，NCM业务产能释放。公司NCA三元前驱体产品持续稳健增长，2021年营收达13.26亿元，营收占比达64%。NCM三元前驱体产能持续释放，2021年营收达5.37亿元，同比增长623.12%，营收占比已达26%，发展态势良好。 图6：公司2017-2021年各业务营收（亿元） 图7：公司2017-2021年营收结构 规模效应带来期间费用率下降。随着公司收入规模的大幅提升，2021年费用率明显得到优化。其中，销售费用率、管理费用率20/21年分别为0.35%/0.19%、3.44%/2.32%。研发费用率及财务费用率较为稳定。 图8：公司2017-2021年各费用率变动 实控人技术背景深厚。公司实际控制人为罗爱平、吴芳夫妇，两者与袁宇安为一致行动人