有色金属专题：鹏程万“锂”系列报告-碳酸锂产业链概况

期货研究报告|有色金属专题2023-03-06 鹏程万“锂”系列报告-碳酸锂产业链概况 研究院新能源&有色组 研究员 陈思捷 021-60827968 chensijie@htfc.com从业资格号：F3080232投资咨询号：Z0016047 师橙 021-60828513 shicheng@htfc.com从业资格号：F3046665投资咨询号：Z0014806 付志文 020-83901026 fuzhiwen@htfc.com从业资格号：F3013713投资咨询号：Z0014433 联系人 穆浅若 021-60827969 muqianruo@htfc.com从业资格号：F03087416 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 策略摘要 为解决资源环境约束突�问题、实现绿色环保发展，国务院于2021年9月22日发布了关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰、碳中和工作的意见，旨在实现如下目标：在2030年之前，中国二氧化碳排放达到峰值，到2060年时实现碳中和。根据联合国环境规划署报告显示，道路运输脱碳十分重要，汽车电气化是各国能够可持续发展的主要战略之一，乘用车完全电气化可以有效地消除二氧化碳的排放，并有可能显著减少生命周期中二氧化碳的排放。 目前我国新能源产业发展十分迅速，新能源新增设备的装机规模大幅增长，新能源产业和各类新能源发电设施的生产运行都受到了国家的高度重视，为此，国家能源局发布了多项支持、规范新能源行业的发展政策。近年来，由于我国对新能源汽车、储能、消费电子等行业的重视，使得锂电池的使用逐渐广泛，碳酸锂的价格也随之�现大幅上涨。种种迹象指🎧，碳酸锂期货的上市十分必要，其不仅能够为锂盐行业提供有效的风险管理工具，促进行业平稳健康地发展，还可以助力双碳目标的早日实现。 本报告给�了碳酸锂产业链的概况。锂产业链主要由上游原料端、锂盐产品、中间产品和下游消费端组成。上游原料端主要是矿产资源，以锂辉石、锂云母、盐湖为主，用于生产包括氢氧化锂、碳酸锂及氯化锂在内的锂盐产品，中间产品主要有正极材料、电解液及金属锂，最终应用于锂离子电池和传统消费行业，其中锂离子电池主要 包含新能源汽车、3C数码、储能和两轮电动车，传统消费行业主要是玻璃陶瓷、一次性锂电池、润滑脂、医药，以及其他行业。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 策略摘要1 产业链概况4 碳酸锂产业链概况4 1.上游原料端概述4 1.1.锂辉石5 1.2.锂云母6 1.3.盐湖6 2.锂盐产品介绍6 2.1.氢氧化锂7 2.2.碳酸锂8 2.3.氯化锂9 3.中间产品介绍9 3.1.正极材料9 3.1.1钴酸锂10 3.1.2锰酸锂11 3.1.3磷酸铁锂11 3.1.4三元材料12 3.2.电解液14 3.3.金属锂15 4.终端消费介绍16 4.1.锂离子电池板块16 4.2.传统消费板块18 图表 图1:锂产业链全景图4 图2:全球锂资源分布图5 图3:中国锂资源分布图5 图4:全球不同类型锂资源占比丨单位：%5 图5:中国不同类型锂资源占比丨单位：%5 图6:碳酸锂苛化法生产氢氧化锂工艺流程7 图7:硫酸苛化法生产氢氧化锂工艺流程7 图8:石灰焙烧法生产氢氧化锂工艺流程8 图9:中国氢氧化锂年度产能产量趋势丨单位：%8 图10:中国氢氧化锂月度产能产量丨单位：吨8 图11:碳酸锂样品图9 图12:中国碳酸锂产能产量丨单位：吨9 图13:钴酸锂生产工艺流程10 图14:钴酸锂价格走势丨单位：元/吨10 图15:钴酸锂月度产量丨单位：吨10 图16:锰酸锂生产工艺流程11 图17:锰酸锂价格走势丨单位：元/吨11 图18:锰酸锂月度产量丨单位：吨11 图19:磷酸铁锂价格走势丨单位：元/吨12 图20:磷酸铁锂月度产量丨单位：吨12 图21:普通三元正极材料vs高镍三元正极材料生产工艺流程图13 图22:三元正极材料价格走势丨单位：元/吨13 图23:三元前驱体价格走势丨单位：元/吨13 图24:三元正极材料产量丨单位：吨14 图25:三元前驱体产量丨单位：吨14 图26:六氟磷酸锂生产工艺流程15 图27:六氟磷酸锂价格走势丨单位：元/吨15 图28:电解液价格走势丨单位：元/吨15 图29:金属锂价格走势丨单位：元/吨16 图30:金属锂产能产量丨单位：吨/年16 图31:中国新能源汽车产量丨单位：万辆16 图32:中国新能源汽车销量丨单位：万辆16 图33:中中国新能源汽车产销量丨单位：辆17 图34:中国新能源汽车装机量丨单位：MWh17 图35:中国新能源汽车电池总装机量丨单位：GWh17 图36:中国新能源汽电池装机量分类丨单位：GWh17 图37:中国新能源汽车动力电池产量丨单位：GWh17 图38:中国新能源汽车电池总产量丨单位：GWh17 图39:中国三元电池产量季节图丨单位：MWh18 图40:中国磷酸铁锂电池产量季节图丨单位：MWh18 图41:中国3C行业对锂消费季节图丨单位：GWh18 图42:中国3C行业对锂消费丨单位：GWh18 图43:全球锂下游消费占比丨单位：%19 图44:全球锂下游消费占比细分丨单位：%19 图45:全球锂离子电池板块下游消费占比丨单位：%19 图46:全球锂传统消费板块下游占比丨单位：%19 产业链概况 碳酸锂产业链概况 整个锂产业链相对比较长，上游原料端主要是矿产资源，包括锂辉石矿、锂云母矿及盐湖矿等，锂盐产品主要有氢氧化锂、碳酸锂及氯化锂，中间产品主要有正极材料与电解液及金属锂，正极材料分为三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等，电解液主要是六氟磷酸锂。终端应用方面，最主要的用途是在新能源汽车、电动车、3C及数码电子及储能方面，总消费占比达到约95%，其他还有少量用于润滑脂、催化剂、玻璃陶瓷，医药、一次电池等领域，锂产业链全景图如下图所示： 图1:锂产业链全景图 数据来源：SMM华泰期货研究院 1.上游原料端概述 全球锂资源储量丰富，根据美国地质调查局（USGS）数据，2021年全球已探明的锂资源量达到8900万吨，折合2200万金属吨，1.12亿吨LCE。但分布非常不均，主要集中在南美、澳大利亚、中国等地。主要存在形式有盐湖卤水、锂辉石、锂云母等，从占比来看，卤水矿占比较大，全球占比达到64%，中国锂资源中卤水矿占比达到79%。 盐湖卤水型锂矿主要分布在南美锂三角地区和我国的青藏高原，高品位的锂辉石主要位于澳大利亚，锂云母集中在我国江西地区。 图2:全球锂资源分布图图3:中国锂资源分布图 数据来源：中国知网华泰期货研究院数据来源：中国知网华泰期货研究院 图4:全球不同类型锂资源占比丨单位：%图5:中国不同类型锂资源占比丨单位：% 卤水锂矿硬岩锂矿卤水锂矿硬岩锂矿 数据来源：iFIND华泰期货研究院数据来源：广期所华泰期货研究院 1.1.锂辉石 锂辉石是最重要的锂矿物资源之一。锂辉石属单斜晶系晶体,常呈柱状、粒状或板状。颜色呈灰白、灰绿、翠绿、紫色或黄色等。玻璃光泽,条痕无色,硬度为6.5~7,密度为3.03~3.22g/cm3。锂辉石主要产于富锂花岗伟晶岩中,共生矿物有石英、钠长石、微斜长石等。晶体在加热或被紫外线照射时会改变颜色,在阳光作用下也会失去光泽。焙烧至1000℃左右时迅速转变为β型锂辉石，并具热裂性质。我国锂辉石资源主要分布在四川、新疆、江西、湖南等地。 据中国有色金属报报道，2022年，全球锂产量矿石来源中，锂辉石占比约46%；国内锂盐产量占全球比例达70%，按资源来源计算，国内锂产量来源中锂辉石占比约为38%。 1.2.锂云母 锂云母是一种层状铝硅酸盐矿物，化学式为K(Li5Al)4O10(F,OH)2，呈短柱体、小薄片集合体或大板状晶体。常伴生MgO、FeO、MnO、CaO、Na2O、Cs2O、Rb2O和有害元素F（理论上为4.89%），F在Li的回收过程中通过形成HF或氟化物使锂的回收变得复杂。 锂云母主要分布在中国的江西、湖南，其中江西宜春储藏着世界最大的锂云母矿。目前，宜春已探明可利用氧化锂储量250万吨，按0.188氧化锂-碳酸锂折算系数，理论上可生产碳酸锂1300万t左右。 1.3.盐湖 盐湖卤水型锂矿是锂资源的重要来源，据估算储量约占全球锂资源的2/3，是未来锂工业开采的主导方向，近些年来，随着新能源发展，对锂资源需求飞速增长，卤水提取锂技术也在不断进步，盐湖卤水型锂产量在不断增加。卤水型锂矿主要有碳酸盐型、硫酸盐型和卤化物型，其中碳酸盐型与硫酸盐型是目前盐湖锂开发的主要类型，尤其是碳酸盐型盐湖镁锂比低，可直接从卤水中析🎧，是生产锂的最佳选择。 盐湖锂矿大都形成于新生代时期较为活跃的地质构造区域中，包括板块大陆边缘弧后盆地、碰撞带微裂谷和山间盆地、碰撞带山间槽地和盆地等地区。该类锂矿主要产于封闭的盆地，尤其是在干旱、多风的气候环境下，后经过构造活动、火山活动等地质作用，来自地层、热液等中的锂离子在适当的含水层中进行大量富集，后经过长时间的浓缩最终形成有开采价值的锂矿床。典型的盐湖型锂矿有玻利维亚的Uyuni盐湖、智利的SalardeAtacama、阿根廷的Cauchari-Olaroz、中国的察尔汗盐湖和扎布耶盐湖最为典型。 2.锂盐产品介绍 锂盐主要产品有碳酸锂，氢氧化锂及氯化锂。根据原料锂存在状态的不同，提锂技术可分为矿石提锂和卤水提锂技术。目前，卤水提锂技术一般生产工业级碳酸锂，主要有沉淀法、溶剂萃取法和离子交换吸附法，其中碳酸盐沉淀法是目前较为成熟的方法，离子吸附法是工艺简单、回收率高，是目前最具发展前景的卤水提锂方法。矿石提锂技术一般用于高质量电池级碳酸锂与氢氧化锂，在所有提锂方法中，硫酸法使用最为广泛，但对设备腐蚀较为严重，而纯减压煮法同时解决了严重腐蚀设备和氯化锂气体难以收集等问题，发展前景较大。 2.1.氢氧化锂 氢氧化锂简介：是一种重要的化工原料，早期主要用于化工原料、化学试剂、冶金、玻璃、陶瓷等行业，近些年随着锂电池快速发展，主要用作锂电池正极材料原料，用来生产三元高镍锂电池正极。 氢氧化锂性能：化学式为LiOH，白色粒状晶体,相对密度为1.46，熔点为450℃，942℃分解。它溶于水，20℃时，100g水中能溶解12.8g；微溶于乙醇；在空气中极易吸收水及二氧化碳，碱性较强。 氢氧化锂生产：主要使用锂辉石进行生产，主要生产工艺有碳酸锂苛化法、硫酸锂苛化法、石灰石焙烧法、纯碱水热浸�法、电解法等。 碳酸锂苛化法是目前国外生产氢氧化锂的主流工艺之一，美国明尼阿波利斯工厂最早实现工业化应用。该法工艺成熟，具有生产流程短，能耗低，物料流通量小等优点，但对原料纯度要求较高，除杂工序繁琐，回收率偏低。 硫酸锂苛化法是将锂辉石精矿经950~1100℃转型焙烧，250~300℃酸化焙烧处理 后，中和浸取得到8.5%硫酸锂浸�液。将其强制蒸发至浓度为17%，根据浸取母液中锂含量加入对应理论量的烧碱溶液，冷冻至-10℃条件下析�芒硝，冷冻料浆经离心脱水后，经深度除杂再强制蒸发，制得单水氢氧化锂产品。是目前国内以锂辉石生产氢氧化锂最为成熟的生产工艺，我国的新疆锂盐厂、天齐锂业、赣锋锂业以及四川尼科国润等企业均已实现工业化生产。该法采用物理冷冻的方法实现芒硝与氢氧化锂的分离，具有流程短、工艺成熟可靠、综合效益高等优点，但也存在能耗高、产品质量难以达到优级标准等弊端。 石灰石焙烧法是将锂云母与石灰石按1∶3质量比混合细磨，然后送入回转窖在850℃条件下焙烧4小时，通过浸取焙烧产物最终得到单水氢氧化锂产品。该法在上世纪美国的桑勃拉伊特工厂和圣安东尼奥工厂以及我国宜春锂云母矿的开采中就有生产应用,经过多年的发展,生产工艺已较为成熟，我国部分厂家使用此法进行生产。 图6:碳酸锂苛化法生产氢氧化锂工艺流程图7:硫酸苛化法生产氢氧化锂工艺流程 数据来源：百川盈孚华泰期货研究院数据来源：百川盈孚华泰期货研究院 图8:石灰焙烧法生产氢氧化锂工艺流