碳酸锂专题报告：碳酸锂投研框架 从入门到精通

碳酸锂投研框架从入门到精通 方正中期期货研究院魏朝明Z0015738实习生：李兴悦 摘要： 中国证监会近日同意广州期货交易所（下称广期所）碳酸锂期货及期权注册。 碳酸锂是锂行业中具有重要地位的锂盐产品，下游应用广泛。作为锂电产业核心 原材料，碳酸锂主要运用于新能源汽车和储能等领域。同时，在工业领域，碳酸锂可作为陶瓷、玻璃、电解铝、制冷剂、光通讯、稀土电解的添加剂等。此外，碳酸锂还应用于医药等其他领域。目前，在碳酸锂下游应用中，锂电池正极材料占据主导地位， 其中，新能源汽车动力电池在碳酸锂下游消费占比达60%，因此碳酸锂也被称为“白 色石油”。 我国是全球最大的碳酸锂生产国和消费国，2022年产量和表观消费量分别达到 37.9万吨和50.5万吨，全球占比63%和81%。以2022年均价48.24万元/吨计，我 国碳酸锂消费市场规模约2436亿元。 碳酸锂国际供需格局正处于快速变革期，价格波动性较强。新能源产业对锂元素的需求近年来剧烈推升碳酸锂价格，高价格和丰♘利润推动国际国内碳酸锂供给增长，碳酸锂供给增加前景再反作用于碳酸锂价格。总体来看，新建项目投产及碳酸锂需求 第二增长曲线的打开在时间线上难以完全契合，2023年之后全球碳酸锂供需及价格 波动情况仍有待密切跟踪。 碳酸锂期货及期权的上市，将为新能源汽车行业以及储能领域的发展贡献期货力量。碳酸锂期货及期权上市后，新能源金属期货品种板块将初步形成，为我国新能源 产业健康发展、不断提升国际竞争力发挥积极作用。 目录 第一部分锂、碳酸锂及锂电产业链3 一、认识锂、碳酸锂及锂电产业链3 二、碳酸锂生产工艺4 第二部分碳酸锂产业链近年价格表现7 一、碳酸锂现货价格波动剧烈7 二、碳酸锂与氢氧化锂的价差关系9 三、碳酸锂产业链上下游价格分析10 第三部分碳酸锂全球供应分析13 一、全球锂矿储量及分布情况13 二、全球碳酸锂供应现状及前景分析14 第四部分碳酸锂全球需求分析24 一、新能源汽车市占率稳步提升动力电池装机量增长24 二、锂电储能有望迎来黄金发展期打开需求的第二成长曲线31 三、消费电子有望触底需求全面恢复尚需时日32 四、传统工业领域需求增速较为平稳34 第五部分锂资源全球流通状况36 一、全球锂资源贸易流向36 二、中国锂资源进出口情况37 三、其他主要进出口国家41 第六部分库存与利润情况44 一、碳酸锂去库明显但仍居高位44 二、碳酸锂成本略降生产毛利回升44 第七部分供需平衡表45 第八部分全球碳酸锂供需形势总结47 第九部分行业相关股票48 第一部分锂、碳酸锂及锂电产业链 一、认识锂、碳酸锂及锂电产业链 锂（Lithium）是一种金属元素，位于元素周期表的第二周期IA族，元素符号为Li，它的原子序数为3，原子量为6.941，对应的单质为银白色质软金属，也是密度最小的金属。作为一种碱金属元素，与钾、钠类似，金属锂很活泼，在自然界中以化合态形式存在。锂矿类型共有六种，包括盐湖卤水型、伟晶岩型、黏土型、锂沸石型、油气田卤水型和地热卤水型，其中最重要的是盐湖卤水型和伟晶岩型锂矿。2022年，全球锂矿储量约13025万吨碳酸锂当量（LCE）。其中，智利、澳大利亚、阿根廷、中国和美国合计占比80%以上，反映出全球锂资源分布较为集中的特点。 排名 国家 总储量（万吨LCE） 全球占比 1 智利 4650 36% 2 澳大利亚 3100 24% 3 阿根廷 1350 10% 4 中国 1000 8% 5 美国 500 4% 6 其他 2425 18% 合计 13025 100% 表1-12022年全球锂资源分布表 数据来源：美国地质调查局、方正中期研究院整理 图1-1：碳酸锂外观性状 数据来源：公开信息、方正中期研究院整理 碳酸锂（LithiumCarbonate）是锂的碳酸盐，化学式Li2CO3，分子量73.89，无色单斜系晶体，微溶于水、稀酸，不溶于乙醇、丙酮。碳酸锂热稳定性低于周期表中同族其他元素的碳酸盐，空气中不潮解。 碳酸锂是锂行业中具有重要地位的锂盐产品，下游应用广泛。作为锂电产业核心原材料，碳酸锂主要运用于新能源汽车和储能等领域。同时，在工业领域，碳酸锂可作为陶瓷、玻璃、电解铝、制冷剂、光通讯、稀土电解的添加剂等。此外，碳酸锂还应用于医药等其他领域。 图1-2：锂电产业链结构图 数据来源：SSM、方正中期研究院整理 二、碳酸锂生产工艺 生产工业级碳酸锂的方法有两类：一是采用传统的锂矿石，如锂辉石、锂云母等生产，二是采用含锂卤水，如盐湖卤水、地下卤水等生产。其中盐湖提锂工艺的综合成本相对较低。 （一）由锂矿石生产碳酸锂常见工艺： 1.煅烧-硫酸浸出法： ①在1050~1150摄氏度的高温下，对锂辉石进行煅烧，将锂辉石的矿物成分由α转化为β，使其易溶于硫酸。 ②使其与硫酸反应并加热制成硫酸锂。 ③在硫酸锂中加入水和碳酸钙，通过过滤除去杂质，同时将过量的硫酸作为石膏去除，制成硫酸锂水溶液。 ④在滤液中加入纯碱和生石灰，使其呈碱性，过滤除去杂质，用硫酸再次中和滤液，蒸发后制成浓度约为3%的Li2SO4溶液。 ⑤向溶液中加入纯碱，加热后使其沉淀。 2.石灰石煅烧法： 代替硫酸与碱（如Ca(OH)2）反应，然后通过加热溶液进行浸取。该方法可以生成LiOH·H2O。 3.氯化烘烧法： 焙烧时锂矿石中的有价元素钾、铷、铯等也同时转变为氯化物而得到综合提取。氯化焙烧法提锂具有流程短、金属回收率高，设备生产能力大、冶炼能耗低、流程封闭、无污染等特点，适宜处理低品位锂矿，是一种有较好发展前景的提锂方法。 4.碳酸钠加压浸出法： （1）将锂辉石加工制得的β-锂辉石，粉碎研磨至平均粒度为0.074mm； （2）按Li2O量配比加入3.5～7倍碳酸钠混匀，在反应器中于200℃加压浸出，并通入二氧化碳气体，即生成可溶性LiHCO3； （3）过滤除去残渣（沸石），加热至95℃逐出CO2，经沉淀、过滤、滤饼烘干，制备出碳酸锂产品。 （二）盐湖提锂工艺： 不同的盐湖对应不同的锂富集提锂工艺。盐湖中的锂一般是从制钠、制钾后剩下的老卤中提炼出来的。锂富集后，经过蒸发、脱镁、浓缩，提取锂离子，生成碳酸锂。目前，国际上主要采用的盐湖卤水提取技术有沉淀法（包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法、硼镁硼锂共沉淀法）、煅烧浸出法、碳化法法、溶剂萃取法、吸附法、电渗析法、膜分离法等，其中溶剂萃取法尚未实现大规模工业应用。 1.沉淀法： 又称太阳能电池法，常用于锂浓度较高的盐池。浓缩富锂卤水是通过蒸发老卤水，通过酸化或萃取去除硼和钙镁离子，得到高锂卤水。之后，添加纯碱沉淀剂以将锂与其他盐分离。Li2CO3，直接从碱性碳酸盐湖的晶间卤水中分离出来。磷酸氢二钠用作沉淀剂。锂离子和磷酸根离子通过氢或钠阳离子树脂分离。碳酸锂从浓缩的洗脱液中沉淀出来。 2.煅烧浸出法： 煅烧浸出法通过煅烧、浸出、沉淀等步骤实现碳酸锂的提取。煅烧浸出法是将硼提卤水蒸发得到四水氯化镁，煅烧后得到氧化镁，用水浸出锂，用石灰乳和纯碱去除钙、镁等杂质，溶液为蒸发至约2%Li。加入纯碱沉淀碳酸锂，将煅烧后的氧化镁渣精制，得到纯度为98.5%的氧化镁副产物。 煅烧法有利于锂镁等资源的综合利用，原料消耗低，但镁的提取工艺复杂，设备腐蚀严重，需蒸发的水量大，能耗大，存在环境污染问题。在当前环保严控环境监管下，面临较大环境风险。 3.溶剂萃取法： 老卤脱硼后，加入FeCl3溶液形成LiFeCl4，用磷酸三丁酯（TBP）-煤油萃取体系将LiFeCl4萃取至有机相，形成LiFeCl4+2TBP萃取络合物，酸洗、盐酸萃取。经蒸发浓缩、焙烧、浸出、除杂，可得到无水氯化锂，最后加入碳酸钠生成碳酸锂。 该方法的优点是适用于从镁锂比相对较高的盐湖卤水中提取锂盐，但提取过程中需要处理的卤水量大，对设备有腐蚀性，存在萃取剂溶液损失的问题。在实施过程中，对设备材料要求较高，适用于高镁高锂卤水资源（一般要求达到2克/升）。由于废液中有机物含量高，会对盐湖造成很大的污染，在越来越高的环保标准下，提取方法已经不能满足行业的要求。 4.吸附法： 首先，吸附生产过程是盐湖卤水中的锂离子被选择性吸附剂吸附，然后将锂离子洗脱，实现锂离子与其他离子的分离，便于后续转化和利用。该工艺的关键是锂吸附剂，要求吸附剂能排除卤水中大量共存的碱金属和碱土金属离子的干扰，选择性吸附卤水中的锂离子，并具有较高的吸附容量和吸附强度。该方法特别适用于高镁低锂卤水（mg/Li比为500/1或更高）中锂的分离。也适用于锂含量相对较低的露水（锂含量一般在300mg/L以上）。对这类卤水有很好的选择性。与其他方法相比，它具有很大的优势。离子吸附生产效率高，解吸后锂离子含量（mg/L）是原卤水的3倍以上。吸附交换法的最大优点是在经济和环保方面具有很大的优势，而且工艺简单，回收率高，选择性好。 5.膜法—电渗析和纳滤膜分离： 电渗析膜分离技术在柴达木盆地东台盐湖已实现工业化生产。该技术用于分离镁锂重量比为1-200的盐湖卤水。通过一级或多级电渗析器，采用单价阳离子选择性离子交换膜和单价阴离子选择性交换膜（连续、连续部分循环或分批循环）工艺，加入纯碱沉淀碳酸锂。所得母液可循环使用。该方法适用于镁和锂含量相对较高的卤水中分离锂和镁等离子。但工艺要求是淡盐水含盐量小于100g/L，否则分离效果不好，成本会大大增加。该工艺设置简单，操作方便，对环境无污染，但分离效率不高。滤膜使用周期短。 镁锂盐湖卤水或盐田日晒浓缩老卤水通过一级或多级电渗析器进行电渗析浓缩，采用一价阳离子选择性离子交换膜和一价阴离子选择性离子交换膜浓缩锂。加入纯碱沉淀碳酸锂，母液可循环使用。 第二部分碳酸锂产业链近年价格表现 一、碳酸锂现货价格波动剧烈 碳酸锂价格近年来波动幅度较大，价格变化趋势可以分为如下几个阶段： （一）2016-2017年：受国补刺激需求快速增长，上游资源难以匹配，拉动锂价急剧上行。碳酸锂价格于2017年四季度创出168000元/吨的阶段性高点。 （二）2018-2020年6月:国补大幅退坡，且期间受疫情影响，需求快速弱化；上游资源端超预期释放，产业链库存高企，价格承压下行。工业碳酸锂价格持续性下跌，一度跌至近五年最低，为3.15万元 /吨。同期海外锂矿产能出清，为后续锂价上涨埋下伏笔。 （三）2021年7月-2022年3月：上游资源与终端需求增长重现错配问题，供需缺口显现，锂价呈”三连跳”式上涨。2021年12月初碳酸锂价格突破20万元/吨，2022年3月进一步突破50万元/吨。 （四）2022年4月-2022年6月：长三角突发疫情，终端消费及供应链受扰动，需求回撤下价格高位小幅回落，随后价格在461500元/吨稳住。 （五）2022年7月-2022年11月：长三角疫情好转后需求强势回弹。国补退坡在即下短中期需求向好，但上游受制于疫情及限电，供应受阻，价格快速拉涨并突破50万元/吨，创出历史性新高。 （六）2022年12月-2023年4月：宁德锂矿返利和燃油车降价促销背景，且终端需求回撤，价格维持下行趋势，2023年4月下旬一度跌至176500元/吨。 （六）2023年4月末-2023年6月底：价格从锂盐生产企业成本线附近企稳反弹，叠加下游企业补库需求，现货价格回升至30万元/吨上方。随着下游补库完成，市场采购逐渐回归理性，需求仍未放量，价格开始稳中略降。 碳酸锂在2023年上半年走出了“过山车”式行情，电池级碳酸锂自1月最高价51万元/吨跌至4月 下旬17.65万元/吨，而后反弹至6月末30.7万元/吨，自进入五月以来，受供需双重影响，碳酸锂上下游持续博弈，氢氧化锂价格同步变动，但略滞后于碳酸锂。前期上涨多受市场情绪指引，叠加下游补库意愿强烈，随着下游需求未见明显好转，原料端价格高企，尽管现货市场看涨情绪热依旧强烈，锂盐厂商维持挺价；但价格进一步上涨会使得下游厂商成本进一