专题 | 碳酸锂产业链梳理

一、锂、碳酸锂基础知识介绍 1.锂元素基础知识 锂（Lithium）是自然界中最轻，密度最小的金属，比重0.534，熔点180℃，沸点1347℃，原子序数3，原子量6.941，是对应单质呈银白色质软金属。锂矿则是指自然生成的可以经济开采的锂资源，在自然界中已发现锂矿物和含锂矿有150多种，主要以锂辉石、锂云母、透锂长石、磷铝石矿等形式存在。 锂矿类型主要有盐湖卤水型、伟晶岩型、黏土型、沉积型、油气田卤水型和地热卤水型等，其中应用最广泛以及最重要的是盐湖卤水型和伟晶岩型，即硬盐锂矿和盐湖锂矿。 硬盐锂矿主要指锂辉石矿、锂云母矿，盐湖锂矿即盐湖卤水。锂辉石是最先被开发利用并实现商业化产出的锂上游原料。锂辉石矿占全球锂资源供给的近一半，主要分布在澳大利亚。我国四川省拥有优质、丰富的锂辉石矿，藏族地区也有分布。 锂云母矿主要分布在我国的江西宜春，占全球锂资源供给的约十分之一。宜春储藏有全球最大的锂云母矿，但其原矿品位偏低、杂质较多、多为小型矿，生产成本也相对较高，提锂成本接近3-4万元/吨。 盐湖则指含盐度高的咸水湖，矿化度大于35g/L。全球盐湖锂矿资源集中，主要分布在南美洲安第斯高原、中国青藏高原等处。我国锂资源储量以盐湖卤水为主，相对于硬岩提锂，盐湖提锂在我国具有成本优势，因其中的锂已是游离态，省去了开采、研磨8等环节的成本。 2.碳酸锂基础知识 碳酸锂，即锂的碳酸盐，折合成碳酸锂的质量来计量，称碳酸锂当量，用LCE表示。分子式Li2CO3，分子量73.891，熔点720℃，沸点1342℃，密度为2.11g/cm3，外观呈白色粉末。是一种无机化合物，无色单斜系晶体，微溶于水、稀酸，不溶于乙醇、丙酮。 碳酸锂在锂行业中应用十分广泛，可作为核心原材料应用于新能源汽车以及储能，3C等领域，是目前生产锂电池正极材料的主要原料。碳酸锂可分为工业级碳酸锂（碳酸锂含量≥99.2%）和电池级碳酸锂（碳酸锂含量≥99.5%）两种。电池级碳酸锂主要应用于新能源汽车、储能等，工业级碳酸锂主要应用于陶瓷、玻璃等。此外，医疗领域中，医学上还可用以治疗精神忧郁症等疾病。 从生产工艺来看，由于不同的锂矿物其性质差别很大，从锂矿物中提取碳酸锂的工艺也各不相同。以锂辉石为原料制造碳酸锂的工艺主要有硫酸焙烧法、氯化焙烧法、压煮法、石灰石焙烧法四种。其中，硫酸焙烧法对矿石品位要求较低，提取率较高，因此应用更为广泛。 盐湖提锂技术主要有沉淀法、煅烧浸取法、碳化法等。国外由于盐湖卤水的锂矿品质较高，通常采用沉淀法即可，成本低廉，国内则需要使用工艺技术进行提锂。 以锂云母为原料制造碳酸锂的工艺主要有硫酸焙烧法、硫酸盐焙烧法、氯化焙烧法、压煮法、石灰石焙烧法五种。其中的硫酸盐焙烧法工艺应用较广泛，流程简单且提取率较高。 二、碳酸锂产业链介绍 从锂的产业链来看，碳酸锂产业链的上游为锂矿，主要原料包括锂辉石原矿、锂云母原矿和盐湖卤水。其中，锂盐产品主要包括氢氧化锂、碳酸锂和氯化锂。中游则以碳酸锂为原料制备中间产品，其中主要包括四种正极材料、六氟磷酸锂及金属锂。正极材料可分为三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂。其中电池级碳酸锂可用于制备三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂，生产比例分别为31%、59%、10%。工业级碳酸锂一般用于生产磷酸铁锂、锰酸锂、六氟磷酸锂、金属锂，生产比例分别为40%、7%、13%、4%。终端应用包括新能源汽车、两轮车、3C及数码、储能、玻璃陶 瓷、医药、一次性电池领域。 三、碳酸锂全球供需分析 1.全球锂矿分布情况及产量 地壳中锂资源品位高、具备经济开采价值的优质锂矿资源相对有限，全球分布不均。根据美国地质勘探局数据显示，截止2022年全球锂资源储量约为2600万吨，主要分布在南美锂三角（玻利维亚、智利、阿根廷）、澳大利亚、美国、中国等地。其yun中阿根廷、智利、澳大利亚和中国的储量占比达到92%。智利、澳大利亚、阿根廷、中国分别约占全球43%、28%、12%、9%。 锂辉石供应方面，据有色网数据显示，2022年全球锂辉石供应量达到35.3万吨，主要集中在澳大利亚西部，产量占据全球的84%。巴西、中国、加拿大分别占比5%、4%、3%。 锂云母供应方面，截至2022年底，锂云母仅中国供应，占据绝对主导地位，其余地区仍处于建设的早期阶段，后续投产具有不确定性。 盐湖供应方面，盐湖卤水主要在南美洲，智利、阿根廷以及玻利维亚三国具有较高集中度。2022年底产量为32.9万吨，其中以智利的阿卡塔玛盐湖为主，储量大、品位高，全球产量占比62%，是目前世界品质最好的盐湖。国内盐湖主要集在青海、西藏等地，青海的盐湖属于晶间卤水，西藏的则是地表盐湖。其中，中国盐湖产量达到7.2万吨，占比全球总产量的22%。 根据数据来看，未来几年澳州锂矿依然是全球锂资源供给的核心，对于中国锂资源而言，在盐湖及锂云母的双重驱动下，新疆和西藏有望成为锂的供应主要地区。另一方面，锂回收同样是未来不可忽视的供应增量之一。据统计，2022年中国废旧锂离子电池回收量达30万吨。 2023年，全球锂资源供应有望实现大幅的增长。在行业暴利的刺激下，锂资源及锂盐厂扩产迅速。一方面，多个海外锂资源项目经过持续建设扩产，有望在2023年投产放量，不仅包括传统的澳大利亚大矿和南美大型盐湖，也包括非洲锂矿项目开发的提速。另一方面，国内锂资源产业政策松绑，大量锂云母矿、盐湖卤水等有望加速进入市场。 总体来看，预计2023年全球锂资源产量将超过100万吨，同比增长40%左右。尤其是今年二季度和三季度，锂市场供需形势有望发生逆转，开始趋于宽松。 2.全球碳酸锂产量分析 2022年，全球碳酸锂产量大幅增长，从15万吨增长到60.6万吨，同比增长47.4%，其中国内产量37.9万吨，占比63%，国外产量22.7万吨，占比37%。国外碳酸锂产量主要集中在南美洲智利和阿根廷的盐湖提锂项目。未来随着全球锂资源的勘探开发，碳酸锂产量将持续高速增长。据有色网数据，预计2025年全球碳酸锂产量将达到101.4万吨，2022-2025年复合增长率可达19%。 从生产企业来看，国际碳酸锂供应企业集中度较高，海外碳酸锂产能主要集中在美国雅保ALB、智利矿业化工SQM、美国Livent和澳大利亚Allkem。这四家公司为国际碳酸锂主要供应商，2022年合计产量约占海外产量的74%。 近年来，碳酸锂消费需求迅速上涨，2022年全球碳酸锂消费需求共62.2万吨，其中我国消费需求50.5万吨，占比 81%。 在全球碳酸锂消费结构中，锂离子电池因其在新能源汽车、3C数码、储能领域等的广泛运用，目前已经成为碳酸锂的最大消费终端。其中，随着新能源产业的迅速发展，碳酸锂下游需求结构已转向以动力电池为主，2022年全球锂电池占碳酸锂需求比例已高达80%，碳酸锂需求已从传统工业和消费电子转向新能源产业。另一方面，以碳酸锂为原材料的储能行业，仍在起步阶段，未来随着储能行业的进一步发展，有望成为碳酸锂需求的又一有力支撑。 四、国内供需分析 1.供给情况 我国今年在新能源汽车行业及储能行业的快速发展下，对于碳酸锂的需求日益提升，产能也得到了快速的扩张。 2017年-2022年，我国碳酸锂年产能从24万吨增长至67.5万吨，相较2021年，同比增长47.5%。其中，产能主要集中在青海、四川和江西地区。江西省坐拥全球最大的多金属伴生锂云母矿，因此是国内产能最大的地区，2022年占比达到45%。其次是青海和四川地区，分别占比20%左右。 从市场集中度的角度看，我国企业市场较为分散。2022年产量前十的企业集中度为53%，其中志存锂业的产能占比最大，为9%，其次为天齐锂业、蓝科锂业7%。 国内碳酸锂产量同样保持高速增长。2017年-2022年，我国碳酸锂产量从7.8万吨增长至32万吨。产量分布基本与产能分布一致，2022年江西、青海、四川占比分别为46%、18%、19%。今年我国1-5月碳酸锂总产量为15.4万吨，最新6月数据为4.11万吨，环比上月上涨23%，同比增长30%，同比上半年开工率大幅回升。原因系上半年下游正极材料正经历去库存周期，叠加上游产能的集中投放，导致了下游观望情绪加重，但在5月下游订单出现好转迹象，预计后续2个月内产量仍有小幅上行空间。 2.国内碳酸锂需求分析 截至2022年，我国碳酸锂消费量已占全球消费总量的81%，得益于新能源汽车行业的快速发展，中国成为全球碳酸锂市场最大的生产国和消费国。碳酸锂是新能源汽车产业链不可或缺的重要原料，用于动力电池的生产，是碳酸锂产业链需求占比最大的一环。 我国新能源汽车产销量自2021年开始持续的快速增长，主要系中国补贴政策的力度加大，15万以上中高端车型的市场销售渗透率占比大幅上升，同时从2021年开始新能源汽车市场出现从小众走向大众化的渗透率拐点，因此19年到22年期间新能源车市场的渗透率出现了大幅提升，但后续下游市场的发展仍需要保持对政策力度以及中低端车型销售情况的追踪。 据中国汽车工业协会统计分析，5月，新能源汽车产销分别完成71.3万辆和71.7万辆，同比分别增长53%和60.2%。1-5月，新能源汽车产销分别完成300.5万辆和294万辆，同比分别增长45.1%和46.8%。其中，新能源汽车市占率最高的比亚迪在高基数的基础上继续维持高速增长，1-5月累计销量超过100万辆，同比增长97.7%。理想、广汽和一汽同比增速均超过一倍。整个新能源汽车市场仍处于快速发展的阶段，维持着较高的景气度，也从侧面反映出对于动力电池的需求量也一直处于增长趋势。 3.动力电池需求分析 碳酸锂的下游消费结构逐步转向以电池材料为主，其中磷酸铁锂材料和三元正极材料是主要的消费领域。当前我国新能源电动车主流使用的电池为锂离子电池即动力电池，碳酸锂是制造动力电池必须的金属材料之一。锂离子电池的电芯主要由正负极材料、电解液、隔膜和其他辅材组成。电池级碳酸锂主要被应用于制作电池正极材料，是决定锂电池性能的关键材料之一，将直接影响电池的循环寿命、安全性和成本等关键指标。 目前动力电池用的主流正极材料为磷酸铁锂和三元材料，钴酸锂和锰酸锂主要用于消费电子、3C及储能领域。其中电池级碳酸锂可用于制备三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂。工业级碳酸锂用于生产磷酸铁锂、锰酸锂、六氟磷酸锂、金属锂。 磷酸铁锂与三元材料在电池的参数、性能、制备方法与制备材料方面各有不同。三元锂电池全称是“三元材料电池”，一般是指采用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2，NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）三元正极材料的锂电池，把镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分比例进行不同的调整，所以称之为“三元”。高能量密度的高镍三元电池是必须使用氢氧化锂来生产。三元电池电压可达到3.6-3.8V，能量密度比较高，电压平台高，振实密度高，续航里程长，输出功率较大，高温稳定性差，但低温性能优异，造价成本也比较高。 磷酸铁锂电池则是采用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，成本低廉，不含重金属，对环境污染较小。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，因此在零电压存放时并不会有泄漏，高温条件下或过充时安全性高，可快速充电，循环寿命高，缺点为低温性能差，正极材料振实密度小，能量密度较低。 从三元电池和磷酸铁锂电池的工艺技术出发，三元锂电池的安全问题有待提升，同时成本端造价较高，因此新能源汽车市场中使用磷酸铁锂电池的比例更大。 今年5月，我国动力电池装车总量26.98GWh，同比增长77%，环比增长10%。其中三元电池装车量9.17GWh，占总装车量35%，同比增长36%，环比增长7%；磷酸铁锂电池装车量17.7GWh，占总装车量65%，同比增长110%，环比增长12%。1-5月，动力电池累计装车量110.3GWh,累计同比增长48%。其中三元电池累计装车量38.36GWh,占总装车量35%，累计同比增长14%；磷酸铁锂电池累计装车量69.9GWh,占总装车量63