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有鋰走遍天下——碳酸鋰行業深度研究

鉅大LARGE  |  點擊量:3349次  |  2020年04月03日  

碳酸鋰是重要的儲能材料:按照生產流程和產品鏈條劃分,鋰行業可分為基礎鋰產品和深加工鋰產品,鋰的基礎產品有碳酸鋰、氫氧化鋰和氟化鋰,碳酸鋰是最重要的鋰基礎產品,其合成工藝根據鋰原料分為兩大類。按照下游需求,鋰產業鏈有新能源、傳統工業和新材料等應用端,其中新能源汽車的需求上升最快。


碳酸鋰價格在2000年之后經歷了兩輪周期:分別是第一輪周期(2005-2009)、第二輪周期(2015-2019)以及中間的平穩過渡期(2010-2014)。關于未來鋰行業的第三輪周期,我們認為目前尚未啟動,要等待本輪價格企穩之后,看未來全球新能源汽車行業的整體普及進程。


鋰精礦價格波動關于碳酸鋰公司的盈利影響較大:全球各地鋰的提取成本不一,優良的鹽湖鋰生產碳酸鋰的成本低于礦石鋰。典型加工公司碳酸鋰目前處于盈虧平衡點,未來精礦成本下跌或將帶動碳酸鋰價格下降。碳酸鋰價格的下跌將帶動正極材料成本的下跌,單噸碳酸鋰價格每下跌1萬元,NCM523、NCM622和NCM811材料成本將分別下跌0.383萬元/噸、0.381萬元/噸和0.380萬元/噸。


碳酸鋰全球供應為寡頭壟斷,新能源汽車可有效拉動未來需求的增量:全球鋰資源重要集中于“五湖一礦”,未來全球鋰資源將呈現供應過剩狀況。從長周期來看,未來新能源汽車將拉動百萬噸級的碳酸鋰需求。建議關注具有良好鋰資源的天齊鋰業和贛鋒鋰業。


1 碳酸鋰是重要的儲能材料

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1.1鋰是重要的能量元素


鋰是一種重要的金屬元素。鋰(Li)在1817年由瑞典科學家阿弗韋聰在分析透鋰長石礦時發現,是最輕的堿金屬元素,原子量為6.941,地殼中豐度約0.0065%,居第二十七位。金屬鋰為一種銀白色的輕金屬,物理性質方面,熔點180.54℃,沸點1342℃,密度0.534克/厘米3,硬度0.6,質輕且軟。電化學性質方面,金屬鋰具有很低的電化學勢(-3.045V)和較強的電化學活性,容易和其他元素形成化合物,同時鋰也是電化當量最大的金屬,為2.98A·h/g。


鋰的來源有鹽湖和巖石礦等。鋰由于較強的電化學性質,在自然界不以純金屬形式存在,多存在于礦物和無機鹽中。鹽湖資源多分布于智利、阿根廷等南美洲國家。巖石礦有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石等,其中鋰輝石礦重要分布于澳大利亞、加拿大、津巴布韋、扎伊爾、巴西和我國,鋰云母礦重要分布于津巴布韋、加拿大、美國、墨西哥和我國。


1.2鋰產業鏈是儲能關鍵


鋰形成了完備的工業產業鏈。金屬鋰具有輕、軟、高能量等特性,形成了從上游的鹽湖和礦石到中游的碳酸鋰、氫氧化鋰和氟化鋰等產品,再到下游的傳統工業(金屬冶煉、潤滑劑、陶瓷玻璃等)、新材料(有機合成、生物醫藥)以及新能源(3C電池、動力鋰電池等)等應用端整個完備的產業鏈。

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按照生產流程和產品鏈條劃分,鋰產業鏈可分為基礎鋰產品和深加工鋰產品。鋰的基礎產品有碳酸鋰、氫氧化鋰和氟化鋰。碳酸鋰按照純度與化學指標分為工業級、電池級和高純級碳酸鋰。工業級碳酸鋰重要用于制備各種深加工鋰產品,還用于玻璃陶瓷工業等;電池級碳酸鋰(純度≥99.5%)重要用于生產鋰離子電池的正極材料以及電解液;高純級碳酸鋰是生產壓電材料鉭酸鋰的重要原料。氫氧化鋰按照純度與化學指標也可以分為工業級和電池級,工業級用于產品添加劑和二氧化碳吸附劑,電池級用于鋰離子電池材料等。鋰的深加工產品分為金屬鋰、氯化鋰和丁基鋰等,重要用于新材料和部分工業領域。


鋰資源的開發周期較長。以常見的礦石鋰為例,首先是資源勘探,接著是編制礦石儲量JORC報告,再是環評報告、許可證的交付,之后開始設計開采,一般經歷2年左右的建設期,在第三年開始交付產品。整個項目從最初的勘探到最終的出產品要8-9年。鹽湖的擴產由于環境的復雜性等原因周期更長。


基礎鋰產品的生產工藝分為鹽湖和礦石鋰兩種方法。關于鋰輝石原料,經過粉碎、研磨和浮選分離等工序得到鋰輝石精礦。關于鹽湖鋰原料,鹵水先轉移至蒸發池系統,通過曝光蒸發后,鋰鹽被濃縮在鹵水中,該工序重復多次后得到氯化鋰鹵水,最終再轉化為碳酸鋰、氫氧化鋰和氯化鋰產品。在天齊鋰業的生產工藝圖中,先將鋰精礦煅燒、酸化、浸出和過濾得到硫酸鋰,再加入碳酸鈉、氫氧化鈣和氯化鈣分別得到基礎鋰產品碳酸鋰、氫氧化鋰和氯化鋰。關于鋰的深加工產品,氯化鋰通過電解和蒸餾得到金屬鋰產品,而丁基鋰一般由金屬鋰和氯丁烷為重要原料進行合成。氟化鋰分為工業級和電池級,工業級一般是碳酸鋰和氫氟酸反應制備,電池級一般采用離子交換法除雜后制備。


鋰產品之間可以相互轉換。理論計算,生產1噸金屬鋰要6.13噸氯化鋰,從贛鋒鋰業生產圖中了解實際要6.5噸氯化鋰,過量6%。1噸金屬鋰可以生產3.03噸丁基鋰。1噸Li2O對應0.475噸金屬鋰,即2.473噸碳酸鋰當量。1噸單水氫氧化鋰可以折算為0.88噸碳酸鋰。

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