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2016年中国锂工业发展现状分析

2017-04-23张江峰

新材料产业 2017年4期
关键词:碳酸锂动力电池电池

张江峰

一、2016年世界锂工业发展概况

世界主要锂生产国包括中国、智利、阿根廷、美国、澳大利亚、俄罗斯等。2016年,世界锂及其衍生物产量折合碳酸锂当量约19万t。同比增长约19%。产量增加主要来自中国和阿根廷。

中国是世界上最大的锂消费国,日韩等国家的消费量也在逐年增长。预计2016年全球锂的消费折合碳酸锂约20万t,同比增长约14%。

二、2016年中国锂工业发展现状

1.经济运行情况概述

中国锂盐生产包括矿石提锂和卤水提锂2种生产方式,目前国内仍以矿石提锂为主。卤水提锂和矿石提锂各有优劣。矿石提锂技术成熟稳定,工艺简单,产品质量稳定可靠,矿石提锂工艺灵活,可实现多种锂化合物同时产出,在生产电池级碳酸锂、氢氧化锂中有一定优势。卤水直接提取碳酸锂直接成本较低,蒸发沉淀适用于从低镁高锂(即低Mg/Li比)的盐湖中提取回收锂,根据盐湖所处的地理气候条件,利用大面积盐田日晒的方法蒸发生成浓缩卤水,然后运到工厂进行碳酸锂沉定精制加工。该方法优点是工艺简单、能耗小、成本低,缺点是耗碱量较大,效率低,受雨季等气候条件的左右。铝酸盐吸附法已成功应用于低Mg/Li比的盐湖提锂中,煅烧法、离子交换法、溶剂萃取法和锂离子筛交换法主要针对高Mg/Li比盐湖。

2016年底,中国锂盐产能折合碳酸锂约17万t,其中卤水提锂产能约4.5万t,其他均为矿石提锂产能,主要生产企业概况见表1。

中国基础锂产品主要包括碳酸锂、单水氢氧化锂、氯化锂、金属锂等。2016年中国基础锂盐产量折合碳酸锂当量约8.7万t,同比增加约22.5%,详见表2。

锂加工产品主要为锂离子电池正极材料,主要包括钴酸锂、镍钴锰酸锂(或镍钴铝酸锂)三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂这几大类产品。钴酸锂具有工作电压高、充放电电压平稳、适合大电流充放电、比能量高、循环性能好等优点,主要作为小型充电电池正极材料,应用于3C产品。镍钴锰酸锂三元材料,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料(镍钴锰的比例可以根据实际需要调整),具有成本低、放电容量大、循环性能好等优点,适用于动力电池、小型电型。锰酸锂作为锂离子电池的正极材料,主要应用于电动自行車电池、电动工具电池、3C产品等。磷酸铁锂已其安全、长寿命、原料廉价等特点,广泛应用于动力锂电池和储能锂电池。主要生产企业见表3。

2016年,中国钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等锂电池正极材料总产量达到21.6万t,总产量同比增加约30%。详见表4。

2016年,中国基础锂盐企业取得了较好的经济效益,净利润在20%以上,正极材料也是产销两旺,企业平均利润在5%以上。

2.产业结构

中国锂产业发展较为健全,主要产品结构齐全,包括了锂资源开发、锂盐提取、锂及锂合金、锂电池材料等。锂资源开发企业有锂辉石矿、锂云母矿和盐湖卤水资源的开发以及锂回收等,锂盐提取有生产碳酸锂、单水氢氧化锂、氯化锂等基础锂盐企业、锂及锂合金企业有利用氯化锂等提炼金属锂的企业以及冶炼加工锂合金的企业,锂电池材料企业有正极材料企业、钛酸锂负极材料企业和从事电解质六氟磷酸锂的企业。

锂资源开发企业及锂盐提取企业主要分布在四川、江西、青海、西藏等地,山东、江苏等地也有用矿石提取锂盐的企业。锂及锂合金企业主要分布在江西、江苏、四川、重庆、新疆、天津等地。锂电池正极材料企业主要集中在北京、天津、湖南、广东、河北等地,钛酸锂负极材料企业主要在河北、四川等地。

3.市场价格

2016年上半年,锂盐企业效益普遍大幅度增长。由于国内外锂资源开发进度没有达到预期,加之对锂盐的需求快速增加,碳酸锂、氢氧化锂以及金属锂价格大幅度上涨,2016年4月上旬,电池碳酸锂价格达到历史最高价每吨接近18万元。下半年年供需紧张关系缓解,阿根廷盐湖提锂企业Orocobre产量超预期,SQM产量增加,加之国内补贴新政迟迟没有落地,新能源汽车骗补查处等因素影响,碳酸锂价格已回落到2016年初价格水平。氢氧化锂主要用于锂基润滑脂、锂离子电池材料等领域,由于产能及生产成本等原因,2016年4月上旬,电池级氢氧化锂价格达到历史最高价每吨19万元。2016年5月中旬后,价格逐渐回落,2016年下半年价格一直在15万元/t左右,见图1。

2016年上半年,中国碳酸锂、氢氧化锂价格迅猛上涨,钴酸锂和镍钴锰酸锂(523型)价格被迫上涨,在高价位持续一段时间后,2016年5月初钴盐价格出现回落,碳酸锂价格逐渐降低,钴酸锂和三元材料价格逐渐走低。2016年下半年,碳酸锂的价格回调,但钴盐价格在2016年8月初开始持续上涨,涨幅达到40%,钴酸锂在2016年10月底后价格也出现持续走高,年末报收全年最高价23万元/t。三元材料也在10月底逐渐走高,但受硫酸镍、碳酸锂价格波动影响,涨幅缓慢。详见图2。

4.进出口贸易

2016年,中国碳酸锂进口量为21 794t,与2015年碳酸锂进口量11 053t相比,增加了10 741t,净进口20 415t,其中主要的进口国为智利和阿根廷,进口量分别为14 387t和5 057t。2016年中国氢氧化锂出口量9 834t,比2015年出口量9 430t相比,增加了404t,出口增幅下降,而2014年和2015年连续2年出口增幅增长都超过50%。主要出口国韩国、日本,出口量分别为2 948t、2 330t。2016年中国氯化锂的净进口量与2015年基本持平。具体进出口量及金额见表5。

5.投融资情况

近年来锂电池行业广阔的市场前景和快速的发展趋势,锂行业的投融资项目越来越多。锂资源及基础锂盐方面的主要投资项目有:2016年2月,江西赣锋锂业股份有限公司以217万美元收购RIM18.1%的股权,此次收购前,公司持有RIM25%的股权,此次收购完成后,公司将持有RIM43.1%的股权。2016年7月7日,江西赣锋锂业股份有限公司董事会审议通过了《关于建设年产2万t单水氢氧化锂项目的议案》,同意公司使用自有资金30 280万元投资建设年产2万t单水氢氧化锂项目。2016年,天齐锂业股份有限公司第3届董事会第31次会议和2016年第3次临时股东大会审议通过了《关于建设年产2.4万t电池级单水氢氧化锂项目的议案》,拟自筹资金3.98亿澳元投资建设年产2.4万t电池级单水氢氧化锂项目。2016年10月12日,天齐澳洲于西澳大利亚州奎纳纳工业区举行了该项目的开工建设奠基仪式。2016年11月,陕西坚瑞沃能股份有限公司以每股0.136澳元的价格认购澳大利亚Altura发行的3.06亿股票,交易总金额为4,161.6万澳元。交易完成后,公司持有Altura19.9%的股份。

2016年,中国正极材料市场规模达到194亿元,同比增长44.5%,正极材料增长主要受到新能源汽车增长带动,产量同比增加了30%。正极材料生产企业扩产动力强劲,表6给出了2016年第4季度公告的几个典型扩建项目。中国有色金属工业协会锂业分会预计2017年正极材料产量可达到27万t左右,增长率在25%左右。

三、中国锂工业经济运行状况分析

1.政策环境分析

2016年,国家有关部门陆续出台了一系列政策措施,旨在进一步规范锂电行业有序发展,提高行业技术水平,促进产品质量提升,降低成本,督促新能源汽车企业采用安全系数高、质量更好的动力电池。

2016年1月初,工业和信息化部(以下简称“工信部”)宣布由于存在安全风险,暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐型目录,对三元动力电池的发展和应用帶来了一定的影响,同时给磷酸铁锂电池提供了充分发展的空间。2016年4月和6月,工信部公布了第3批和第4批符合《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业目录名单,第4批共计57家企业入选。采用没有进入目录的电池的新能源汽车,从5月1日起,将不得进入新能源汽车推广目录,从而无法获得财政补贴。2016年11月下旬,工信部公布了《汽车动力电池行业规范条件(2017)》征求意见稿,规定“锂离子动力电池单体企业年产能力不低于8GWh”。2016年12月1日,工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行部分》,再次提高动力电池准入门槛。

2016年12月19日,国务院正式发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,再次明确了新能源汽车的战略地位,要求实现新能源汽车规模应用,全面提升电动汽车整车品质与性能,建设具有全球竞争力的动力电池产业链,推进新能源汽车动力电池提升工程。提升纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化水平,到2020年,实现当年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆,整体技术水平保持与国际同步,形成一批具有国际竞争力的新能源汽车整车和关键零部件企业。

中国锂电产业规划布局早,政府引导支持力度大,在新能源汽车、储能产业的带动下,锂电池、电池材料以及各配套产业同步协调发展,已经形成了较为完善的产业链,产品质量逐步提升,与国外领先技术差距越来越小,产业发展势头良好。在中国宏观经济进入新常态的大趋势下,锂电行业整合并购在持续进行中,只有那些拥有雄厚技术积累、足够资金支撑、理性市场定位和对市场快速做出反应的企业才能在未来激烈的市场竞争中占得先机,赢得市场。

2.产业结构调整情况分析

锂电池行业的发展,极大的促进了碳酸锂等锂盐的应用消费。从2014年松下供给特斯拉的18650型电池正极材料使用NCA后,极大地扩大了氢氧化锂在锂电材料上的应用。除此之外,一部分磷酸铁锂正极材料和一部分钛酸锂负极材料也选择氢氧化锂作为原料,未来氢氧化锂作为锂电池基础原料的市场份额会进一步提高。四川天齐锂业股份有限公司、江西赣锋锂业股份有限公司、山东瑞福锂业有限公司、江苏容汇锂业股份有限公司等正在新建氢氧化锂生产线。

电池材料方面,动力电池用锂离子电池正极材料在不断追求高容量高倍率材料的方向上,正不断往高镍系材料发展。镍钴铝酸锂正极材料由于具有高比容量,引起动力电池领域的高度重视,并有望成为未来最具市场前景的正极材料之一。国内越来越多的企业认可并使用高镍多元材料,使用规模在增长,高镍型多元材料的产能也在快速扩建中,2017年将会逐步投入生产。

3.经营形势分析

随着中国及世界锂电产业的快速发展,对主要的原材料锂的需求在逐年增长,多个国家开始重视锂资源的勘探和开发。近两年来,由于下游需求旺盛,锂盐生产企业的竞争主要表现在生产原料供应与产品质量方面。国内锂盐生产以矿石提锂为主,但由于近年来我国锂矿资源开发进程缓慢,原料主要依靠进口,即使在国内拥有矿山资源的企业也不例外。锂辉石精矿(含氧化锂6%)价格也快速上涨,从2015年的400美元/t,2016年600美元/t,2017年已涨至900美元/t。一些锂盐生产企业在锂盐价格较高时也无法满负荷生产,不敢接下游企业的订单,市场上根本买不到锂原料。另外,锂盐产品质量至关重要,有些正极材料企业宁可停产,也不盲目购买非合格供应商的产品,同时,质量好的产品销售价格高且畅销。

随着磷酸铁锂、三元材料生产工艺的改进以及新能源汽车的快速发展,作为新能源汽车最主要正极材料的磷酸铁锂以及三元材料呈现快速增长的态势。正极材料市场竞争压力的不断增大,下游客户的需求不断提高,企业必须在产品研发、经营规模、技术创新等方面紧跟市场的发展方向,否则将面临市场竞争地位下降、盈利能力下降的风险。2016年正极材料产销两旺,企业取得了较好的利润,多家企业不断扩产,且有多家新进入者涉足正极材料,新增产能将在2017年开始陆续投放,锂电正极材料行业竞争将会越来越激烈。

四、当前中国锂工业发展中存在的突出问题和对策建议

1.存在问题

(1)资源丰富,开发难度大,进展缓慢

锂资源虽然丰富,但由于国内盐湖资源地处高海拔,环境恶劣,工业基础较差;除西藏盐湖外,其他盐湖镁锂比高,分离难度大,且由于盐湖成分差异,提锂技术通用性差。目前盐湖提锂产能约有5万t/a,但产能利用率仅35%左右。锂辉石矿资源多位于新疆、四川省的阿坝、甘孜等自然环境恶劣的高海拔地区,基础设施配套较差,开采难度大,尾矿处理难度大,少数民族地区的宗教问题、环保问题等对开发影响大。与澳大利亚正在开发的锂辉石矿山相比,国内矿石开采规模小,成本较高,精矿产品质量差。宜春锂资源虽然丰富,但锂云母提取碳酸锂工艺还不成熟,生产成本较高,影响了锂资源的规模化开发和利用。

(2)正极材料企业众多,产能大,与国外有差距

国内正极材料生产企业众多,行业集中度低、不能产生规模效应、多数企业技术研发以跟随为主,没有引领时代的原创技术,品质稳定性相对较弱、研发投入相对较少、自动化程度不高。锂离子正极材料的一致性、安全性、循环性、正极材料生产工艺装备水平与日韩等国相比存在一定差距。

从全球锂电池正极材料的发展来看,中国目前的技术水平还不是很先进,在很多方面仍存在技术瓶颈。在高压实钴酸锂和高电压钴酸锂技术开发和产业化还存在较大的差距,在其核心环节的氧化钴技术上还待突破。在高性能动力锂电用镍钴锰三元材料上和国际市场还存在较大的差距,在镍钴锰三元材料的稳定性控制上存在设备和技术上的双重障碍,尤其是在镍钴锰三元材料前驱体领域和国际还存在较大的差距。镍钴铝三元材料的开发明显落后,国外已在大量使用,中国企业尚无产品出现。在高性能动力锂电用锰酸锂还存在较大的差距:主要是在锰酸锂的球形化技术、杂质控制、以及循环寿命性能上存在差距。磷酸铁锂目前主要使用在动力锂电和储能锂电领域:在比容量、倍率以及加工新能上和国际市场还存在差距。其他新型正极材料的研究热点主要是富锂锰基、磷酸盐系、反尖晶室等新型材料的开发,中国在产业化的研究方面进展缓慢,此外由于日本、美国企业比较注重专利手段应用,在专利布局方面和其他国家存在较大的差距。

近几年中国动力电池的技术研发、产业规模快速增长,但和国际先进水平还有一定差距,亟待加速发展。动力电池是电動汽车的心脏,是新能源汽车产业发展的关键,目前在动力电池开发上,中国和日本、韩国相比,续航里程和比能量都低30%~40%,可靠性上也存在差距,电池制造成本偏高。其中,比能量的差距减轻了电动汽车的质量,直接影响了电动汽车的推广。中国动力电池产业的综合竞争力不强。在乘用车应用领域,中国磷酸铁锂动力电池产品比能量、高低温特性、经济性明显低于国外采用三元材料动力电池的水平。中国动力电池产品制造装备、工艺水平、检测验证能力、产品可靠性和一致性与日韩相比,存在较大差距。

2.对策建议

(1)充分利用好国外资源,加大资源开发力度,做好综合回收再利用

针对锂资源开发存在的问题,一方面,应加强对国内锂资源调查评价,重点开展对包括藏北、柴西、川西和江西等地的锂资源勘察,进一步摸清家底,大幅度扩大锂资源储量远景。进一步完善盐湖提锂工艺,合理利用卤水锂资源,提高卤水提锂产品的产量。另一方面,充分利用中国掌握的矿石提锂技术,利用海外锂矿资源,保证国内锂产业的原料供应。矿石提锂产业属于绿色产业,生产中无废液和废气排放,全流程可实现清洁环保生产,对周边环境不会造成污染。国内部分企业控股或参股国外锂矿山,矿石产品基本全部运到国内生产,保证了锂盐加工企业的正常运行。国内已建成一定规模的废旧电池与报废电池材料处理生产线,可以回收废旧电池中含有的镍、钴、锰、锂等稀有金属。既避免了对环境的污染,也补充了国内镍钴锂等稀有资源的供应,支持了国内锂电产业的发展。

(2)做好研发,提升关键材料与装备水平,完善体系建设

锂离子电池技术的进步,主要来自关键材料创新研究与应用进展,通过新材料的开发进一步提高电池性能,提高质量,降低成本,改善安全性,满足下游应用对电池能量密度提升的要求。为了支撑新能源汽车的发展,需要持续提升电池单体能量密度和降低单体成本。加大新体系电池的研发,提升关键材料及关键装备水平;提高电池的安全性、寿命和一致性;加速动力电池标准体系建设和电池回收再利用技术的研究。

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