提升正负极材料比容量：正极高镍化趋势加速，硅碳负极商业化应用开启
18年正式补贴下，对能量密度的要求进一步提高，原有的三元材料体系已经难以达到要求。从更远期看，根据新能源汽车技术路线图的规划，到 2020 年，产业化的锂离子电池能量密度达到 300 Wh/kg 以上，系统能量密度达到 200 Wh/kg 以上，循环寿命达到 1200 次以上。提升能量密度最主要的方法仍然是提升正负极材料的性能，中短期内在新的电池技术体系商业化之前，提升能量密度的路线已经形成共识，即正极材料的高镍化，负极逐步采用硅碳负极来代替石墨负极。
参考观研天下发布《2018年中国动力电池市场分析报告-行业深度分析与发展前景研究》
高镍的三元材料包括 NCA 和 NCM811。目前国外松下和 LG 化学，已经实现基于高镍 NCA 和 NMC811 材料电池的商业化应用。国内电池企业也在积极进行高镍三元材料的引进。根据高工锂电统计，2017 年中国的正极材料总产量约为 20.8 万吨，同比增长 29.53%。其中 NCM 材料产量 8.6 万吨，同比增长 58.6%，占比由 2016 年的 33.8%提升至 2017 年的 41.4%。在三元材料中，NCM622+NCM811 的占比已经接近 30%，2018 年一季度 NCM811 的占比进一步提升至 8%。
硫酸镍、氢氧化锂和高镍电解液有望在高镍三元材料占比提升中受益。高镍三元的一个明显变化就是镍含量的大幅提升，相比于 523，811 的镍含量提高 58%。在制备高镍三元材料时，对结窑炉密封性的要求、对车间环境（水分、温度等）的要求都比较高，而且烧结温度的限制使得制备必须以氢氧化锂作为锂源。此外随着镍含量的提升，正极材料的结构稳定性与热稳定性会大幅降低，需匹配相应电解液。因此在高镍材料占比提升过程中，硫酸镍、氢氧化锂和高镍电解液是主要的受益方向。
按照中性假设下，NCM811 占比逐步由 18 年 10%提升到 2020 年的 35%，预计对电池级硫酸镍的需求量将从目前的 3.8 万吨提升至 2020 年 21.3 万吨，增长了 4.6 倍。氢氧化锂需求量从 0.2 万吨增长至 2020 年的 4.2 万吨，增长约 20 倍。金属钴的需求量从 2017 年的 1.2 万吨增长到 2020 年的 2.1 万吨，增长 75%，2018 年钴的需求量增速会有一个明显下降。
针对电池单体能量密度达到 300 Wh/kg 的要求，负极材料主要采用高性能氧化亚硅 /碳复合负极材料。理论上，采用硅碳负极后，正极不变的情况下，电池能量密度最多可提升 40%以上，空间较大。
在硅碳负极材料的量产上，日本企业走在全球前列。松下提供给特斯拉的 18650 电池在传统石墨负极材料中加入 10%碳包覆氧化亚硅，应用到量产车型 Model3 上，提升能量密度 10%左右。2017 年开始，国内陆续有企业实现了硅碳负极的量产，伴随着动力电池企业对能量密度提升的强烈需求，18 年开始，硅碳负极将快速上量。目前贝特瑞、杉杉股份等传统的负极龙头企业在硅碳负极上也走在前列，都已实现批量化生产，预计 18 年出货量会大幅增长。此外星城石墨、国轩高科的硅碳负极材料也在量产计划中。
中短期看，氢氧化锂的产能建设周期跟需求有一个时间差，氢氧化锂行业的格局较好，赣锋、天齐、雅化、江西锂业等几大巨头占据了市场的大部分份额。预计到 2020 之前，全球氢氧化锂的供给都会处于一个持续的缺口之中，相对看好氢氧化锂的价格表现。
18年正式补贴下，对能量密度的要求进一步提高，原有的三元材料体系已经难以达到要求。从更远期看，根据新能源汽车技术路线图的规划，到 2020 年，产业化的锂离子电池能量密度达到 300 Wh/kg 以上，系统能量密度达到 200 Wh/kg 以上，循环寿命达到 1200 次以上。提升能量密度最主要的方法仍然是提升正负极材料的性能，中短期内在新的电池技术体系商业化之前，提升能量密度的路线已经形成共识，即正极材料的高镍化，负极逐步采用硅碳负极来代替石墨负极。
参考观研天下发布《2018年中国动力电池市场分析报告-行业深度分析与发展前景研究》
图表：不同电池体系对应电动车续航里程
资料来源：观研天下整理
图表：高镍材料能量密度有显著提升
资料来源：观研天下整理
高镍的三元材料包括 NCA 和 NCM811。目前国外松下和 LG 化学，已经实现基于高镍 NCA 和 NMC811 材料电池的商业化应用。国内电池企业也在积极进行高镍三元材料的引进。根据高工锂电统计，2017 年中国的正极材料总产量约为 20.8 万吨，同比增长 29.53%。其中 NCM 材料产量 8.6 万吨，同比增长 58.6%，占比由 2016 年的 33.8%提升至 2017 年的 41.4%。在三元材料中，NCM622+NCM811 的占比已经接近 30%，2018 年一季度 NCM811 的占比进一步提升至 8%。
图表：2017年正极材料产量结构
资料来源：观研天下整理
图表：2017年三元材料中高镍三元占比已经30%
资料来源：观研天下整理
硫酸镍、氢氧化锂和高镍电解液有望在高镍三元材料占比提升中受益。高镍三元的一个明显变化就是镍含量的大幅提升，相比于 523，811 的镍含量提高 58%。在制备高镍三元材料时，对结窑炉密封性的要求、对车间环境（水分、温度等）的要求都比较高，而且烧结温度的限制使得制备必须以氢氧化锂作为锂源。此外随着镍含量的提升，正极材料的结构稳定性与热稳定性会大幅降低，需匹配相应电解液。因此在高镍材料占比提升过程中，硫酸镍、氢氧化锂和高镍电解液是主要的受益方向。
图表：高镍动力电池对各类材料消耗量
资料来源：观研天下整理
按照中性假设下，NCM811 占比逐步由 18 年 10%提升到 2020 年的 35%，预计对电池级硫酸镍的需求量将从目前的 3.8 万吨提升至 2020 年 21.3 万吨，增长了 4.6 倍。氢氧化锂需求量从 0.2 万吨增长至 2020 年的 4.2 万吨，增长约 20 倍。金属钴的需求量从 2017 年的 1.2 万吨增长到 2020 年的 2.1 万吨，增长 75%，2018 年钴的需求量增速会有一个明显下降。
图表：未来三年高镍三元占比提升对主要材料的需求量
资料来源：观研天下整理
在上面三种明显受益的材料中，钴和氢氧化锂的竞争格局较好，行业前几大巨头通过控制资源，形成了对市场的较好把控。硫酸镍市场较分散，但受到吉恩镍业可能退出市场以及供给侧改革环保整治的影响，镍价近期开始上行，行业格局正在向好，在动力电池需要的高纯硫酸镍上，先发企业优势明显，有望获得超额收益。
除正极的高镍化之外，我们也认为负极材料有很大的提升潜力。多年来，负极材料一直是石墨主导，目前也到了能量密度瓶颈，未来主要方向是发展硅碳负极。与传统的石墨负极材料相比，硅具有极高的质量比容量(理论比容量高达 4200 mAh/g)。针对电池单体能量密度达到 300 Wh/kg 的要求，负极材料主要采用高性能氧化亚硅 /碳复合负极材料。理论上，采用硅碳负极后，正极不变的情况下，电池能量密度最多可提升 40%以上，空间较大。
图表：负极材料能量密度提升对整体电池能量密度的作用
资料来源：观研天下整理
在硅碳负极材料的量产上，日本企业走在全球前列。松下提供给特斯拉的 18650 电池在传统石墨负极材料中加入 10%碳包覆氧化亚硅，应用到量产车型 Model3 上，提升能量密度 10%左右。2017 年开始，国内陆续有企业实现了硅碳负极的量产，伴随着动力电池企业对能量密度提升的强烈需求，18 年开始，硅碳负极将快速上量。目前贝特瑞、杉杉股份等传统的负极龙头企业在硅碳负极上也走在前列，都已实现批量化生产，预计 18 年出货量会大幅增长。此外星城石墨、国轩高科的硅碳负极材料也在量产计划中。
中短期看，氢氧化锂的产能建设周期跟需求有一个时间差，氢氧化锂行业的格局较好，赣锋、天齐、雅化、江西锂业等几大巨头占据了市场的大部分份额。预计到 2020 之前，全球氢氧化锂的供给都会处于一个持续的缺口之中，相对看好氢氧化锂的价格表现。
图表：全球氢氧化锂供求平衡情况
资料来源：观研天下整理
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