别只盯着碳酸锂，电动化大时代，锂电池背后还藏着一座氢氧化锂冰川

别只盯着碳酸锂，电动化大时代，锂电池背后还藏着一座氢氧化锂冰川

氢氧化锂是锂产业链下游三大基础锂盐之一，主要应用于锂基脂、三元正极材料等领域，其主要形态主要包括无水氢氧化锂（LiOH）和单水氢氧化锂（LiOH·H2O）两种。


氢氧化锂可通过矿石提锂在酸化产出硫酸锂后一步法生产氢氧化锂，也可以通过盐湖卤水提锂先生产出粗制碳酸锂，再苛化制取氢氧化锂。

2021年是新能源车发展史中极具爆发力的一年。根据乘联会数据显示，1-12月新能源车零售298.9万辆，同比增长169.1％，远超年初预期。

全年来看，新能源汽车1-12月的渗透率达14.8％，较2020年5.8％的渗透率提升明显。

锂电池作为新能源车的核心零部件同样迎来高增长时刻。去年我国动力电池累计装机量154.5GWh，同比增长142.8％。

其中三元电池累计装机量74.3GWh，占总装机量的48.1％，同比增长91.3％；磷酸铁锂电池累计装机量79.8GWh，占总装机量的51.7％，同比增长227.4％。

数据背后，折射出锂电产业的变与不变。

不变的是，赛道景气度依旧高企；变的是动力电池的市场份额，磷酸铁锂电池装机量近年来首次超过三元锂电池。

谈起三元电池和磷酸铁锂电池，二者更像锂电池一家的亲兄弟，在新能源车发展的历史上相爱相杀。

1、电池级氢氧化锂是高镍三元材料的必然选择

单水氢氧化锂的锂含量低于碳酸锂（1kg 单水氢氧化锂折算仅约 0.88kg 碳酸锂当量）、价格 却往往比碳酸锂更高，且因强碱性容易造成对设备的腐蚀，即便如此，氢氧化锂依然是 NCM 811、NCA 等高镍三元材料必然选择，主要有下述一正一反两大原因。

一方面，高镍三元材料要求烧结温度不宜过高，否则影响倍率性能。

另一方面，氢氧化锂相比碳酸锂的熔点显著更低，可降低材料烧结温度、优化电化学性能。

不同于高镍三元，NCM 523、NCM 333等中低镍三元材料的烧结温度较高，为降低原材料 成本，主要采用电池级碳酸锂作为锂源。NCM 622 既可采用碳酸锂也可采用氢氧化锂，但采用氢氧化锂可带来更理想的电化学性能，因此也是海外正极材料厂商的首选。

氢氧化锂已丢失磷酸铁锂需求，但未来的主战场并不此

在 2016 年之前，磷酸铁锂材料曾经是中国市场氢氧化锂的需求支柱之一。但由于铁锂路径 主打“低成本、高经济性”，而氢氧化锂的价格较高，导致其基本丢失了铁锂市场需求，被 电池级碳酸锂、甚至“准电池级”和工业级碳酸锂所替代。但这也恰恰印证了未来全球新能 源汽车供应链定位分层、需求分层的发展趋势，氢氧化锂的主战场并不在磷酸铁锂。

2、价格“冰山”浮现

新能源汽车发展初期，电池的安全性能被放在首要位置，磷酸铁锂和钴酸锂备受青睐。

而后随着高端乘用车型的出现，消费者在安全性能基础上，对续航里程提出了更高要求。

由于磷酸铁锂比容量普遍在130-150 mAh/g之间，三元电池的比容量则可以达到200 mAh/g以上，因此三元电池逐渐登上舞台。

关键性转折发生在2017年，在这一年，补贴新政首次将能量密度作为考核指标。

对于能量密度低于90wh/kg的车型不再补贴，90-120wh/kg的车型补贴系数为1倍，120wh/kg以上的车型补贴倍数为1.1倍。

之后政策不断提高被补贴的电池标准，至2020年125wh/kg以下的车型无补贴，160wh/kg以上的车型补贴倍数为1倍。

正是财政补贴对能量密度的要求不断提高，促使三元电池装机量占比从2016年的23.5％提升至2020年的64.1％。

可2021年的情况再度发生改变，磷酸铁锂出货量反超三元。其背后原因有两层，其一是CTP 、刀片电池等技术的开发使得磷酸铁锂的能量密度大幅提升。

其二是新能源赛道的高企，促使上游资源价格暴增。除了锂价的暴涨外，三元电池使用了稀缺且价格高昂的钴、镍，使得成本大幅高于磷酸铁锂。

双重因素符合降本增效的第一性原则，再加上锂电池补贴退坡，车企间竞争加剧等外生变量，导致今年铁锂迎来大爆发，出货量超过三元电池。

这种变化同样影响到磷酸铁锂和三元电池的核心原材料碳酸锂和氢氧化锂上。

最明显不过的变化在于价格，在需求景气的前提下，二者价格大幅飙升。

根据上海有色数据显示，3月7日，碳酸锂价格上涨至49.7万/吨，氢氧化锂价格上升至45.95万/吨，而二者的2021年初价格还不足10万/吨，仅一年时间，涨幅接近4倍。

通过对于二者的价格走势的进一步观察，还可以得出这一结论：过去碳酸锂和氢氧化锂的价格一直处于交替领先的局面。2021年，在磷酸铁锂电池需求大幅上升的背景下，碳酸锂相对氢氧化锂出现了明显的溢价。

需求高企价格上升的逻辑看似理所当然，但当我们深入到制造环节，却可以探索到深藏在价格冰山之下的更多因素。

3、冰山之下

氢氧化锂和碳酸锂类似，都是锂的化合物，是生产正极材料的锂源，处于锂产业链的中游冶炼加工环节。

目前碳酸锂主要用在生产磷酸铁锂和三元材料中的中低镍正极材料上（NCM 111、523以及部分622），而氢氧化锂主要用于生产三元材料中的高镍正极材料（部分 NCM622，全部的NCM811、90505以及NCA）。

可能很多朋友会进一步发出疑问，为什么碳酸锂不能用在高镍正极材料呢？

在将锂盐与三元前驱体颗粒混合烧结时，需要锂盐呈熔融液态。液体的优异流动性可以使锂盐与三元前驱体颗粒均匀混合，从而使烧结出的正极材料具有较为优异的电化学性能。

然而，高镍三元材料的烧结温度不宜过高。无水氢氧化锂的熔点约为 462℃，单水氢氧化锂的熔点约为 470℃，而碳酸锂的熔点高达 723℃。

显而易见，氢氧化锂熔点和三元材料的烧结温度更加匹配，而碳酸锂则熔点过高。生产条件要求高镍三元材料只能使用氢氧化锂作为锂源。


除了下游的应用外，碳酸锂和氢氧化锂的生产过程同样存在着千丝万缕的联系。


生产碳酸锂目前被广泛应用的工业方法是硫酸法，通过硫酸与锂辉石反应得到硫酸锂，在硫酸锂溶液中加入碳酸钠即可得到碳酸锂，加入氢氧化钙或氢氧化钠生产出氢氧化锂。


氢氧化锂还可通过采用一步苛化法生产氢氧化锂。


赣锋锂业（ 002460.SZ）和天齐锂业（ 002466.SZ）均采用硫酸锂苛化法。此方法具备成本低、工艺成熟、生产流程短、能耗低、物料流通量小等优点，是全球生产氢氧化锂的主流工艺。


生产碳酸锂和氢氧化锂的原材料同样都是以锂矿石为主，辅料为硫酸、纯碱等。


（盐湖提锂方面：制备锂盐主要采用太阳池法，先生产出粗制碳酸锂，然后苛化制备氢氧化锂，此工艺相对比较成熟，但是需要较高的资源禀赋，盐湖中高浓度的锂离子和低浓度的镁元素。）


据业内人士测算，生产一吨碳酸锂需要8吨6％品位的锂辉石、1.7吨纯碱、2.4吨硫酸、7.2吨动力煤、3000KWh电力，折旧和人工分别为6000元/吨和350元/吨。


而生产一吨氢氧化锂需要7吨 6％品位的锂辉石、0.1吨纯碱、2.05吨硫酸、1.33吨烧碱、0.87吨碳酸钙、2.6吨动力煤、3067.4KWh 电力，折旧和人工分别为6000元/吨和350元/吨。


从成本构成可以看出二者在锂辉石用量上存在差别，而锂辉石在三元电池和磷酸铁锂电池的成本超过了80％。


锂矿的成本受制于供给方。一方面，由于疫情影响，海外开工率受到较大影响，运费、人工等综合因素使得锂矿供不应求，成本因素带动价格上升。


另一方面，新能源汽车的火热使得锂矿需求高企，各路资本的疯狂追逐进一步推升了锂矿价格。


因此，供给不足，需求扩张的双重因素导致锂矿价格上涨。同时带动碳酸锂、氢氧化锂价格同步上涨，对锂矿的用量不同导致二者价格出现偏差。


现阶段来看，成本占据优势的碳酸锂更被市场所接受。然而，短暂的市场格局交替变更并不意味着长期格局的形成。


一直以来，锂电池最被诟病的就是续航短、电池空间及重量过大，所以提升能量密度是行业发展的首要地位。


按照国家2020年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，2025我国纯电动汽车动力电池的能量密度年目标为400Wh/kg，2030年目标为500Wh/kg。


目前国内的三元锂电池能量密度可达200Wh/kg以上，而磷酸铁锂电池能量密度上限约为180Wh/kg。


即便铁锂即便未来存在技术突破，但本身材料还是成为限制其能量密度的天花板。 短期内，二者的关系相辅相成。 在未来，三元正极材料无疑更加适合电池高能量密度的需求。


4、冰山之下，还有冰川


通过对氢氧化锂的市场研究发现，市场的竞争格局呈现出头部企业份额集中的现象。2020年赣锋锂业、雅保、雅化锂业三者的市占率达到70％。


从国内产能布局来看，现有氢氧化锂产能15.28万吨，到2025年大概在36.78万吨，比起其他产业链环节动辄3倍、5倍的产能布局，4年1.4倍的氢氧化锂算是温和式的产能扩张了。


根据各厂商产能扩张计划可以看出2022和2023年为产能集中释放年份。以新能源车的渗透率为基数，测算2024、2025年氢氧化锂需求增量显著大于供给增量，且2025年氢氧化锂冶炼产能将会出现明显缺口。


决定氢氧化锂产业格局还是在于掌握锂资源量的大小，从众多竞争对手来看，赣锋锂业自不必多说，在国内的锂资源储备上首屈一指。


此外，具备银河锂业优先购买权、亚洲最大锂辉石矿李家沟采矿权的雅化集团；进入宁德时代供应链体系并通过天宜锂业绑定澳洲锂辉石的天华超净。老牌对手天齐锂业、新晋势力威华股份都存在着一定的竞争力。


然而，若未来产能如期放量的话，必然导致竞争加剧，同质化产品竞争的结局必然是价格战。差异化产品显然是解决的方法之一，那么，氢氧化锂技术路径中是否存在？


这个答案是肯定的，微粉、无水氢氧化锂技术提供了差异化的产品，对未来行业格局影响极深。