天风期货：三元正极材料出货量及镍金属的需求量预测

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文 | 陈思捷，转载自天风期货研究所

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背景

近5年中国新能源汽车产销量持续高速增长，三元电池装机量占比逐年提升，带动三元材料市场需求量大幅上升。本文将从三元电池产业链及其高镍化趋势分析、未来三元正极材料出货量预测、镍金属的需求量计算三个部分展开，依照以下计算逻辑预测未来镍的需求量：

图1 本文计算逻辑

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电池产业链及三元材料高镍化趋势

电池产业链
硫酸镍的用途主要是集中在电镀工业和电池工业。其中电镀工业用量比较稳定，每年保守约5到6万吨。虽然电镀级硫酸镍下游通常用量不大，但这部分需求价格弹性小，且电镀级硫酸镍用户对品牌认知度较高，一般下游客户以采购金川、吉恩、金柯产电镀级硫酸镍为主。即使硫酸镍价格上涨，也不会挤出电镀硫酸镍的需求。

电池级硫酸镍可以制备镍钴铝氢氧化物(简称NCA)和镍钴锰氢氧化物(俗称三元前驱体, 简称NCM)。由于NCA的合成难度较高，目前市场主要被日韩等外企垄断，国内仅有少数几家企业在试产。反观NCM三元材料，主流生产商就比较多，比如国外有优美科、L&F、日亚化学等，国内有杉杉股份、当升科技、宁波金和、厦门钨业、格林美等。NCM的代表型号有NCM-523、NCM-622、NCM-811 等，其中数字523、622、811分别代表镍钴锰三种元素所占的比例。目前能够大规模商业化生产的主要有NCM-523型号下的产品。

图2 镍元素在三元锂电池中的存在形式

图3 硫酸镍产业链下游——电池产业链

图2、图3资料来源：公开资料整理

三元锂电池简介
三元锂电池是一种以镍钴元素作为正极材料，以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池。NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料由一定比例组合而成，而NCA的正极材料是由镍钴铝构成，每个字母对应的都是相关元素的化学首字母。由于这两类锂电池能量密度相对更高，还能够平衡续航和稳定性，所以成为了电动汽车电池的首选。

镍钴铝电池（NCA），对制作工艺要求高且成本高，但铝可以起到提高电池循环化学稳定性的作用，搭配在三元体系中，镍含量可以得到一定提升，从而实现更高的电池能量密度。但是镍钴铝晶体结构较镍钴锰不稳定，容易在较高温度的情况下，发生崩塌导致热失控，且pH 值过高易使单体胀气，进而引发危险。

镍钴锰电池（NCM）内的锰元素较难稳定更多的镍，导致目前镍钴锰体系能量密度稍低，所以续航表现不如镍钴铝电池。但好处是，含锰三元体系热稳定性更佳，同时镍含量比例较少，因而作为动力电池更为安全。

从能量需求看，NCA电池的确更有优势。不过，综合考虑制造工艺、成本、还有目前的技术条件，中国的电池企业当下主要还是集中在生产NCM。

图4 镍钴铝酸锂电池NCA与镍钴锰酸锂电池NCM性能对比

资料来源：公开资料整理

三元材料高镍化趋势
在NCM电池中，按照镍钴锰三者含量的不同，NCM材料可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的数字代表的是镍钴锰的比例。从行业趋势看，目前国内主流动力类正极材料是NCM523。

由于新能源汽车的政策驱动，市场对高能量密度的三元正极材料的需求增大，由于电动汽车厂家对电池续航里程要求越来越高，国内的动力电池厂商也纷纷把重点投向高镍三元方向。因为随着镍元素含量的升高，三元正极材料的比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。而另一方面，而且作为稀有金属的钴价格不断上涨，高镍体系的NCM811将成为未来重要的发展方向。

目前Tesla电池中的正极材料NCA的Ni含量已经达到了80%，日本住友最新实验甚至已超85%，而NCM中能与NCA相提并论的NCM811却远没有实现量产。由于NCA技术多被日韩企业垄断，我国技术和供应链的落后也决定了高镍化电池只能重点开发NCM。因此我国三元材料的发展路径是从NCM111到NCM523的量产，接着攻克NCM622，然后朝着NCM811发展。目前，NCM811材料技术日渐成熟，并开始逐渐释放产能，已经有多家企业入局高镍811电池，部分企业甚至已实现量产，未来NCM811的发展指日可待。

2017 年4月三部委发布《汽车产业中长期发展规划》，秉承《节能与新能源汽车产业发展规划》的精神，提出到2020年动力电池的单体比能量要达到300Wh/kg，力争实现350Wh/kg，系统比能量达到300Wh/kg。目前，主流的NCM523 可以达到160-200wh/kg，距离目标300Wh/kg还有较大差距。而NCM622和NCM811分别可以达到230wh/kg和280wh/kg，所以未来三元材料高镍化势在必行。

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三元正极材料出货量预测

新能源汽车产量预测
分别在乐观、中性、悲观三种情况的假设下进行预测，在中性情况下的新能源汽车年平均增长率为40%，乐观和悲观两种情况分别在其上下10%变化，取乐观情况下年平均增长率为50%，悲观情况下的年平均增长率为30%。

中性情况

在中性情况下，年平均增长率约为40%，根据EVTank测算，2020年中国新能源汽车产量将达到236万辆，其中乘用车150万辆，占比64%；到2022年中国新能源汽车产量或将达到367万辆（渗透率达到11%），乘用车150万辆，占比进一步提升到65%。如果根据GGII预计的2022年全球新能源汽车销量将达到600万辆，中国届时新能源汽车全球占比在61%左右。

乐观情况

在乐观情况下，年平均增长率取50%，同理3.1.1可得如下预测表：

悲观情况

在悲观情况下，年平均增长率取30%，同理3.1.1可得如下预测表：

三元正极材料出货量预测
考虑到中国新能源汽车产销量在全球新能源汽车中占据龙头位置，我们采用EVTank预测的中国新能源汽车产量增速与中国的三元动力电池出货量渗透率（三元动力电池出货量/动力电池出货量）预测出2019年至2022年全球三元正极材料出货量。

中性情况

在中性情况下，预测结果显示，到2022年全球三元正极材料出货量或达到125万吨，2018-2022年全球三元正极材料年增长率分别为45%、74%、29%、33%，据此假设乐观情况和悲观情况下的年增长率在中性情况数值上下5%左右波动。

乐观情况

由3.2.1的假设可知，乐观情况下2018-2022年全球三元正极材料年增长率分别为50%、79%、34%、38%，可得如下预测表：

悲观情况

由3.2.1的假设可知，悲观情况下2018-2022年全球三元正极材料年增长率分别为40%、69%、24%、28%，可得如下预测表：

不同三元正极材料含镍比例
在高能量密度以及降成本趋势下，高镍低钴化也是未来三元电池发展的必然路径，从下表中可以看出，622三元正极材料中含镍比例是523三元正极材料的1.2倍，811与NCA则分别是523三元正极材料的1.59倍、1.61倍。高镍化趋势下将显著带动镍金属在电池领域的消费。

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镍金属需求量计算

根据相关产业链调研结果资料，可知2020年之前NCM811难以大规模量产，2020年之后预期逐渐成为主流。

因此本文在做需求测算时，假设2018年至2022年不同三元正极材料在三元材料的占比如下表所示：

根据三元正极材料出货量预测值（中性、乐观、悲观三种情况）以及对各三元型号占比假设，可以测算出来三元正极材料对镍的需求量。

按照国内正极材料出货量占全球出货量大约65%计算，则可以初步得2019-2022年国内三元正极材料对镍金属的需求量。

中性情况
中性情况下，2019年-2022年，全球三元正极材料预计对镍金属消费量分别为15万吨、28万吨、39万吨、55万吨，到2020年动力电池领域镍消费量占比将达到10%以上（2017年全球原生镍消费约218万吨）。

如果按国内正极材料出货量占全球出货量约65%计算，则可初步得出2019-2022年国内三元正极材料对镍金属需求量分别为10万吨、19万吨、26万吨、36万吨。

乐观情况
乐观情况下，2019年-2022年，全球三元正极材料预计对镍金属消费量分别为16万吨、30万吨、43万吨、62万吨。

如果按照国内正极材料出货量占全球出货量约65%计算，则可初步得2019-2022年国内三元正极材料对镍金属需求量分别为10万吨、19万吨、28万吨、40万吨。

悲观情况
悲观情况下，2019年-2022年，全球三元正极材料预计对镍金属消费量分别为15万吨、26万吨、35万吨、47万吨。

如果按照国内正极材料出货量占全球出货量约65%计算，则可初步得2019-2022年国内三元正极材料对镍金属需求量分别为10万吨、17万吨、23万吨、30万吨。

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总结

本文分别从乐观、中性、悲观三种情况出发，预测了未来几年内全球三元正极材料对镍金属的需求量。结合相关资料和调研，给投资者提供的建议更倾向于参考中性情况下的预测结果，即2019-2022年，全球三元正极材料对镍金属需求量预计分别为15万吨、28万吨、39万吨、55万吨。

风险提示

技术革新速度难以准确判断
新能源汽车销量不及预期
预估数据存在偏差
高镍三元市场推进不及预期

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