[Table_MainInfo] 行业研究 / 有色金属 行业专题报告 证券研究报告 2016 年 09 月 14 日 [Table_InvestInfo] 投资评级增持维持 市场表现 [Table_QuoteInfo] 4838.98 4335.79 3832.60 3329.41 2826.23 有色金属 2323.04 2015/9 2015/12 2016/3 2016/6 资料来源 : 海通证券研究所 海通综指 相关研究 [Table_ReportInfo] 中国 8 月份进口未锻造的铜及铜材同比增加 17.4% 2016.09.13 加息预期反复, 捋清核心逻辑 2016.09.11 新能源产业链系列 5: 特斯拉电机路径选择 2016.09.11 [Table_AuthorInfo] 分析师 : 施毅 Tel:(021)23219480 Email:sy8486@htsec.com 证书 :S0850512070008 分析师 : 田源 Tel:(021)23214119 Email:ty10235@htsec.com 证书 :S0850515070001 分析师 : 钟奇 Tel:(021)23219962 Email:zq8487@htsec.com 证书 :S0850513110001 新能源产业链系列 7: 上游原料用量解析 [Table_Summary] 投资要点 : 碳酸锂 : 新能源汽车最关键的三个部件为动力电源 电机和动力转化装置, 而动力电源又被称为新能源汽车的 心脏 虽然现在市场上动力电源种类繁多, 但是锂电池由于其体积小 质量轻 循环寿命长 无污染等优点逐渐在新能源汽车动力电源领域胜出 以特斯拉为例, 一辆新能源汽车用动力锂电池的碳酸锂用量大约在 50-70 千克, 如果按照 50 万辆新能源汽车计算, 对应动力电源用碳酸锂的需求量将会达到 3 万吨的水平 钴 : 三元正极材料中的三元指 钴 镍 和 锰 元素, 钴酸锂电池的正极材料是钴酸锂 LiCoO2, 三元材料则是镍钴锰酸锂 Li(NiCoMn)O2 我国当前三元电池产品以 333 型为主 2015 上半年, 我国主流电动车型中, 约 50% 采用了三元锂电池 单车消耗量在 5-12 公斤水平 镍 : 三元锂电池的正极材料钴镍锰酸锂同样少不了镍元素, 由于镍元素与钴元素原子量相当 ( 镍元素为 58.69, 钴元素为 58.93), 因此, 根据钴镍在不同电池型号分子式中的占比, 可以匡算出一辆三元汽车所需要的镍约为 12-14 千克 镍在新能源汽车中的另一大应用领域是镍氢电池, 镍氢电池主要应用在混合动力汽车 (HEV) 和消费类电器产品两大领域, 在 HEV 领域占据 90% 以上的应用份额 电动车时代网数据显示, 镍氢电池中, 镍含量占 55%, 以丰田普锐斯为例, 一辆混合动力汽车的镍用量大约为 8.5 千克 石墨 : 自动力电池市场爆发以来, 相比于其他关键材料而言, 负极材料价格相对稳定, 技术路线以石墨类为主, 不存在很大的争议 目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主, 两者性能有着各自的优缺点, 应用领域也有所不同 中国电池网数据显示, 以动力锂电池为例, 一辆新能源汽车大约需要 40 千克负极材料, 假设年产 50 万辆新能源汽车, 其中纯电动车占比 75% 匡算, 石墨负极材料需求量大约在 1.5 万吨的水平 稀土 : 镍氢动力电池为稀土储氢合金主要应用领域, 全球稀土储氢合金 95% 由中国和日本供应, 中国储氢合金产量超过全球总产量的 70% 电动车时代网数据显示, 镍氢电池中, 稀土占 32.2%, 而稀土元素中镧为 20.2%, 铈占 8%, 钕占 3%, 镨占 1%, 均为中国富有的轻稀土 全国稀土信息网数据显示, 一辆混合动力汽车的储氢合金需求量大约在 10 千克, 而一般情况下, 混合稀土金属用量按储氢合金用量的 30% 计算, 即每辆消耗稀土约 3 千克 在电机方面, 混合动力汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量为 1-3kg/ 辆, 纯电动汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量约 5-10kg/ 辆 风险提示 : 新能源汽车需求不及预期 产业政策风险
2 目录 投资要点... 5 1. 碳酸锂 : 动力锂电池的核心原料... 6 2. 钴 : 三元材料不可或缺的一员... 7 3. 镍 : 三元锂电池和镍氢电池的重要的原料... 8 4. 石墨 : 动力电池负极材料的首选... 9 5. 稀土 : 用于储氢合金和永磁电机... 10 6. 风险提示... 11
3 图目录 图 1 特斯拉和松下联合开发的锂电池模块... 6 图 2 单体锂电池内部结构图... 6 图 3 三元锂电池 VS 磷酸锂电池... 7 图 4 混合动力汽车... 8 图 5 串联式混合动力结构... 8 图 6 锂电池主要负极材料市场占比... 10 图 7 石墨烯或成特斯拉电池理想候选材料... 10 图 8 石墨烯特有的单层原子厚度的晶体结构... 10 图 9 中国储氢合金产量全球占比... 11 图 10 镍氢电池各金属成分占比... 11 图 11 稀土永磁电机外观... 11 图 12 稀土永磁电机内部结构... 11
4 表目录 表 1 新能源汽车中碳酸锂 钴 镍 石墨和稀土等用量的弹性表... 5 表 2 锂电池主要组成材料... 6 表 3 不同种类三元材料的钴含量与性能... 7 表 4 2015-2017 年我国新能源汽车行业对钴的需求及预测... 8 表 5 2015 年我国纯电动汽车和混合动力汽车市场结构 ( 单位 : 万辆 )... 9 表 6 2015-2017 年我国新能源汽车行业对镍的需求及预测... 9 表 7 天然石墨电极与人造石墨电极比较... 9
5 投资要点 2015 年可谓新能源汽车爆发的元年, 全年产量 37.90 万辆 工信部表示,2016 年新能源汽车产销量有望翻一番, 按照 2016 年的产量 50 万辆, 而 2017 年 100 万辆进行假设统计 据此可以匡算得出新能源汽车对有色金属及新材料的需求变化 表 1 新能源汽车中碳酸锂 钴 镍 石墨和稀土等用量的弹性表 金属及材料应用部件单车用量 /kg 2015 年需求量 /t 2016E/t 2017E/t 碳酸锂动力锂电池 60.00 17442.00 22500.00 45000.00 钴三元正极材料 8.22 1558.00 2074.00 4122.00 镍 三元正极材料 14.00 2653.00 3850.00 8400.00 镍氢电池 8.50 749.70 1062.50 2125.00 石墨动力锂电池负极材料 40.00 11628.00 15000.00 30000.00 稀土 镍氢电池负极材料 3.00 264.60 375.00 750.00 * 驱动电机 混合动力 2.00 176.40 250.00 500.00 纯电动 7.50 2180.25 2812.50 5625.00 储氢合金粉混合动力 3.00 264.60 375.00 750.00 资料来源 : 中国电池网, 中国汽车工业协会, 安泰科, 海通证券研究所注 1: 混合动力汽车和纯动力汽车的市场占比均 1:3 匡算, * 注 2: 假设新能源车均采用永磁驱动电机 混合动力汽车均采用永磁电机
1. 碳酸锂 : 动力锂电池的核心原料 行业研究 有色金属行业 6 新能源汽车最关键的三个部件为动力电源 电机和动力转化装置, 而动力电源又被称为新能源汽车的 心脏 虽然现在市场上动力电源种类繁多, 但是锂电池由于其体积小 质量轻 循环寿命长 无污染等优点逐渐在新能源汽车动力电源领域胜出 图 1 特斯拉和松下联合开发的锂电池模块 图 2 单体锂电池内部结构图 资料来源 : 中国储能网, 海通证券研究所 资料来源 : 中国储能网, 海通证券研究所 锂电池同普通单体电池一样, 由正极 负极 电解液和隔膜等材料构成 其中, 用到碳酸锂作为原料的主要是正极材料, 目前市场上为众多新能源汽车制造商热捧的正极材料主要有磷酸铁锂正极材料和三元里正极材料 无论是磷酸铁锂正极材料还是三元正极材料, 都离不开碳酸锂 表 2 锂电池主要组成材料 正极 负极 电解液 材料嵌锂过渡金属氧化物电位接近锂电位的可嵌入锂化合物 LiPF6 的烷基碳酸酯搭配高分子材料 实例 钴酸锂, 锰酸锂, 镍钴锰酸锂三元材料, 磷酸铁锂 人造石墨, 天然石墨, 石墨化碳材料, 石墨化中间相碳微珠和金属氧化物 乙烯碳酸酯, 丙烯碳酸酯和低粘度二乙烯碳酸酯 碳酸二甲酯等 隔膜聚烯微多孔膜聚乙烯或聚丙烯微孔膜 外壳金属钢 铝 资料来源 : 中国电池网, 海通证券研究所 2015 年以来, 随着电动汽车对续航里程要求的提高, 三元电池市场份额正逐步扩大 虽然三元动力电池的能量密度更优于磷酸铁锂动力电池, 但在现阶段, 磷酸铁锂的量产成熟度要比三元材料 多元复合材料更高
7 图 3 三元锂电池 VS 磷酸锂电池 资料来源 :EV 视界网, 海通证券研究所 中国电池网数据显示,2016 年上半年动力电池依旧延续去年分布, 出货量以磷酸铁锂电池为主, 三元锂电池为辅, 市场占比分别为 74% 和 23% 目前基本已经形成三元锂电池覆盖新能源乘用车 磷酸铁锂电池覆盖客车和专用车的市场格局 以特斯拉为例, 一辆新能源汽车用动力锂电池的碳酸锂用量大约在 50-70 千克 2. 钴 : 三元材料不可或缺的一员 三元正极材料中的三元指 钴 镍 和 锰 元素, 钴酸锂电池的正极材料是钴酸锂 LiCoO2, 三元材料则是镍钴锰酸锂 Li(NiCoMn)O2 我国当前三元电池产品以 333 型为主 2015 上半年, 我国主流电动车型中, 约 50% 采用了三元锂电池 工信部部长苗圩于 2016 年 3 月表示,2016 年新能源汽车产销量有望翻一番 结合发言, 估计 2016 年的产量可以达到 50 万辆, 而 2017 年则有望翻番, 达到 100 万辆的关口 据此可以计算得出新能源汽车对钴的需求变化 可以发现, 得益于新能源汽车产量的快速增长, 钴需求的大幅上升几成定局 表 3 不同种类三元材料的钴含量与性能 三元材料指标 333 523 622 811 NCA( 镍钴铝酸锂 ) 钴含量 20.3% 12.2% 12.1% 6.1% 9.2% 参考电容量 (mah/g) 140 150 160 170 180 1kWh 储量的钴需求 /kg 0.39 0.22 0.20 0.10 0.14 资料来源 : 新材料产业 杂志, 海通证券研究所
8 表 4 2015-2017 年我国新能源汽车行业对钴的需求及预测 项目 2015 2016E 2017E NCM333 占比 35% 25% 15% NCM333 需求量 /kwh 10.5 7.5 4.5 NCM333 的钴需求量 /kg 4.12 2.94 1.76 NCM523 占比 50% 55% 55% NCM523 需求量 /kwh 15.0 16.5 16.5 NCM523 的钴需求量 /kg 3.30 3.63 3.63 NCM622 占比 10% 10% 15% NCM622 需求量 /kwh 3.0 3.0 4.5 NCM622 的钴需求量 /kg 0.61 0.61 0.92 NCM811 占比 2.5% 5% 5% NCM811 需求量 /kwh 0.8 1.5 1.5 NCM811 的钴需求量 /kg 0.08 0.15 0.15 NCA 占比 2.5% 5% 10% NCA 需求量 /kwh 0.8 1.5 3.0 NCA 的钴需求量 /kg 0.11 0.21 0.41 每辆三元汽车所需要的钴 /kg 8.22 7.54 6.87 新能源汽车产量 / 万辆 37.90 50.00 100.00 三元汽车占比 50% 55% 60% 三元汽车产量 / 万辆 18.95 27.50 60.00 三元汽车的钴需求 /t 1558 2074 4122 资料来源 : 中国汽车工业协会, 海通证券研究所 3. 镍 : 三元锂电池和镍氢电池的重要的原料 三元锂电池的正极材料钴镍锰酸锂同样少不了镍元素, 由于镍元素与钴元素原子量相当 ( 镍元素为 58.69, 钴元素为 58.93), 因此, 根据钴镍在不同电池型号分子式中的占比, 可以匡算出一辆三元汽车所需要的镍约为 12-14 千克 图 4 混合动力汽车 图 5 串联式混合动力结构 资料来源 : 中国产业信息网, 海通证券研究所 资料来源 : 中国产业信息网, 海通证券研究所 镍在新能源汽车中的另一大应用领域是镍氢电池, 镍氢电池主要应用在混合动力汽车 (HEV) 和消费类电器产品两大领域, 在 HEV 领域占据 90% 以上的应用份额 电动车时代网数据显示, 镍氢电池中, 镍含量占 55%, 以丰田普锐斯为例, 一辆混合动力汽车的镍用量大约为 8.5 千克
9 表 5 2015 年我国纯电动汽车和混合动力汽车市场结构 ( 单位 : 万辆 ) 车型 2015 同比变动 纯电动乘用车 14.28 300% 纯电动商用车 14.79 800% 合计 29.07 458% 插电式混合动力乘用车 6.36 300% 插电式混合动力商用车 2.46 79% 合计 8.82 198% 新能源汽车总计 37.90 400% 资料来源 : 中国汽车工业协会, 海通证券研究所 中国汽车工业协会的数据显示, 我国 2015 年生产纯电动车 29.07 万辆, 插电式混合动力车 8.82 万辆 由此可知, 我国新能源汽车市场中, 纯电动车的市场份额约占 75%, 混合动力汽车的市场份额约占 25% 表 6 2015-2017 年我国新能源汽车行业对镍的需求及预测 项目 2015 2016E 2017E 新能源汽车产量 / 万辆 37.90 50.00 100.00 三元纯动力汽车占比 50% 55% 60% 三元纯动力汽车产量 / 万辆 18.95 27.50 60.00 三元纯动力汽车的镍需求 /t 2653 3850 8400 混合动力汽车占比 23.27% 25% 25% 混合动力汽车产量 / 万辆 8.82 12.50 25.00 混合动力汽车的镍需求 /t 749.70 1062.50 2125.00 新能源汽车的镍需求 /t 3402.70 4912.50 10525.00 资料来源 : 中国汽车工业协会, 海通证券研究所 4. 石墨 : 动力电池负极材料的首选 自动力电池市场爆发以来, 相比于其他关键材料而言, 负极材料价格相对稳定, 技术路线以石墨类为主, 不存在很大的争议 目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主, 两者性能有着各自的优缺点, 应用领域也有所不同 表 7 天然石墨电极与人造石墨电极比较 优点 缺点 天然石墨电极 克容量较高 工艺简单 价格便宜 吸液及循环性能差 人造石墨电极 循环及安全性能较好 工艺复杂 价格昂贵 资料来源 : 高工锂电网, 海通证券研究所 据高工产研锂电研究所 (GGII) 数据显示,2016 年第一季度中国天然石墨产量 4770 吨, 同比增长 16.3% 人造石墨出货 15160 吨, 同比增长 110.5% 受益于动力电池的强劲需求, 人造石墨出货量远高于天然石墨, 目前人造石墨用于动力电池占据优势
10 图 6 锂电池主要负极材料市场占比 资料来源 :EV 视界网, 海通证券研究所 中国电池网数据显示, 以动力锂电池为例, 一辆新能源汽车大于需要 40 千克负极材料, 用 2016 年产 50 万辆新能源汽车, 其中纯电动车占比 75% 匡算,2016 年全年的石墨负极材料需求量大约在 1.5 万吨的水平 图 7 石墨烯或成特斯拉电池理想候选材料 图 8 石墨烯特有的单层原子厚度的晶体结构 资料来源 :OFweek 电子工程网, 海通证券研究所 资料来源 :OFweek 电子工程网, 海通证券研究所 近年来石墨烯等新型负极材料的研发与应用, 开始受到业内的关注 石墨烯是一种新型材料, 是已知材料中最薄的一种 据中国行业研究网信息, 将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中, 可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能 5. 稀土 : 用于储氢合金和永磁电机 镍氢动力电池为稀土储氢合金主要应用领域, 全球稀土储氢合金 95% 由中国和日本供应, 中国储氢合金产量超过全球总产量的 70% 电动车时代网数据显示, 镍氢电池中, 稀土占 32.2%, 而稀土元素中镧为 20.2%, 铈占 8%, 钕占 3%, 镨占 1%, 均为中国富有的轻稀土
11 图 9 中国储氢合金产量全球占比 图 10 镍氢电池各金属成分占比 资料来源 : 电动车时代网, 海通证券研究所 资料来源 : 电动车时代网, 海通证券研究所 全国稀土信息网数据显示, 一辆混合动力汽车的储氢合金需求量大约在 10 千克, 而一般情况下, 混合稀土金属用量按储氢合金用量的 30% 计算, 即每辆消耗稀土约 3 千克 按 2016 年混合动力汽车 12.5 万辆的产量匡算, 大约需要 375 吨稀土金属 永磁电动机以由稀土永磁材料制成的永磁铁加工而成, 其中稀土永磁材料是将钐 钕混合稀土金属与过渡金属组成的合金, 用粉末冶金方法压型烧结, 经磁场充磁后制得的一种磁性材料, 可选用两种原料 : 一种是能量密度极大但储量稀少价格昂贵的稀土钐 - 钴, 另一种是资源广泛 加工性良好的钕铁硼 图 11 稀土永磁电机外观 图 12 稀土永磁电机内部结构 资料来源 : 百度图片, 海通证券研究所 资料来源 : 百度图片, 海通证券研究所 伴随节能汽车的高速发展, 价格低且磁性高的钕铁硼的需求正高速增长 根据安泰科统计, 每台混合动力汽车电机大约需要 5kg 高性能钕铁硼永磁材料 驱动电机作为电机行业的细分领域, 混合动力汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量为 1-3kg/ 辆, 纯电动汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量约 5-10kg/ 辆 6. 风险提示 新能源汽车需求不及预期, 产业政策风险
信息披露 分析师声明 [Table_Analysts] 施毅有色金属行业 田源 有色金属行业 钟奇 有色金属行业 行业研究 有色金属行业 12 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格, 以勤勉的职业态度, 独立 客观地出具本报告 本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息, 本人不保证该等信息的准确性或完整性 分析逻辑基于作者的职业理解, 清晰准确地反映了作者的研究观点, 结论不受任何第三方的授意或影响, 特此声明 分析师负责的股票研究范围 [Table_Stocks] 重点研究上市公司 : 中科三环, 红宇新材, 南山铝业, 西藏珠峰, 金贵银业, 云海金属, 格林美, 东旭光电, 盛和资源, 赤峰黄金, 华钰矿业, 炼石有色, 烯碳新材, 东方锆业, 正海磁材, 赣锋锂业, 长江投资, 博威合金, 宁波韵升, 云南锗业, 厦门钨业, 豫金刚石, 中金岭南, 三祥新材, 盛屯矿业, 中房股份, 云铝股份, 宝钛股份, 银河磁体, 贵研铂业, 兴业矿业, 盛达矿业, 横店东磁, 刚泰控股, 万泽股份, 德尔未来, 海亮股份, 宜安科技, 恒邦股份, 江粉磁材, 中金黄金, 紫金矿业, 中钢天源, 钢研高纳, 英洛华, 华友钴业, 金一文化, 驰宏锌锗, 天齐锂业, 金钼股份, 方大炭素, 四通新材, 闽发铝业, 中色股份, 亚太科技, 洛阳钼业, 江特电机, 山东黄金, 鸿达兴业, 建新矿业, 利源精制, 安泰科技 投资评级说明 1. 投资评级的比较标准类别评级说明 投资评级分为股票评级和行业评级买入个股相对大盘涨幅在 15% 以上 ; 以报告发布后的 6 个月内的市场表现为比较标准, 报告发布日后 6 个月内的公司股价 ( 或行业指数 ) 的涨跌幅相对同期的海通综指的涨跌幅为基准 ; 增持个股相对大盘涨幅介于 5% 与 15% 之间 ; 股票投资评级中性个股相对大盘涨幅介于 -5% 与 5% 之间 ; 减持个股相对大盘涨幅介于 -5% 与 -15% 之间 ; 卖出个股相对大盘涨幅低于 -15% 2. 投资建议的评级标准 增持 行业整体回报高于市场整体水平 5% 以上 ; 报告发布日后的 6 个月内的公司股价 ( 或行 行业整体回报介于市场整体水平 -5% 与 5% 业指数 ) 的涨跌幅相对同期的海通综指的涨 行业投资评级 中性 之间 ; 跌幅 减持 行业整体回报低于市场整体水平 5% 以下 法律声明 本报告仅供海通证券股份有限公司 ( 以下简称 本公司 ) 的客户使用 本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户 在任何情况下, 本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议 在任何情况下, 本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任 本报告所载的资料 意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断, 本报告所指的证券或投资标的的价格 价值及投资收入可能会波动 在不同时期, 本公司可发出与本报告所载资料 意见及推测不一致的报告 市场有风险, 投资需谨慎 本报告所载的信息 材料及结论只提供特定客户作参考, 不构成投资建议, 也没有考虑到个别客户特殊的投资目标 财务状况或需要 客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况 在法律许可的情况下, 海通证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易, 还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务 本报告仅向特定客户传送, 未经海通证券研究所书面授权, 本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝 复印件或复制品, 或再次分发给任何其他人, 或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用 所有本报告中使用的商标 服务标记及标记均为本公司的商标 服务标记及标记 如欲引用或转载本文内容, 务必联络海通证券研究所并获得许可, 并需注明出处为海通证券研究所, 且不得对本文进行有悖原意的引用和删改 根据中国证监会核发的经营证券业务许可, 海通证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务