「前驱体」前驱体生产工艺

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三元前驱体：连通有色和锂电材料的桥梁

三元前驱体是制备三元正极材料的前端原料，以镍钴锰（铝）氢氧化物 NixCoyMn(1-x-y)(OH)2 为主， 简称 NCM 系列或 NCA。NCM 系列前驱体的制备以镍盐、钴盐、锰盐为原料，NCA 前驱体则以镍盐、钴盐、氢氧化铝为原料，在氨水和碱溶液中发生盐碱中和反应，得到镍钴锰（铝）氢氧化物沉淀。

三元前驱体与锂盐进行火法固相反应，经过高位烧结得到三元正极成品。对于锂源，高镍三元材料一般选择氢氧化锂，比如 NCM811 和 NCA，其它使用碳酸锂。前驱体反应与正极反应方程式如图1。其中，NCM 系列镍钴锰的比例(x:y:1-x-y)根据实际需要进行调整，从而延伸出多个 N 型号。不同镍含量的三元正极材料需严格对应相应的配比前驱体生产，以元素摩尔比为标准进行区分，常见型号有 NCM523、622、811 型以及 NCA 型等。

三元前驱体是制备三元正极的关键材料，是链接上游有色金属（硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰及前端冶炼提纯环节等）和下游锂电材料的关键环节；三元前驱体终端应用在新能源汽车、储能、电动工具和 3C 电子产品用锂电池上。前驱体的性能直接决定了三元正极材料的粒径、元素配比、杂质含量等主要理化性能，从而影响锂电池的一致性、能量密度、循环寿命等核心电化学性能。从三元前驱体所在产业链传导分布来看，根据摩尔比，我们计算出 1GWh 三元动力电池对常用型号的 NCM 正极及前驱体的需求量，进而倒推计算对镍钴锰金属盐的需求量。

三元前驱体是高度定制化的标准品，产品品质考量指标一致。三元前驱体呈黑灰色颗粒状，具有成本低廉，比容量高，充放电电压高，循环性能好，安全性好等特点。三元前驱体工艺复杂，各家产品工艺参数有别，但客户考量产品品质的指标依据相同，关注的性能指标主要有：总金属含量、杂质含量（磁性异物是重点）、水分含量、PH 值、粒径分布、振实密度、比表面积、形貌等。而在制作过程中，盐碱浓度、反应温度、PH 值等核心工艺参数会影响前驱体成品的性能，这些性能指标会影响三元材料成品的理化性能，进而对锂电池的电化学性能产生影响。

行业格局和盈利趋势分析

市场参与者：三类玩家共享三元前驱体成长盛宴

作为发展前景向好的环节，三元前驱体行业吸引力很多企业进入。目前从事前驱体业务的公司超过20 家，根据业务性质，我们将其划分为三类：

聚焦三元前驱体的企业：在三元材料产业链中仅从事三元前驱体这一个环节，如中伟新能源；

垂直一体化布局的上游钴镍行业企业：在从事三元前驱体业务的同时，具备上游钴镍锰等盐的冶炼能力或具有上游钴镍锰资源的开采，如格林美、华友钴业等；

自用或研发的三元正极企业：主营业务为三元正极，拥有少量前驱体产能，该产能以自用或用于研发，少量用于对外销售，如容百科技、厦门钨业等。

根据不完全统计，2019 年底，我国 20 家三元前驱体企业总产能达到 53.8 万吨，头部企业占据了大部分的产能份额，top5 产能占比 59%，top10 产能占比达到 84%。从企业分类看，一体化企业占据了主要的产能分布，达到 28 万吨，占比 53%；正极企业 11.25 万吨，占比 22%；聚焦前驱体的企业产能 14.5 万吨，占比 25%。

供需判断：短期产能过剩，远期匹配需求

中国领衔，全球掀起汽车电动化浪潮

作为新能源汽车产业链中的核心环节，我们认为三元前驱体行业将跟随大行业共同成长。当前，新能源汽车已经成为全球各主流国家和主流汽车集团大力推广的车型，我国发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》(征求意见稿)表示，2025 年新能源汽车渗透率将达到 25%，由此测算得届时新能源汽车销量将达到 600 万辆，复合增速 30.66%。同时意见稿指出预计到 2035 年，国内公共领域用车将实现全面电动化。当前时点看，特斯拉的鲶鱼效应在全球范围内开始体现，叠加传统车企碳排放压力，2020 年将成为全球汽车领域全力转向电动化的元年。基于主流汽车集团在电动化领域的规划，我们对新能源汽车行业未来 10 年的发展势头维持乐观判断，预计 2025 年，全球新能源汽车销量有望达到 1330 万辆。

路线之争：三元仍是主流，前驱体需求空间广阔

近期特斯拉无钴电池搅动了新能源汽车市场，对三元产业链产生恐慌预期。而产业早在 2018 年钴价处于高位时期就开始研究去钴化或无钴化。从高校实验室，到企业研究中心，寻找钴的替代一直在进行。目前技术路径分为两种，一种是镍钴锰三元体系直接去掉钴，即 LiNixMn1-xO2 二元体系； 另一种是用廉价元素（M）替代钴，M 必须是同族元素或者性质相似，比如铁（Fe）、镁（Mn） 等。前者在三元电池发明初期就有研究，但因倍率性能差、循环稳定性差、高压循环稳定性差、阳离子混排、表面残锂等一系列问题而未得到商业化应用。而后者以特斯拉、蜂巢能源为主，预计两家均在今年二季度发布首款无钴产品，具体性能仍待确认。

我们认为一种新型电池，尤其是全新材料体系，从推出到能够成熟的进行商业化应用，需要很长的时间，中间需要考量的因素无外乎成本较当前体系能降多少，性能较当前电池提升多少号，以及安全性能否过关。从目前了解的情况看，NiFeMn 或 NiMgMn 如果成本下降带来的是性能大幅缩水， 则不如直接改用磷酸铁锂电池。我们预计在未来 5 年内，三元为主，铁锂为辅的技术路径在新能源汽车中仍是主流。中高端车型以三元动力电池为主，低端车型则倾向于搭配磷酸铁锂电池。

新能源汽车拉动，2025 年三元前驱体需求规模高达 160 万吨

从需求端来看，随着新能源汽车快速渗透，动力电池装机规模持续增长对三元前驱体材料形成强大的需求支撑。此外，电动工具、轻型动力、3C 和海外储能领域也对三元材料有一定的需求。

我们对动力电池市场归母和相应的前驱体需求做详细预测：

国内方面，2019 年新能源汽车销量 120.6 万辆，其中搭载三元电池 40.5GWh，对三元前驱体理论消耗量约 7.91 万吨；预计 2020 年三元电池装车量为 59.28GWh，对应前驱体需求约 11.37 万吨，2025 三元电池装车量为 286.1GWh，对应前驱体需求接近 41 万吨。

全球动力电池需求方面，2019 年全球销售 221 万辆新能源汽车，动力装机量 116.6GWh，其中三元电池约 88.25GWh，对三元前驱体需求量约为 20.72 万吨，预计 2020 年三元动力电池装机量122.43GWh，对前驱体需求量提升至 28.75 万吨；2025 年，三元动力电池装机量 655.71GWh， 对三元前驱体需求接近 154 万吨。

产能在过剩中持续走高，远期产能大于实际需求

三元前驱体作为高度定制化产品，其下游需求决定了当年供给，由于产品指标和订单更新速度较快， 所以没有严格意义上的库存，因此，在三元前驱体行业一般不讨论供需平衡，而是聚焦于产能利用率的提升和与下游需求的匹配。

目前，三元前驱体行业处于名义产能过剩、高端产能不足的状态。截止 2019 年底，我国 19 家三元前驱体企业合计产能达到 53.34 万吨，根据鑫椤资讯统计，2019 年三元前驱体总产量约为 27.8 万吨，同比增长 24.6%，产能利用率降到 52%，2018 年产能利用率为 66%。同时企业纷纷瞄准远期目标，大规模扩产仍在持续，新增产能主要集中在头部企业，如格林美、优美科、华友钴业等远期规划总产能均超 20 万吨，我们预计 19 家前驱体企业远期总产能将超 150 万吨。从近 2 年看， 行业扩产速度超过需求增速，但考虑开工率水平和加工费用持续下行，实际投产量可能低于该值， 产能释放或有推迟。

基于主流厂商对远期产能规划，对比需求端变化，我们认为 2020-2024 年，三元前驱体仍将持续处于产能过剩的状态，而未来随着汽车电动化持续进行，会有更多新增产能投产，因此我们认为在产业足够成熟前，产能的过剩状态将持续保持。产能过剩状态下，产业内基于成本加成的锁单或锁价的商业模式导致三元前驱体难有超额溢价，决定价格的主要因素来自原材料价格波动和下游价格传导，而非由三元前驱体的供需关系决定。

高镍趋势明显，NCM811 份额有望提升

材料端在 2016 年就完成高镍 811 材料的开发量产，但由于下游安全问题未能解决，以及高镍材料价格高等原因，在汽车动力领域并未能大批量应用。2019 年以来，已经有多款乘用车宣布搭载NCM811 电池，安全问题一旦解决，高镍势必将快速放量。从 2019 年 7 月起，高镍 811 电池在乘用车中装机量份额大幅提升，下半年基本维持在 20%左右，全年 NCM811 电池占乘用车装机量的 11.89%，占全部动力电池装机量的 8%。根据高工锂电数据，2019 年我国三元材料出货仍以 5 系（含数码 523、数码 55 系、单晶 523、单晶 5515 系、单晶 5512 系等）三元产品为主，占比65%；其次为 6 系产品，占比接近 20%，811&NCA 占比达到 12%。我们预计 2020-2022 年，高镍 811 的比例将进一步提升为 15%，20%和 25%。

价格分析：受原材料价格波动影响大，未来三年小幅走高

成本加成模式下，前驱体价格跟随钴盐镍盐波动

三元前驱体定价模式为成本加成，即原材料+加工费+合理利润，成本由投入原材料成本（各金属盐、碱、氨水、纯水等）和加工费（设备折旧、能源消耗、职工薪酬等）两大部分构成，其中主要原材料（硫酸钴、硫酸镍和硫酸锰）占成本的 85%，辅助材料占比 10%，加工费用合计占比 5%。在定价方面，参考海外 MB 钴报价、硫酸镍报价，并结合前驱体中钴镍含量来确定三元前驱体价格。在这种定价体系下，无论钴镍价格如何波动，前驱体环节都可以获得稳定的加工费用，但随着下游电池和正极材料降价压力逐渐增大，前驱体环节的加工费也在持续压缩，企业可以通过在价格波动期合理调节库存水平，寻求原材料自供等方式获得超额利润。

以盈利能力作为划分标准，行业内企业可分为低毛利率和高毛利率两类。当前 NCM523 价格 8.85 万元/吨，毛利率约为 10.34%，属于低毛利率企业，即全部外购硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰，生产前驱体产品，如聚焦前驱体环节的湖南中伟、丰元股份等以及正极企业的容百科技、河南科隆等；而上下游一体化企业由于具有前端金属盐加工能力，通过购买或自供低成本钴、镍原料，从而可获得20%左右的毛利率，如格林美、华友钴业、道氏技术。

以当前原材料价格水平：硫酸钴 5.55 万/吨；硫酸镍 2. 5 万/吨；硫酸锰 0.63 万/吨；氢氧化铝价格0.456 万/吨计算，硫酸钴和硫酸镍成本占前驱体总成本 80%以上，其中 NCM622 系列占比最高， 达到 90%，说明前驱体的成本和价格波动方向将随钴盐、镍盐价格一致影响。从 NCM111 到NCM811，随着镍份额上升，钴比例下降，两者的成本占比也发生了转变，硫酸钴成本占比从 61% 下降到 19%；硫酸镍成本占比从 26%提升到 63%。

由于钴价格波动大，三元前驱体价格走势与硫酸钴基本一致，从 2018 年 3 月至 2019 年底，钴价格从最高点的 68 万元/吨跌至 25 万元/吨，前驱体价格随之下跌 45%，这里体现了当前定价体系下，三元前驱体高波动性的特征。我们认为未来前驱体价格波动性将趋小，主要在于前驱体产品结构的变化，从低镍为主向高镍为主转移，硫酸镍成本占比将大幅提升，而硫酸镍价格波动性远远小于硫酸钴。

钴金属供需反转，前驱体价格走高，高镍加工费回落

在钴价格低迷情况下，嘉能可调控全球钴供给，通过暂停 Mutanda，缩减 KCC 产出，叠加小产能推迟投产和手采矿产量减半，我们认为钴供需过剩情况将出现实质性反转，预计 2020-2022 年钴表观供需表将出现 1.04 万吨、1.03 万吨和 0.76 万吨供给缺口，从而实现钴库存从上游向下游转移。钴价格将在库存转移过程中持续回升，短期受全球疫情扩散影响，需求不及预期，会短暂影响钴价格，预计 2020-2022 年钴价格分别为 30/33/35 万元/吨。我们认为在经历新冠病毒疫情影响的小幅震荡后，三元前驱体价格将在钴价格带领下进入上行阶段。

随着钴价格触底回升，NCM523 和NCM622 前驱体价格分别较2019 年最低点上涨了24%和22%，我们预计 2020-2022 年前驱体价格将出现不同程度的回升，其中 NCM523的价格预计分别为9.14 万元/吨，NCM622 价格分别为 10.00 万元/吨。而高镍 811 和NCA 前驱体由于加工成本高，享受高额溢价，单吨加工费用在2 万元以上，随着高镍工艺成熟和规模扩大，我们认为高镍前驱体价格将持续下降，加工费回归到合理区间。

由于外购原材料企业为整体市场设立了价格参考标准，在此标准上，自供原材料企业将获得高于行业平均水平的加工费用。我们设置了两种极限情景作为对比，一种是完全外购原材料进行前驱体生产；另外一种是完全自供原材料，由于后者的加工费中涵盖了前端利润，所有型号的前驱体单吨加工费用均较前者高出很多，如 NCM523 型前驱体，前者加工费仅 0.75 万元/吨，而后者加工费高达 2.06 万元/吨。由于目前市场上并没有企业可以完全自供原材料，且前者目前也开始着手布局原材料环节来降低生产成本，我们认为未来 NCM523 前驱体的加工费平均值将落在 0.75-2.06 万元之间。

竞争格局：集中度维持高位，一体化企业成本取胜

相较于三元正极行业而言，三元前驱体行业集中度更高，格局更好。2017-2019 年，top10 份额由81%提升至87%；top5 份额由58%提升至64%。而同期三元正极环节TOP5 的市场份额仅从46.4%提升至 54%。前驱体环节市场集中度的提升主要来自头部企业和自产原材料的一体化企业凭借规模和成本优势，迅速抢占下游主流客户。过去两年时间，一体化企业的市场份额由 40%提升到47.6%，并有持续提升的趋势，主要得益于一体化企业明显的成本优势和可控的原材料资源保障。其中格林美、湖南中伟和邦普循环 2019 年产量超越优美科长信，成为国内前三甲，格林美 2019年产量在 5-6 万吨之间，预计 5.8 万吨；湖南中伟产量在 4-5 万吨之间，预计 4.5 万吨；邦普产量在 3-4 万吨之间，预计在 3.5 万吨左右，其产量的提升意味着宁德时代采购格林美的量有所下滑。

我们认为行业竞争格局仍将维持现有局面，头部企业是未来大规模扩产的主力，多家规划了高达 20万吨的前驱体产能。从 2019 年产量分布上看，未来多个企业有望步入 5 万吨超大规模产销量行列，市场集中度将持续提升，预计 2022 年 top10 份额提升至 88%以上，top3 份额提升至 50%以上。在大规模扩产的背景下，行业竞争格局变化的核心在于能否掌握成本和客户优势，一体化企业在成本方面优势明显，头部企业在客户方面优势明显，因此有头部和一体化双重优势加身的企业竞争优势将有效放大，从而维持强者恒强的局面。

上下游一体化企业由于具备上游原材料资源，钴镍盐的冶炼环节利润也可以算到前驱体中，在成本方面拥有绝对优势，如华友钴业、道氏技术，在拥有上游钴矿资源和钴盐冶炼产能的情况下，2018 年前驱体毛利率均达到 20%以上；如格林美硫酸钴完全自供，硫酸镍部分自供，2019H1 锂电材料业务毛利率高达 22.97%。而外购原材料生产前驱体的企业，如容百科技，同期毛利率仅 0.63%， 与前类企业差距较大。随着前驱体价格下滑以及高镍前驱体占比提升，更多企业开始加紧布局上游钴镍原材料，来降低生产成本。但目前格林美、华友钴业和道氏技术等一体化企业在钴镍资源的布局上已经处于领先优势，其他企业难以追赶，通过直接购买上游钴原料，寻找冶炼企业代加工成为主要的降本方式。

在客户方面，当前全球已经形成五大锂电产业链，占据全球动力电池装机量 75%的市场份额，并有持续提升的趋势。出于对上游钴镍战略资源的供给保障的考虑，一体化企业更受大客户青睐，已经广泛渗透到全球五大锂电产业链供应体系，并随下游客户共同成长，比如格林美深度绑定 CATL 和三星 SDI，并有望进入松下供应体系；华友钴业深度绑定 LGC，同时也进入特斯拉和三星 SDI 的储能供应体系。大客户供应链一旦认证通过，短期内很难改变，同时主供的份额也能得到客户保障，这无疑给后部企业逆袭设置了较大的障碍。

盈利展望：产品结构高镍化丰厚行业盈利水平

2019 年我国三元前驱体产量 27.8 万吨，同比增长 31%。根据各型号产量结构和全年均价测算，总产值约为 230 亿元，同比下滑 6.3%，产值下滑主要是三元前驱体价格较 2018 年大幅下跌，如NCM111 型号价格下滑约 40%；NMC523 型下滑 30%，NCM622 型下滑 29%。未来三年，三元前驱体价格企稳，预计产值规模稳定上升，同时三元前驱体结构将持续升级，高镍占比提升有望带动行业产值规模超额增长。我们预计 2020-2022 年三元前驱体行业产值规模分别达到 319.61 亿元、420.31 亿元和 529 亿元，同比增长 38.68%、31.51%和 25.86%。

上文我们预计高镍份额将从由于高镍 811 产品份额占比分别为 15%、20%和 25%，高镍 811 产品加工利润远高于成熟的 5 系和 6 系，将带动行业整体盈利水平提升。其次，一体化企业的份额也将小幅提升，助力行业盈利水平走高。我们预计 2020-2022 年三元前驱体行业平均毛利率水平分别达到 15.84%、16.59%和 17.32%。

投资建议：看好上下游一体化企业市场份额提升

我们认为产业链降本仍是未来数年的主要目标，整个 2018-2019 年，三元电池产业链成本快速下降的来源是钴锂价格迅速下滑到历史底部区间，但随着供给层面持续缩量以及未来新能源汽车需求预期释放，钴原料涨价预期更加明确，三元材料环节面临上游涨价和下游压价的双重压力。从传导机制来看，这种压力也主要集中在三元正极和前驱体环节，近两年三元正极加工费持续下降，毛利率降至 10-15%区间。由于 2019 年钴金属单边下跌，前驱体行业无一幸免，对比 2019 年 H1 数据，一体化企业在应对价格波动，稳定盈利方面优势更加明显，随着原材料价格结束单边下跌行情， 一体化企业的盈利也将快速恢复。我们看好一体化企业在行业竞争中持续扩大领先优势，并取得超过行业平均的盈利水平。重点推荐华友钴业和格林美，另外建议关注道氏技术（佳纳能源）。

格林美：进阶的前驱体巨头，双高镍技术路线发展

格林美是锂电材料龙头企业，在当前三元前驱体国内中市场份额排名第一。公司锂电材料业务产品涵盖四氧化三钴、钴酸锂、三元前驱体和正极材料，其中三元前驱体 2019 年底产能达到 10 万吨，全年出货量接近 6 万吨，在国内蝉联市场冠军，在全球仅次于优美科。

公司海外客户占比过半，LGC 和 ECOPRO BM 有望提升公司业绩弹性。格林美下游客户资源优质，主流供应三星 SDI、ECOPRO、CATL、LGC，其中海外客户销售占比过半，是国内首家向海外大量输出产能的企业。公司 2019 年 12 月，公司正式接到 LGC 下达的新能源动力电池用高镍三元前驱体产品批量采购订单，标志着公司开始全面向 LG 化学供应三元前驱体产品。2020 年 2 月3 日，公司与韩国正极材料厂商 ECOPRO BM 签订了 10 万吨级别 8 系/9 系超高镍采购协议，预示着公司 NCM 超高镍产品正式打入海外市场，叠加此前给 ECOPRO 供应的 NCA 前驱体，公司双高镍技术路线有望打造超强竞争力。面对 2019 年持续下滑的钴镍锂原料和三元前驱体产品，公司在 19 年上半年依然取得了 22.97%的毛利率，与去年同期持平，体现了公司强大的抗行业波动能力。

华友钴业：钴龙头再度起航，剑指前驱体行业龙头

华友钴业是钴产品行业龙头企业，2015 年起拓展至三元材料领域，公司通过自建、收购、产业基金培育及合资绑定等方式，快速布局三元材料产能，客户端先后进入三星 SDI、LGC 、宁德时代等国际知名企业供应链，2015-2019 年前驱体市占率从 0.7%提升至 6.5%。随着三元前驱体产销规模放量，盈利水平也快速提升，2018 年前驱体业务毛利率高达 21.92%。受钴价持续下跌影响， 2019 年上半年公司以消化高价钴库存为主，前驱体毛利率大幅下滑至 6.72%。我们预计随着 2020 年钴价回升，公司前驱体业务毛利率迅速恢复。

道氏技术：并表佳纳能源，三元前驱体厚积薄发

公司上市前为陶瓷墨水龙头，上市后布局新能源材料领域，通过并购佳纳能源、青岛昊鑫，投建江西锂云母提锂，切入锂电材料；通过收购 MJM，打通钴金属到三元前驱体产业链。2018 年佳纳能源全部并表，三元前驱体营收占比提升至 30%，预计 2019 年全年营收规模占比稳定在近 30%左右。受益于公司“手采矿→钴精矿→硫酸钴→前驱体”全链条一体化的业务布局，公司 2018 年三元前驱体毛利率高达23.21%，全行业第一。2019 年上半年，受钴价下行影响，毛利率降至10.54%，仅次于格林美。

截至 2019 年底，佳纳能源三元前驱体产能为 2.2 万吨/年，2020 年规划产能为 4.2 万吨/年，未来规划了总计 15 万吨的产能，拥有生产 NCM523，NCM622，NCM811 等多种型号前驱体的能力， 质量稳定性较高。未来随着规划产能的逐步释放，预计公司三元前驱体业务占比和前驱体环节市占率将会进一步提升。

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（报告来源：东方证券）

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