技術(shù)變革之路任重道遠長期利好鋰、鎳需求

1、投資案件結(jié)論和投資建議投資建議：重視華友鈷業(yè)（集合鎳、前驅(qū)體、正極材料、銅、鈷的新能源中上游平臺型公司），長期角度重視有資源+ 成長的鋰行業(yè)龍頭，關(guān)注短期鈷價上漲的高彈性機會以及隔膜、電解液環(huán)節(jié)標的可能出現(xiàn)的超跌配置機會。原因及邏輯固態(tài)電池對上游金屬需求的可能影響：1、鋰需求增加，特別是金屬鋰負極的核心技術(shù)地位，且正極或采用富鋰材料，讓鋰元素扮演更加重要的角色是提升鋰電能量密度的核心思路之一；2、鎳需求有望增加，鈷需求減少，固態(tài)電池大大提高了電池的安全性，將加速三元正極高鎳化速度，長期看具有一定不確定性，需觀察鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和富鋰錳基等正極材料品質(zhì)的進一步技術(shù)路線之爭。固態(tài)電池對鋰電中游的可

2、能影響：1、正極材料，與當(dāng)前發(fā)展方向相符，加速高鎳化，未來可能采用性能更高的鎳錳酸鋰、富鋰錳基、鈷酸鋰等；2、負極材料，選用碳硅負極則符合當(dāng)前負極材料企業(yè)的布局，長期看選用金屬鋰則沖擊較大，參照蔚來汽車的最新固態(tài)電池方案，負極企業(yè)可能采用預(yù)鋰化的硅碳負極逐漸過渡到終極目標金屬鋰負極；3 、究極目標是不再需要隔膜和電解液，逼迫相應(yīng)企業(yè)緊跟趨勢實施轉(zhuǎn)型；4 、銅箔/鋁箔，沒有直接沖擊，但集流體需改善以適配高性能電極，如銅箔需三維集流體以適配金屬鋰負極，鋁箔需復(fù)合導(dǎo)電涂層以適配復(fù)合正極。有別于大眾的認識市場過度擔(dān)心隔膜和電解液環(huán)節(jié)被替代。我們認為性能更佳的固態(tài)電池是未來長期發(fā)展趨勢，但應(yīng)用之路困難重

3、重，仍需解決幾大痛點。1 、供應(yīng)鏈重塑：固態(tài)電池相比現(xiàn)有成熟的液態(tài)鋰電池技術(shù)變更巨大，需重塑本就極其復(fù)雜的鋰電池供應(yīng)鏈，任重道遠； 2、降低成本：固態(tài)電池采用的預(yù)鋰化硅碳負極或遠景金屬鋰負極、高鎳正極、固態(tài)電解質(zhì)等新科技材料生產(chǎn)成本遠高于目前對應(yīng)的材料，降本之路極其艱巨漫長；3、快充效率不佳，固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電率僅為電解液十分之一，快充效率不佳，嚴重影響實際應(yīng)用。參考豐田、寧德時代的規(guī)劃，固態(tài)電池實際大規(guī)模應(yīng)用需 5-10 年時間，給予隔膜和電解液企業(yè)充足的時間進行技術(shù)儲備及轉(zhuǎn)型，同時未來儲能、可穿戴設(shè)備、電動船以及巨量的電動車市場足夠滿足隔膜和電解液企業(yè)的長期發(fā)展需要，優(yōu)質(zhì)的隔膜和電解液企業(yè)仍將

4、具備較高的長期價值。風(fēng)險提示固態(tài)電池應(yīng)用速度低預(yù)期、鋰電池技術(shù)快速更迭、電動車需求低預(yù)期。目錄 HYPERLINK l _TOC_250014 固態(tài)電池技術(shù)展望 6 HYPERLINK l _TOC_250013 固態(tài)電池：最具前景的新一代動力鋰電 6 HYPERLINK l _TOC_250012 聚合物、氧化物、硫化物三大路徑之爭 7 HYPERLINK l _TOC_250011 固態(tài)電池對現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的或有沖擊 10 HYPERLINK l _TOC_250010 鎳鈷鋰行業(yè)展望 12 HYPERLINK l _TOC_250009 鎳：供需關(guān)系邊際改善，動力電池用鎳增長明確 12

5、HYPERLINK l _TOC_250008 鎳需求：不銹鋼需求復(fù)蘇，動力電池需求高速增長 12 HYPERLINK l _TOC_250007 鎳供給：全球鎳供應(yīng)增速放緩，新增產(chǎn)能多在印尼 14 HYPERLINK l _TOC_250006 供需平衡：需求增速快，供需緊平衡 15 HYPERLINK l _TOC_250005 鈷：未來供給增量較少，2021 年供需偏緊 15 HYPERLINK l _TOC_250004 鈷需求：動力電池用鈷需求為最大增量 15 HYPERLINK l _TOC_250003 鈷供給：行業(yè)龍頭減產(chǎn)，短期供給增量較少 17 HYPERLINK l _TO

6、C_250002 供需平衡：隨著電動車高增長有望持續(xù)緊缺 17 HYPERLINK l _TOC_250001 鋰：需求向好，碳酸鋰合理價格 5-8 萬元/噸 18 HYPERLINK l _TOC_250000 相關(guān)標的 20圖表目錄圖 1：當(dāng)前動力電池能夠達到的能量密度水平 6圖 2：歷年平均能量密度和續(xù)航里程變化 6圖 3：固態(tài)電池整體的優(yōu)劣勢 7圖 4：固態(tài)電池整體的優(yōu)劣勢 7圖 5：三類固態(tài)電解質(zhì)性質(zhì)比較 8圖 6：硫化物固態(tài)電解質(zhì)室溫下導(dǎo)鋰能力最優(yōu)，接近傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)水平 8圖 7：固態(tài)電池三大材料（正負極+電解質(zhì)）可能的材料 9圖 8：固態(tài)電池技術(shù)路徑選擇及代表企業(yè)進展 10圖

7、9：固態(tài)電池技術(shù)路徑選擇及代表企業(yè)進展 11圖 10：2019 年全球鎳消費行業(yè)占比 12圖 11：2040 年全球鎳消費行業(yè)占比預(yù)計 12圖 12：2019 鈷需求分布 15圖 13：電池路線及對應(yīng)材料關(guān)系 16圖 14：國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量（輛） 16圖 15：國內(nèi)手機出貨量（萬部） 16圖 16：歐洲新能源車銷量高增長（萬輛/季度） 17圖 17：全球新能源汽車產(chǎn)量（萬輛） 17圖 18：鈷供給（萬噸） 17圖 19：鈷供需關(guān)系（萬噸） 17圖 20：電解鈷價格小幅反彈（萬元/噸） 18圖 21：鈷噸毛利處于低位（萬元/噸） 18圖 22：2019 鋰需求分布 18圖 23：電池級碳酸鋰價

8、格（萬元/噸） 19圖 24：電池級氫氧化鋰價格（萬元/噸） 19圖 25：全球鋰資源供需（萬噸碳酸鋰當(dāng)量） 19圖 26：全球氫氧化鋰供需（萬噸） 19表 1：各型號不銹鋼鎳需求（萬噸） 13表 2：各型號不銹鋼鎳需求（萬噸） 13表 3：全球鎳需求（萬噸） 14表 4：印尼新增 NP I 產(chǎn)能（萬噸） 14表 5：印尼新增濕法產(chǎn)能（萬噸） 15表 6：全球鎳供需平衡（萬噸） 15表 7：公司估值表 20固態(tài)電池技術(shù)展望我們認為對于固態(tài)動力電池技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該把握能量密度核心訴求，安全性底線，兼顧其他性能，關(guān)注按電解質(zhì)區(qū)分的三大路徑（聚合物、氧化物、硫化物）競爭情況，關(guān)注圍繞金屬鋰負極打造電

9、化學(xué)體系的進展情況。對當(dāng)前鋰電產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)該關(guān)注電池路徑變化對上游新能源金屬材料的需求變化，正負極企業(yè)新一代電極材料的技術(shù)布局，隔膜和電解液企業(yè)的或有轉(zhuǎn)型，以及銅箔/鋁箔企業(yè)對固態(tài)電池或采用的正負極材料的適配技術(shù)。固態(tài)電池：最具前景的新一代動力鋰電對動力鋰電而言，能量密度為戰(zhàn)略制高點，安全性為底線，其他性能具短板效應(yīng)，故動力鋰電的發(fā)展，就是在不觸碰底線的情況下，追求能量密度，同時兼顧其他性能的過程。三元鋰電固有問題：1、潛在的安全性風(fēng)險含易燃的有機溶劑，難以根除；2、存在能量密度天花板，電芯能量密度估計最高能達到 350 Wh/kg 左右，當(dāng)前水平已接近該值，且就算觸及天花板也不能完全解決里程焦

10、慮問題；3、安全性和能量密度存在一定矛盾關(guān)系，鎳含量的增加會降低材料的穩(wěn)定性。液態(tài)鋰電本身材料屬性的限制不能依靠簡單的技術(shù)改良，而需要新的材料體系加以突破。 圖 1：當(dāng)前動力電池能夠達到的能量密度水平 圖 2：歷年平均能量密度和續(xù)航里程變化（Wh/kg）400200 （Wh/kg）(km-NEDC) 400350300250200150100500LFP-BYD刀片NCM523軟包-CATL NCM811軟包-CATL NCA21700-LG單體系統(tǒng)單體天花板180160140120100806040200201420152016201720182019電池密度整車密度續(xù)航里程（右軸）3503

11、00250200150100500 資料來源：第一電動、申萬宏源研究資料來源：電動乘用車的能量密度及續(xù)駛里程，申萬宏源研究固態(tài)電池由于能在根本上提升兩大核心性能能量密度和安全性，被認為是最具前景的新一代動力鋰電，為資本流向最多的領(lǐng)域。其核心優(yōu)勢為：1、高能量密度，其電化學(xué)穩(wěn)定窗口能達到 5V 以上，而三元電池在 4.2-4.5V，故能匹配高性能電極材料，其可搭載的正極材料LCO 及富鋰材料能達到的能量密度水平都在高鎳三元之上，且能兼容液態(tài)體系難以實現(xiàn)的金屬鋰負極，據(jù)估計其單體能量密度最高能達到 900Wh/kg，有望徹底解決里程焦慮問題；2、高安全性，許多無機固體電解質(zhì)材料不可燃，聚合物固體電

12、解質(zhì)存在一定可燃風(fēng)險，但相較于電解液安全性也大幅提高。高能量密度：電化學(xué)窗口穩(wěn)定（可達5V以上），可匹配高電壓電極材料高安全性：很多無機固體電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)且不存在漏液問題柔性優(yōu)勢：可以制備成薄膜電池和柔性電池，相較于液態(tài)柔性更為簡易和安全循環(huán)壽命長：固體電解質(zhì)有望避免界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜的問題，循環(huán)性有望提升工作范圍寬：如果采用無機固體電解質(zhì)，最高溫度有望提高到300及以上體積?。汗虘B(tài)電解質(zhì)縮短了正負極間距，大大降低電池厚度優(yōu)勢劣勢快充難：固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率低于液態(tài)電解液，倍率性偏低，內(nèi)阻較大成本高：無機體系多采用CVD/PVD等復(fù)雜的工藝制備，生產(chǎn)速度慢，成本昂貴 圖 3：

13、固態(tài)電池整體的優(yōu)劣勢資料來源：GGII、第一電動、申萬宏源研究圖 4：固態(tài)電池整體的優(yōu)劣勢（Wh/kg）高鎳三元能達到的能量密度6005004003002001000LCO-140 LCO-180 LCO-220LMOLFPLCPNCM333 NCM523 NCM811 Li-rich-250 Li-rich-280 Li-rich-300 NCA-180 NCA-200 NCA-220LNM資料來源：材料人，申萬宏源研究聚合物、氧化物、硫化物三大路徑之爭液態(tài)鋰電技術(shù)路徑的區(qū)分要點在于正極材料，而固態(tài)鋰電技術(shù)路徑的區(qū)分要點在于電解質(zhì)。不同發(fā)展時期對能量密度這一核心訴求的主要制約因素不同，早期正

14、極材料的進化帶來能量密度的不斷提升，如今液態(tài)電解質(zhì)與高性能電極材料的不兼容性限制了其進一步發(fā)展。但實際上，當(dāng)下業(yè)界對于能量密度最高期望的技術(shù)核心在于金屬鋰負極。金屬鋰克容量為 3860mAh/g，約為石墨的 10 倍，且其電化學(xué)勢為-3.04V 自然界最低，此外其本身就是鋰源，使得正極材料選擇面更寬?；谶@些性能，金屬鋰有“最終負極”之稱，固態(tài)電解質(zhì)對金屬鋰有較好的兼容性，為金屬鋰負極的應(yīng)用提供可能。所以固態(tài)鋰電的高級目標是圍繞金屬鋰負極打造可產(chǎn)業(yè)化的電化學(xué)體系，未來延伸至再下一代的Li-S 和Li-O2 電池，其理論能量密度接近當(dāng)前電池的 10 倍。按照電解質(zhì)區(qū)分，固態(tài)電池路徑可分為三類：聚

15、合物，氧化物（薄膜或非薄膜）、硫化物，三大體系各有優(yōu)劣。聚合物有良好的界面相容性和機械加工性，但室溫離子電導(dǎo)率低且穩(wěn)定性差；氧化物離子電導(dǎo)率較高、環(huán)境穩(wěn)定性好，但存在剛性界面接觸問題，加工困難；硫化物導(dǎo)鋰能力最優(yōu)（最接近液態(tài)電解質(zhì)的水平）、潛力最大，但存在其本身穩(wěn)定性差、正負極界面不穩(wěn)定、開發(fā)難度大。當(dāng)前，三種電解質(zhì)皆有企業(yè)布局，技術(shù)路徑之爭尚不明朗。圖 5：三類固態(tài)電解質(zhì)性質(zhì)比較分類電導(dǎo)性穩(wěn)定性可加工性離子電導(dǎo) 電子電導(dǎo) 離子選擇 還原穩(wěn)定 氧化穩(wěn)定 化學(xué)穩(wěn)定熱穩(wěn)定機械性質(zhì) 加工成本 設(shè)備集成聚合物氧化物硫化物優(yōu)點缺點聚合物良好的界面相容性和機械加工性，可卷對卷生產(chǎn)易量產(chǎn)室溫離子導(dǎo)電率低，難

16、以適配高性能正極，性能上限低氧化物-薄膜離子導(dǎo)電率較高、電阻值小、倍率性和循環(huán)性優(yōu)異容量小、擴容難，工藝難、成本高，主要用于電子領(lǐng)域氧化物-非薄膜綜合性能較優(yōu)，容量較大，生產(chǎn)相對容易導(dǎo)電率略低于薄膜型硫化物與液態(tài)相媲美的電導(dǎo)率，潛力最大，最有希望用于動力穩(wěn)定性差，界面電阻問題，開發(fā)難度大，生產(chǎn)環(huán)境要求高資料來源：Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes，申萬宏源研究圖 6：硫化物固態(tài)電解質(zhì)室溫下導(dǎo)鋰能力最優(yōu)，接近傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)水平室溫下導(dǎo)鋰能力比較硫化物 氧化物聚合物傳統(tǒng)液態(tài)電解( S/cm )質(zhì)10-810

17、-710-610-510-410-310-210-1資料來源：第一電動、申萬宏源研究 圖 7：固態(tài)電池三大材料（正負極+電解質(zhì)）可能的材料正極材料：一般為復(fù)合電極，除了電極活性物質(zhì)外還包括固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)電劑以傳輸離子和電子劣勢優(yōu)勢種類氧化物正極 LiCoO2/LiFePO4/LiMn2O4/LiNiO2LiMn2O4原材料資源豐富、價格優(yōu)勢明顯LiFePO4具有價格便宜、安全性高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定負極材料理論比容量高出氧化物正極幾倍與硫化物固態(tài)電解質(zhì)匹配時不會造成嚴重的空 界面接觸不良/阻抗高/充電難間電荷層效應(yīng)，有望實現(xiàn)高容量和長壽命硫化物正極、無環(huán)境污染LiNiO2的熱分解反應(yīng)導(dǎo)致安全性問題LiM

18、n2O4充放電過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定金屬Li負極高容量和低電位鋰枝晶的產(chǎn)生會使可供嵌/脫的鋰量減少，并有短路風(fēng)險Li易與氧氣和水分等發(fā)生反應(yīng)且不耐高溫鋰合金 (LixM) 負極(M : In/B/Al/Ga/Sn/Si/Ge/Pb/As/Bi/Sb/Cu/Ag/Zn)高容量降低Li活性，抑制鋰枝晶促進界面穩(wěn)定性循環(huán)過程中電極體積變化大，嚴重時會導(dǎo)致電極粉化失效，循環(huán)性能大幅下降Li活性仍會造成安全隱患碳族負極材料具有適合鋰離子嵌入和脫出的層狀結(jié)構(gòu)，充放電效率在90%以上氧化物負極材料理論容量低從氧化物中置換金屬單質(zhì)會消耗大量的Li，造電解質(zhì)：聚合物、氧化物、硫化物三大類，以此區(qū)分技術(shù)路線TiO2、M

19、oO2、In2O3、Al2O3、Cu2O、VO2、 SnOx、SiOx、Ga2O3、Sb2O5、BiO5較高的理論比容量成較大的容量損失循環(huán)過程體積變化大，易造成電池的失效聚合物固態(tài)電解質(zhì)（SPE）聚合物基體(如聚酯、聚酶和聚胺等)+鋰鹽(如 LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4等)構(gòu)成氧化物晶態(tài)固體電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型以及石榴石型等質(zhì)量較輕、黏彈性好、機械加工性能優(yōu)良電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性高，可以在大氣環(huán)境下穩(wěn)定存在，有利于全固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)優(yōu)秀的綜合性能，室溫離子導(dǎo)電率為2.3x10- 6S/cm，電化學(xué)窗口為5.5V(vs. Li/Li+)，

20、熱穩(wěn)定性離子傳輸主要在無定形區(qū)，而室溫條件下未經(jīng)改性的PEO的結(jié)晶度高，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率較低，嚴重影響大電流充放電能力室溫離子電導(dǎo)率不高與電極的相容性較差氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)較好，與LiCoO2、LiMn2O4等正極以及金屬鋰、 容量小、擴容難，工藝難、成本高，主要用于LiPON型硫化物晶態(tài)固體電解質(zhì) 最為典型的是thio-LISICON硫化物玻璃及玻璃陶瓷固體電解質(zhì)P2S5、SiS2、B2S3等網(wǎng)絡(luò)形成體/改性體Li2S組成，體系包括Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3鋰合金等負極相容性良好是全固態(tài)薄膜電池的標準電解質(zhì)材料，并已經(jīng)得到商業(yè)化應(yīng)用室溫離子電導(dǎo)率高室溫離子電導(dǎo)率

21、高，熱穩(wěn)定高、安全性能好、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬(達5V以上)的特點，在高功率以及高低溫固態(tài)電池方面優(yōu)勢突出電子領(lǐng)域資料來源：新能源前線，矩大鋰電，申萬宏源研究聚合物路徑：最早實現(xiàn)固態(tài)電池裝車，但能量密度難以提升。早在 2011 年Bollore 就實現(xiàn)了聚合物固態(tài)電池的裝車，I onic Materials 近期較受矚目，已獲得三星 SDI、Dyson、萬向等的投資，國內(nèi)如CATL、珈偉股份取得一定進展。氧化物路徑：參與者眾，在 3C 上已有應(yīng)用。薄膜型以LiPON 為電解質(zhì)，因為受制于容量，主要應(yīng)用于微型電子、消費電子領(lǐng)域；非薄膜型氧化物包括 LLZO、LATP、LLTO 等，其中 LLZO 是

22、當(dāng)前的熱門材料，國內(nèi)如輝能科技、江蘇清陶是該領(lǐng)域知名玩家，已嘗試打開消費電子市場。硫化物路徑：鋰電巨頭扎堆，豐田最受矚目。或由于硫化物潛力最大，當(dāng)前鋰電巨頭（CATL、SDI、SK、LG、松下）紛紛選擇以其為主要技術(shù)路徑。由于其開發(fā)難度最大，進展不如其他類型，但豐田較為激進。日企希望在固態(tài)電池上實現(xiàn)彎道超車，豐田早在 2008年就開始布局固態(tài)電池，計劃于 2022 年推出固態(tài)電池車型，2025 年實現(xiàn)量產(chǎn)。車企參與度增加，多采用投資 startup 的形式：大眾投資Quantum Scape，雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟投資Ionic Material，福特、寶馬、現(xiàn)代投資Solid power，北汽

23、投資清陶，蔚來、天際、愛馳合作輝能科技。車企曾集體錯過了液態(tài)鋰電的布局先機，故加大固態(tài)電池領(lǐng)域的投入，以擺脫在這一核心零部件上受制于人的局面。固態(tài)鋰電技術(shù)路徑的確定性并非絕對， 其最早實現(xiàn)動力領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的時間節(jié)點，業(yè)界普遍預(yù)期是在 2025 年左右。在此之前，我們認為雖然高鎳三元存在安全性難題，但鋰電巨頭大概率不會放棄高鎳三元的技術(shù)路線。高鎳三元為當(dāng)前提升能量密度最可行的路徑，一旦放棄就等同于將高端份額拱手相讓。此外，固態(tài)電池應(yīng)用領(lǐng)域的滲透路徑預(yù)期為： 特種設(shè)備 消費鋰電（柔性化以及薄體積對 3C 產(chǎn)品意義重大） 動力鋰電 。聚合物 圖 8：固態(tài)電池技術(shù)路徑選擇及代表企業(yè)進展Bollore首次

24、使用裝載固態(tài)電池的電動汽車，早在2011年就推出了BlueCar，配備30kWh的聚合物（LMP）電池研制出容量為325 mAh的聚合物鋰金屬固態(tài)電池，能量密CATL度達300 Wh/kg ，循環(huán)達到300周以上，容量保持率達到82%珈偉股份2018年7月開發(fā)出36Ah類固態(tài)三元軟包電池，能量密度達到230 Wh/kg，循環(huán)次數(shù)為4000次，一期已投產(chǎn)100MWh，正在建設(shè)二期產(chǎn)能2GWh其他公司 SEEO、BatScap、Ionic、Solid power、萬向一二三、比亞迪、博洛雷、北京衛(wèi)藍氧化物贛州企業(yè)2017年：引入許曉雄等一批中科院團隊，設(shè)立股權(quán)激勵2018年：啟動中試生產(chǎn)線建設(shè)，4

25、0Ah固態(tài)鋰電池產(chǎn)品定型2019年：第二代能量密度達到350Wh/kg，循環(huán)超200次2020年：第一代2億瓦時的固態(tài)電池中試線已經(jīng)順利投產(chǎn)2002年：開始開發(fā)固態(tài)鋰電池2006年：開發(fā)出性能較好的晶態(tài)氧化物電解質(zhì)材料LLTO江蘇清陶 2010年：石榴結(jié)構(gòu) LLZO晶態(tài)氧化物電解質(zhì)材料工藝成熟2018年：日產(chǎn)1萬支固態(tài)電池投產(chǎn)，能量密度超400Wh/kg2020年：簽訂10GWh固態(tài)鋰電池項目，總投資55億元輝能科技2013年：建成G1工廠，全球首家固態(tài)電池卷片生產(chǎn)的產(chǎn)線2017年：與天際汽車合作推出首款配備SSB電池的電動汽車2020年：推出動力電池堆疊式固態(tài)鋰電池（SSB），總能量密度提高

26、29%至56%日本特殊陶業(yè)、Quantum Scape、戴森-Sakti3、Infinite其他公司 Power Solutions、KAIST、村田、TDK、 NGK、北京衛(wèi)藍、比亞迪、Ilika、萬向一二三硫化物2008年：與初創(chuàng)公司Ilika合作，開始開發(fā)固態(tài)電池2017年：10月投入200人加速開發(fā)，12月宣布與松下聯(lián)合豐田+松下 2019年：1月宣布于2020年前與松下設(shè)立新公司開發(fā)固態(tài)電池，5月展出其固態(tài)電池樣品計劃2022年推出固態(tài)電池的車型，2025年實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)2017年：三星SDI展出固態(tài)電池SDI+SK+ 2018年：SDI、LG和SK成立1000億韓元(約合9000萬美

27、元)LG的基金，來打造下一代電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)2019年：推出石墨烯球（grapheneball）技術(shù)，有望大幅提升電池容量及充電速度日立造船展出基于硫化物的全固態(tài)電池“AS-LiB”，期望實現(xiàn)航天領(lǐng)域用途的全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化，計劃2025年投入汽車市場其他公司 本田、東芝、Sony、CATL、OXIS、萬向一二三資料來源：GGII、第一電動、NE 時代、申萬宏源研究固態(tài)電池對現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的或有沖擊固態(tài)電池和液態(tài)電池技術(shù)差異過大，若固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化并成為動力電池主流，其必將導(dǎo)致鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型和陣痛。對下游的可能影響： 1、大幅推進新能源車對燃油車的替代，提高產(chǎn)業(yè)鏈總?cè)萘浚?、在動力層面上推動新

28、型交通工具飛行汽車等的發(fā)展。對鋰電池企業(yè)的可能影響：1、固態(tài)電池壁壘較液態(tài)電池更高，率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化者享有高溢價；2、電池行業(yè)重新洗牌，固態(tài)電池推廣后，已有的液態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈將迎來巨大沖擊，可能導(dǎo)致已有的電池競爭格局發(fā)生突變。對鋰電中游的可能影響：1、正極材料方面， 與當(dāng)前發(fā)展方向較為相符， 選用較 NCM/NCA 性能更高的鎳鈷錳酸鋰、富鋰錳基、鈷酸鋰等；2、負極材料方面，選用碳硅負極則符合當(dāng)前負極材料企業(yè)的布局，長期看選用金屬鋰則沖擊較大，參照蔚來汽車的最新固態(tài)電池方案，負極企業(yè)可能采用預(yù)鋰化的硅碳負極逐漸過渡到終極目標金屬鋰負極；3、不再需要隔膜和電解液，逼迫相應(yīng)企業(yè)緊跟趨勢實施轉(zhuǎn)型； 4、

29、銅箔/鋁箔方面，電解質(zhì)的變革本身不直接影響銅箔和鋁箔，但集流體需要改善以適配高性能電極，如銅箔需三維集流體以適配金屬鋰負極，鋁箔需復(fù)合導(dǎo)電涂層以適配復(fù)合正極。對上游金屬需求的可能影響：1、鋰需求增加，特別是金屬鋰負極的核心技術(shù)地位，且正極或采用富鋰材料，讓鋰元素扮演更加重要的角色是提升鋰電能量密度的核心思路之一； 2、鎳需求有望增加，鈷需求減少，固態(tài)電池大大提高了電池的安全性，將加速三元正極高鎳化速度，長期看具有一定不確定性，需觀察鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和富鋰錳基等正極材料品質(zhì)的進一步技術(shù)路線之爭。圖 9：固態(tài)電池技術(shù)路徑選擇及代表企業(yè)進展高鎳三元時代固態(tài)電池時代正極材料開發(fā)高性能正極材料：三元高鎳

30、化、高電壓鎳錳酸鋰、富鋰材料等可適配高性能正極材料：超高鎳三元正極、氧化物和硫化物正極，包括鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和富鋰材料等負極材料開發(fā)高性能負極材料：由石墨轉(zhuǎn)向硅碳復(fù)合材料、石墨烯、鈦酸鋰等其中硅碳負極為主流，理論克容量高出石墨十倍有余，技術(shù)已較為成熟，已應(yīng)用至Tesla Model 3可適配高性能負極材料：可選用硅碳負極或金屬鋰負極等，前者技術(shù)更成熟，需克服的問題更少，但后者潛力更大，并可進一步延伸出再下一代Li-S和Li-O2電池隔膜滿足高鎳三元的配套升級：高品質(zhì)PE、PP隔膜，增強耐熱性（陶瓷涂層），采用復(fù)合材料提高安全性（聚合物電解質(zhì)隔膜、纖維隔膜），提升電化學(xué)窗口不再需要隔膜，固態(tài)電解

31、質(zhì)具隔膜功能，隔膜企業(yè)或轉(zhuǎn)型做固態(tài)電解質(zhì)，其高固定資產(chǎn)投資或增加轉(zhuǎn)型難度電解液滿足高鎳三元的配套升級：鋰鹽從單一的LiPF6轉(zhuǎn)向混合（LIFSI等），開發(fā)二代溶劑（氟化物等），開發(fā)添加劑和配方增強體系穩(wěn)定性，提升電化學(xué)窗口并降低可燃性不再需要電解液，電解液企業(yè)或轉(zhuǎn)型做固態(tài)電解質(zhì)，但固液態(tài)電解質(zhì)差距大，電解液企業(yè)無明顯先發(fā)優(yōu)勢固態(tài)聚合物電解質(zhì)在鋰鹽材料上與電解液有重疊，但該技術(shù)路徑因性能上限低難以成為主流銅箔輕薄化，以滿足輕量化和降本需求對表面進行微觀處理，增強抗氧化、抗腐蝕和導(dǎo)電能力以及負極活性物質(zhì)的附著強度三維集流體，以提升金屬鋰負極循環(huán)穩(wěn)定性，抑制其鋰枝晶生長，材料預(yù)期使用改性銅箔鋁箔輕薄

32、化，對鋁箔機械性能要求更高，高抗拉、高延伸高潔凈度和濾波板型要求高，以滿足均勻涂布需求復(fù)合導(dǎo)電涂層，提高復(fù)合電極和集流體間的界面兼容性和粘接性以適配復(fù)合正極材料資料來源：GGII、第一電動、NE 時代、申萬宏源研究鎳鈷鋰行業(yè)展望鎳：供需關(guān)系邊際改善，動力電池用鎳增長明確鎳需求：不銹鋼需求復(fù)蘇，動力電池需求高速增長新能源動力鋰電池用鎳占比較低，后續(xù)彈性大，2040 年將增長至 31%。根據(jù) Wood Mackenzie 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019 年全球鎳需求中，最大需求不銹鋼占比達 68%，動力鋰電池占比 3%，隨著新能源汽車的逐漸普及，動力鋰電池鎳需求將快速提升，預(yù)計到 2040 年全球鎳需求中動

33、力鋰電池占比將達到 31%。 圖 10：2019 年全球鎳消費行業(yè)占比 圖 11：2040 年全球鎳消費行業(yè)占比預(yù)計鑄造, 4%動力鋰電池, 3%其它, 4%合金鋼鑄造, 2% 其他, 4%, 3%合金鋼, 4%電鍍, 7%非鐵合金,10%不銹鋼, 68%電鍍, 5%非鐵合金, 8%動力鋰電池, 31%不銹鋼, 47% 資料來源：Wood Mackenzie、申萬宏源研究資料來源：Wood Mackenzie、申萬宏源研究根據(jù)INSG 統(tǒng)計數(shù)據(jù)， 2020 年受到新冠肺炎疫情影響，不銹鋼全年消費量大幅下降， 2021 年有望強勢反彈，之后平穩(wěn)增長。預(yù)計 2020-2022 年全球不銹鋼鎳需求量

34、達到 159.9萬噸、166.4 萬噸、171.5 萬噸，同比增速分別為-9.2%、4.1%、3.1%。表 1：各型號不銹鋼鎳需求（萬噸）2015201620172018201920202021E2022E200 系3.54.03.94.55.25.05.35.6300 系136.3140.7156.5164.3171.0154.9161.1166.0400 系+其他0.00.00.00.00.00.00.00.0合計139.8144.6160.5168.8176.2159.9166.4171.5同比增速3.7%3.4%10.9%5.2%4.4%-9.2%4.1%3.1%資料來源：ISSF，申

35、萬宏源研究新能源汽車動力電池需求高速增長：各國政策發(fā)力，助力全球新能源車快速發(fā)展，預(yù)計 2020-2022 年全球新能源車銷量達 271.3 萬輛，377.2 萬輛，519.0 萬輛，同比增速分別為 20%，40%，40%。三元動力電池是新能源汽車的主流動力，預(yù)計 2020-2022 年全球三元動力電池裝機量分別為 118.2Gwh，179.2Gwh，277.2Gwh。疫情影響全球 3C 出貨量，2021 年 5G 換機潮 3C 需求再次增長，高鎳 811 電池占比提升，鎳需求加大。由于 2020 年新冠疫情影響，全部 3C 出貨量較 2019 年降低 0.3 億部。但是隨著疫情影響消逝，疊加

36、全球 5G 換機潮的到來，我們預(yù)計 2020-2022 年全球 3C 出貨量達到 24.6 億，26.3 億，26.8 億。隨著充電寶及電動工具逐漸采用三元電池替代鈷酸鋰電池，尤其是NCM811 高鎳電池的占比逐漸提升，3C 鎳需求將持續(xù)提升。正極材料種類2015201620172018201920202021E2022ENCM（111）0.40.40.40.40.30.00.00.0NCM（532）0.40.40.90.91.11.21.72.4NCM（622）0.20.31.12.02.23.34.64.0NCM（811）0.00.00.10.61.43.24.610.1NCA1.21.3

37、1.42.02.52.94.06.0動力電池及 3C 合計2.12.53.95.97.510.614.922.5同比增速-19.0%54.1%52.3%26.9%40.6%40.7%50.8%表 2：各型號不銹鋼鎳需求（萬噸）資料來源：中汽協(xié)、GGII、IDC、申萬宏源研究匯總各個行業(yè)鎳需求，預(yù)計 2020-2022 年全球鎳需求總量為 233.6 萬噸，246.8 萬噸，261.9 萬噸，具體如下表所示：表 3：全球鎳需求（萬噸）2015201620172018201920202021E2022E不銹鋼139.8144.6160.5168.8176.2159.9166.4171.5動力電池及

38、 3C2.12.53.95.97.510.614.922.5非鐵合金鎳需求18.919.621.923.324.525.727.328.9合金鋼鎳需求7.67.88.89.39.89.910.210.4電鍍鎳需求13.313.715.316.317.217.517.818.2鑄造鎳需求7.67.88.89.39.810.010.210.4合計189.3196.2219.1233.0245.0233.6246.8261.9資料來源：中汽協(xié)、GGII、IDC、申萬宏源研究鎳供給：全球鎳供應(yīng)增速放緩，新增產(chǎn)能多在印尼全球前兩大鎳供應(yīng)企業(yè)減產(chǎn)，其他前五大企業(yè)保持緩慢增長態(tài)勢。根據(jù)全球最大的鎳供應(yīng)企業(yè)諾

39、里爾斯克發(fā)布的公告，受到新冠肺炎疫情及公司設(shè)備維護影響，公司計劃 2020年鎳產(chǎn)量為 22.5 萬噸，與 2019 年保持持平，同時計劃調(diào)低 2021-2022 年的鎳產(chǎn)量預(yù)期至 21.5 萬噸。淡水河谷也將 2020 年鎳的指導(dǎo)產(chǎn)量從 20-21 萬噸修改為 18-19.5 萬噸，理由與諾里爾斯克相同，同時擬出售新喀里多尼亞鎳工廠，產(chǎn)能將降低 4 萬噸/年。金川鎳業(yè)、嘉能可、必和必拓暫未實施減產(chǎn)計劃。預(yù)計 2020-2022 年全球前五大鎳供應(yīng)企業(yè)鎳產(chǎn)量為 77.8 萬噸，76.6 萬噸，76.4 萬噸，同比增速為-2.4%，-1.6%，-0.3%。表 4：印尼新增 NPI 產(chǎn)能（萬噸）20

40、15201620172018201920202021E2022E印尼青山（CSI）-1.9202.880印尼青山(IRNC)-3.84000印尼萬向-002.90印尼德龍一期-1.440.800印尼德龍二期-6.411.610Weda Bay-03.8819.40華迪-003.20恒順-002.90其他-2.902.640其他3.8602.640合計11.0611.0845.5210資料來源：公司官網(wǎng)，印尼能源與礦產(chǎn)資源部，申萬宏源研究印尼NPI 和濕法產(chǎn)能迅速擴張，NPI 產(chǎn)能集中投放于 2021 年。隨著硫化鎳礦的供應(yīng)逐漸減少，國際鎳生產(chǎn)加工企業(yè)在紅土鎳礦上加快布局進程。印尼是世界上紅土鎳

41、礦最豐富的國家之一，近年來紅土鎳礦產(chǎn)能迅速擴張。根據(jù)印尼能源與礦產(chǎn)資源部公布數(shù)據(jù)，預(yù)計 2020-2022 年印尼新增 NPI 產(chǎn)能為 11.1 萬噸，45.5 萬噸，10.0 萬噸，集中投放于2021 年，極大提高了全球鎳供應(yīng)量。同時，印尼濕法冶煉產(chǎn)能也近幾年逐步投放， 預(yù)計2020-2022 年印尼新增濕法產(chǎn)能 12.1 萬噸，12.1 萬噸，18.1 萬噸。表 5：印尼新增濕法產(chǎn)能（萬噸）2015201620172018201920202021E2022E蘇拉威西鎳鈷濕法項目（青山集團，格林美等）0.000.000.000.000.005.005.005.00OBI 鎳鈷項目（力勤礦業(yè)）

42、0.000.000.000.000.003.703.703.70Morowali 紅土鎳礦濕法冶煉項目（華友鈷業(yè)0.000.000.000.000.000.000.006.00等）緯達貝工業(yè)園年產(chǎn) 4.5萬噸的高冰鎳項目（華0.000.000.000.000.000.000.000.00友鈷業(yè)等）盛屯礦業(yè)0.000.000.000.000.003.403.403.40合計0.000.000.000.000.0012.1012.1018.10資料來源：公司官網(wǎng)，印尼能源與礦產(chǎn)資源部，申萬宏源研究供需平衡：需求增速快，供需緊平衡綜上，預(yù)計 2020-2022 年全球鎳供需平衡趨緊，主要增長動力來自

43、新能源汽車動力電池鎳需求以及不銹鋼鎳需求的回復(fù)。2015201620172018201920202021E2022E供給197.0191.3208.0218.0243.6236.8252.9258.7需求189.3196.2219.1233.0245.0233.6246.8261.9供需平衡7.7-4.9-11.1-15.0-1.43.26.0-3.3表 6：全球鎳供需平衡（萬噸）資料來源：INSG、申萬宏源研究鈷：未來供給增量較少，2021 年供需偏緊鈷需求：動力電池用鈷需求為最大增量鈷最大的下游需求為 3C 電池用鈷，未來最大增量來自動力電池。圖 12：2019 鈷需求分布2019鈷需求分

44、布其它, 8%磁性材料, 6%硬質(zhì)合金, 7%3C電池, 46%高溫合金, 17%動力電匯, 17%資料來源：中汽協(xié)，IDC，申萬宏源研究鈷材料成本已經(jīng)不是電動車降本主要矛盾：50kwh622 電池單車用鈷 11.5kg，成本低于 3000 元/輛；50kwh811 電池單車用鈷約 5kg，成本低于 1500 元/輛。制造環(huán)節(jié)成本才是當(dāng)前電動車行業(yè)重點降本環(huán)節(jié)。圖 13：電池路線及對應(yīng)材料關(guān)系資料來源：高工鋰電，申萬宏源研究國內(nèi)市場電動車需求復(fù)蘇強勁，3C 低迷：2020 年 11 月國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量 20.77 萬輛，同比+88%！2020 年 1-11 月國內(nèi)手機出貨量國內(nèi)手機出貨量 2

45、.81 億部，同比-21% 。圖 14：國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量（輛）圖 15：國內(nèi)手機出貨量（萬部）250,000200,000150,000100,00050,00002017-012018-012019-012020-015,0004,0003,0002,0001,00002017-012018-012019-012020-01 資料來源：中汽協(xié)，申萬宏源研究資料來源：百川資訊，申萬宏源研究海外新能源車市場增速超越國內(nèi)，2021 年全球產(chǎn)銷量有望 400 萬輛：歐洲前三季度新能源車銷量 73 萬輛，增速 94%，全年有望超過中國成為全球電動車第一大市場。前三季度特斯拉銷量 31.6 萬輛，增速

46、 24%。隨著歐美增加電動車補貼以及大眾等主流車企陸續(xù)推出純電動車型，預(yù)計 2021 年全球電動車產(chǎn)銷量產(chǎn)銷有望達到 400 萬輛。圖 16：歐洲新能源車銷量高增長（萬輛/季度）圖 17：全球新能源汽車產(chǎn)量（萬輛）40450354003035025300202502001515010100550001Q16 3Q16 1Q17 3Q17 1Q18 3Q18 1Q19 3Q19 1Q20 3Q20201520162017201820192020E2021E 數(shù)據(jù)來源：IEA、申萬宏源研究資料來源：百川資訊，申萬宏源研究鈷供給：行業(yè)龍頭減產(chǎn)，短期供給增量較少鈷行業(yè)供給集中度高，嘉能可資源+ 貿(mào)易市

47、占率長期高達 30%，擁有鈷行業(yè)定價權(quán)，在特定情況下嘉能可對鈷價格有主導(dǎo)作用。圖 18：鈷供給（萬噸）鈷供給（萬噸）14.515.314.113.911.012.113.018.016.014.012.010.08.06.04.02.00.02015201620172018201920202021E資料來源：百川資訊，申萬宏源研究嘉能可 2019 年暫停運營其在剛果金的穆塔達鈷礦，開始為期 2 年的維護，至少要到 2021 年再恢復(fù)生產(chǎn)。穆塔達是全球最大的鈷礦，嘉能可此次關(guān)閉使得全球鈷供給短期增量大幅降低。2.2.3 供需平衡：隨著電動車高增長有望持續(xù)緊缺2021 年全球鈷供需有望持續(xù)緊缺：電

48、解鈷價格合理區(qū)間 30-35 萬元/噸，短期供需矛盾刺激下鈷價可能短期突破 35 萬元/噸。圖 19：鈷供需關(guān)系（萬噸）鈷供需關(guān)系（萬噸）11.0 10.812.111.513.0 12.114.513.014.113.613.9 13.915.3 15.620.015.010.05.00.0201520162017鈷供給2018鈷需求201920202021E資料來源：百川資訊，申萬宏源研究鈷價正處于歷史底部，2020 年下半年呈現(xiàn)企穩(wěn)回升趨勢。 圖 20：電解鈷價格小幅反彈（萬元/噸） 圖 21：鈷噸毛利處于低位（萬元/噸）201510502015/11/72017/11/72019/11

49、/7807060504030201002016/22017/12017/12 2018/11 2019/102020/9-5資料來源：百川資訊，申萬宏源研究資料來源：百川資訊，申萬宏源研究鋰：需求向好，碳酸鋰合理價格 5-8 萬元/噸鋰最大的下游需求為工業(yè)需求，其次為電動車及 3 C 電池。 圖 22：2019 鋰需求分布3C, 17%工業(yè)需求, 40%一次性電池, 1%儲能電池（ESS）, 2%電瓶車, 3%新能源汽車, 36%資料來源：中汽協(xié)，IDC，申萬宏源研究鋰主要需求增量也是新能源汽車動力電池用鋰需求，與鎳鈷行業(yè)情況相似，此處主要分析供給端。鋰資源開采主要分三種類型：鹽湖提鋰、鋰輝石

50、、鋰云母。鹽湖提鋰成本最低，主要位于智利、阿根廷和中國，鹽湖以開采鉀肥為主，副產(chǎn)品為鋰，其中智利和阿根廷的鹽湖資源由于鎂鋰比較低，鋰開采成本低，完全成本在 2-3 萬元/噸鋰行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈較長，從鋰精礦鋰鹽正極材料和電解液等電池手機、整車終端經(jīng)銷商，中間庫存環(huán)節(jié)成為供需關(guān)系放大器，產(chǎn)品價格呈現(xiàn)周期波動。鋰價目前正處于歷史底部。 圖 23：電池級碳酸鋰價格（萬元/噸） 圖 24：電池級氫氧化鋰價格（萬元/噸）20.018.016.014.012.010.08.06.04.02.00.02016/12017/42018/72019/102021/118.016.014.012.010.08.06.04.02.00.0 資料來源：百川資訊，申萬宏源研究資料來源：百川資訊，申萬宏源研究鋰雖然需求增速較快，但供需關(guān)系改善仍需靜待產(chǎn)能出清。預(yù)計 2020-2021 年全球鋰資源供給分別為 42.4 萬噸、52.6 萬噸，供給增量仍然較多，目前情況下供給過剩量較大。隨著鋰鹽價格持續(xù)走低，高成本鋰資源由于虧損將逐漸關(guān)停，鋰資源關(guān)停產(chǎn)能達到 10 萬噸規(guī)模有望帶動鋰供需扭轉(zhuǎn)。圖 25：全球鋰資源供需（萬噸碳酸鋰當(dāng)量