6月26日訊：

正文

觀點(diǎn)新的電池技術(shù)出現(xiàn)使得磷酸鐵鋰對(duì)于三元電池的替代作用持續(xù)凸顯。但長(zhǎng)期來看隨著電池技術(shù)路徑向高能量密度發(fā)展的趨勢(shì)，三元電池（尤其是高鎳化的趨勢(shì)）在能量密度方面的優(yōu)勢(shì)仍使得其有望在未來動(dòng)力電池之爭(zhēng)中占有一席之地，我們對(duì)今年新能源電池領(lǐng)域耗鎳量進(jìn)行估算，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)新能源汽車對(duì)于鎳的需求量為10.76萬噸，較2022年國(guó)內(nèi)鎳元素消費(fèi)總量而言，僅拉動(dòng)2%的消費(fèi)增速；綜合看，鎳產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)處于全面過剩的格局，鎳礦供應(yīng)較為穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)鏈中游的鎳鐵、硫酸鎳、純鎳的產(chǎn)能均明顯增長(zhǎng)，而消費(fèi)方面未見明顯亮點(diǎn)：傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域不銹鋼對(duì)于鎳元素的需求表現(xiàn)較為平淡，新能源領(lǐng)域需求增速有限，疊加近期純鎳庫存明顯增加，鎳元素過剩壓力持續(xù)壓制鎳價(jià)，建議以偏空態(tài)度對(duì)待。

一、鎳在電池中的應(yīng)用

由于鎳能提供更高的能量密度和更大的存儲(chǔ)容量，電池用鎳一直被廣泛采用，鎳在電池中的應(yīng)用主要有三類：用于安全等電動(dòng)工具的鎳鎘電池；用于HEV的鎳氫電池；用于電動(dòng)汽車和智能穿戴的三元鋰離子電池。

1、鎳鎘電池鎳鎘電池是一種二次電池，也被稱為Ni-Cd電池，其主要由正極、負(fù)極和電解液組成。其中，正極是由氧化鎳（NiO(OH)）和氫氧化鎘混合而成的，負(fù)極則由氫氧化鎘和氫氧化鎳混合而成的。這兩種材料的混合比例會(huì)影響電池的性能，如容量、循環(huán)壽命等。其組成結(jié)構(gòu)大致可分為隔膜、電解液以及外殼這三部分，隔膜是將正負(fù)極隔開的重要組成部分，通常采用聚丙烯或玻璃纖維材料制成，作用是防止正負(fù)極直接接觸，同時(shí)允許離子在電解液中自由傳遞。電解液是電池中的重要組成部分，通常采用氫氧化鉀或氫氧化鋰等堿性電解液，作用是提供離子，使正負(fù)極之間形成電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。外殼是將電池內(nèi)部組件封裝起來的部分，通常采用金屬或塑料材料制成，作用是保護(hù)電池內(nèi)部組件，同時(shí)防止電池泄漏。

圖1：鎳鎘電池結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)來源（電池交易網(wǎng)）

鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，如果在充放電過程中處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，大大縮短使用壽命。所謂“記憶效應(yīng)”，就是在電池充電之前，電池容量沒有完全放電，隨著時(shí)間的推移，電池容量會(huì)減少。在電池充放電過程中電池極板上會(huì)產(chǎn)生一些小氣泡。久而久之，這些氣泡會(huì)減少電池極板的面積，間接影響電池容量。

2、鎳氫電池鎳氫電池是一種堿性電池，其負(fù)極采用由儲(chǔ)氫材料作為活性物質(zhì)的氫化物電極，正極采用氫氧化鎳電極，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液。鎳氫電池中，鎳含量占55%，稀土占32.2%，其他為鈷、錳以及鋁元素。鎳氫電池充電時(shí)，氫氧化鉀電解液中的氫離子會(huì)被釋放出來，有這些化合物將它吸收，避免形成氫氣，以保持電池內(nèi)部的壓力的體積，當(dāng)電池放電時(shí)，這些氫離子便會(huì)經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。與鎳鎘電池相比，鎳氫和鎳鎘電池的工作電壓都是1.2V，但是鎳氫的體積比能量比鎳鎘電池高，而且比鎳鎘電池更輕。鎳鎘電池有很強(qiáng)的記憶效應(yīng)，鎳氫的記憶效應(yīng)很小，故鎳氫電池使用壽命較高。同時(shí)鎳鎘電池中含有重金屬鎘，目前已經(jīng)禁止使用。但是由于鎳鎘電池優(yōu)異的大倍率放電性能，在很多電動(dòng)工具方面，鎳氫電池還不能代替鎳鎘電池。

3、鎳鈷錳三元電池（MCN)三元電池又稱三元聚合物電池，一般指的是使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的三元鋰電池。是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，鎳錳鈷的陰極組合作為最成功的鋰離子體系之一，鎳以高比能量而聞名，但穩(wěn)定性差；錳尖晶石結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)低內(nèi)阻但能量低。兩種活性金屬優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。鈷價(jià)格昂貴，供應(yīng)有限。電池制造商正在降低鈷含量，同時(shí)在性能上做出一些妥協(xié)。國(guó)內(nèi)主要研發(fā)NCM電池，當(dāng)前按照三元材料比例不同，分為111、523、622和811四種，其中811高鎳電池成為重點(diǎn)突破方向，因?yàn)樗翘嵘娦灸芰棵芏汝P(guān)鍵。

二、乘新能源電動(dòng)車東風(fēng)，三元電池用鎳幾何？前文三種含鎳電池，鎳鎘電池由于使用壽命較短，并且鉻對(duì)于環(huán)境極不友好，2012年歐盟宣布禁止生產(chǎn)以及使用該類電池，目前市場(chǎng)少有產(chǎn)量。近年來各個(gè)國(guó)家更加注重新能源領(lǐng)域的布局，電動(dòng)汽車由于其綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，成為了國(guó)家大力扶持、政策傾斜的行業(yè)，同時(shí)電動(dòng)車的興起，也帶動(dòng)了新能源電池的需求。目前作用于電動(dòng)車的電池類別可以分為三大類：磷酸鐵鋰，三元和鎳氫電池。從目前市面主流車企的用車情況來看，大部分車企更偏向于三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，僅少數(shù)車企部分款式的汽車采用鎳氫電池，從這三種電池的特性來看，磷酸鐵鋰穩(wěn)定性安全性高，但能量密度偏低，相較于磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的能量密度更高，但成本也相對(duì)更高。鎳氫電池的能量密度較低，約為三元鋰電池的1/3，在電車普遍的歷程焦慮下，鎳氫電池并不受主流電動(dòng)車生廠商的青睞。

表1：部分主流新能源車企裝機(jī)電池類型

資料來源：網(wǎng)絡(luò)公開資料

而三元電池和磷酸鐵鋰電池各有優(yōu)勢(shì)，不過近年來三元電池的裝機(jī)占比呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)，2022年中國(guó)鋰電池裝機(jī)量約為303.85GWh，同比增長(zhǎng)89%，其中磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為 183.5Gwh，同比增長(zhǎng) 144%；三元電池裝機(jī)量為119.8Gwh，同比增長(zhǎng)81%，三元電池占比由2017年的60%-70%一路下降到30%-40%區(qū)間。究其原因，三元電池原料成本較高，此前由于新能源汽車補(bǔ)貼政策更傾向于能量密度較高的三元電池，所以當(dāng)時(shí)三元電池更加受市場(chǎng)青睞，裝機(jī)量也較高，但隨著補(bǔ)貼政策退坡，新能源汽車逐步走向市場(chǎng)化，磷酸鐵鋰電池的成本優(yōu)勢(shì)凸顯，中低端車領(lǐng)域，磷酸鐵鋰電池對(duì)于三元電池的替代作用顯現(xiàn)，高端車仍舊多以三元電池為主。既然磷酸鐵鋰和三元電池各有優(yōu)勢(shì)，未來動(dòng)力電池市場(chǎng)的主流賽道在何方呢？首先不可否認(rèn)的是，磷酸鐵鋰電池極具成本優(yōu)勢(shì)，就鐵鋰和三元電池的經(jīng)濟(jì)性而言，鋰的作用是一樣的，兩者的區(qū)別在于鈷鎳與磷的差異性。根據(jù)Mysteel數(shù)據(jù)，截至６月20日磷酸鐵鋰電芯價(jià)格為0.7元／瓦時(shí)，三元電芯價(jià)格為0.78元／瓦時(shí)，磷酸鐵鋰電芯更具經(jīng)濟(jì)性，并且安全性更有保障，另外對(duì)于三元電池的里程優(yōu)勢(shì)方面，隨著新技術(shù)的推行，磷酸鐵鋰電池差距也在逐漸縮小，早在2020年，寧德時(shí)代就推出了"無鈷電池"，也就是采用CTP技術(shù)設(shè)計(jì)的磷酸鐵鋰電池，使得電池的體積利用率可以提高15%-20%，能量密度可以提升10%-15%。零部件數(shù)量可以減少40%，生產(chǎn)效率可以提升50%，投入應(yīng)用后不僅電池能量密度大幅提升，還會(huì)大幅降低動(dòng)力電池的制造成本。無獨(dú)有偶，寧德時(shí)代在同年也推出了刀片電池，同樣是采用磷酸鐵鋰電池，不過對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新，使得體積能量密度較原有電池系統(tǒng)可提升30%以上。并且節(jié)省物料、人工費(fèi)用等，成本有望降低30%。新技術(shù)的推出，使得磷酸鐵鋰電池在能量密度方面有望追趕三元電池，目前改造后的磷酸鐵鋰的電池，能達(dá)到400公里以上的續(xù)航里程需求，預(yù)計(jì)短時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰對(duì)于三元汽車的替代作用持續(xù)凸顯。長(zhǎng)期來看，我們認(rèn)為三元電池的未來并不悲觀，首先電動(dòng)車智能化背景下，動(dòng)力電池對(duì)于高能量密度的電池材料的追求不會(huì)止步，工信部在《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》（征求意見稿）中，對(duì)動(dòng)力電池能量密度要求≥180wh/kg。鐵鋰能量密度當(dāng)前普遍在160-170wh/kg，部分廠目前暫時(shí)達(dá)不到180wh/kg的要求，隨著電池技術(shù)路徑向高能量密度發(fā)展的趨勢(shì)，三元電池（尤其是高鎳化的趨勢(shì)）在能量密度方面的優(yōu)勢(shì)仍使得其有望在未來動(dòng)力電池之爭(zhēng)中占有一席之地，同時(shí)也將拉動(dòng)鎳的需求，下面我們對(duì)短期新能源電池用鎳進(jìn)行大致估算：根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量為636.2萬輛，2023年1-5月份我國(guó)新能源汽車產(chǎn)量為192.9萬輛，累計(jì)同比增長(zhǎng)43%，根據(jù)復(fù)合增長(zhǎng)率模型我們預(yù)計(jì)2023年我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量為910.41萬輛。由于新能源電動(dòng)車用鎳量受到新能源汽車類型（純電混動(dòng)對(duì)鎳單耗各不相同）、動(dòng)力電池裝車量、三元電池占比等多種因素影響，以下測(cè)算對(duì)于部分變量采用假設(shè)估計(jì)：從三元電池單耗上來看，根據(jù)市場(chǎng)主流測(cè)算，生產(chǎn)1Gwh的NCM333、NCM523、 NCM622、 NCM811需要的鎳金屬量分別為366、548、595、725噸，根據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，2022年三元電池3系、5系、6系、8系產(chǎn)量占比分別為0.53%、15.21%、29%、55.26%，隨著新能源電動(dòng)車補(bǔ)貼退坡，三元電池成本控制越發(fā)重要，在這樣的背景下，三元電池高鎳化成為了必然的趨勢(shì)，我們未來NCM6系和NCM8系占比將進(jìn)一步提高，2023年三元電池平均耗鎳量為668噸/Gwh，假設(shè)單車電池需求量為52Kwh，三元電池占比下滑至34%，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)新能源汽車對(duì)于鎳的需求量為10.76萬噸，同比增量有限，較2022年國(guó)內(nèi)鎳元素消費(fèi)總量而言，僅拉動(dòng)2%的消費(fèi)增速。

表 2：不同類型三元電池耗鎳量估算

數(shù)據(jù)來源：公開資料

表 3：中國(guó)新能源汽車耗鎳量估算

數(shù)據(jù)來源：公開資料

綜合看，鎳產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)處于全面過剩的格局，鎳礦供應(yīng)較為穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)鏈中游的鎳鐵、硫酸鎳、純鎳的產(chǎn)能均明顯增長(zhǎng)，而消費(fèi)方面卻未見明顯亮點(diǎn)：傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域不銹鋼對(duì)于鎳元素的需求表現(xiàn)較為平淡，新能源領(lǐng)域需求增速有限，疊加純鎳庫存明顯增加，鎳元素過剩壓力持續(xù)壓制鎳價(jià)，建議以偏空態(tài)度對(duì)待。