碳酸锂是重要的储能材料：按照生产流程和产品链条划分，锂行业可分为基础锂产品和深加工锂产品，锂的基础产品有碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂，碳酸锂是最重要的锂基础产品，其合成工艺根据锂原料分为两大类。按照下游需求，锂产业链有新能源、传统工业和新材料等应用端，其中新能源汽车的需求增长最快。
碳酸锂价格在2000年之后经历了两轮周期：分别是第一轮周期(2005-2009)、第二轮周期(2015-2019)以及中间的平稳过渡期(2010-2014)。对于未来锂行业的第三轮周期，我们认为目前尚未启动，需要等待本轮价格企稳之后，看未来全球新能源汽车行业的整体普及进程。
锂精矿价格波动对于碳酸锂企业的盈利影响较大：全球各地锂的提取成本不一，优良的盐湖锂生产碳酸锂的成本低于矿石锂。典型加工企业碳酸锂目前处于盈亏平衡点，未来精矿成本下跌或将带动碳酸锂价格下滑。碳酸锂价格的下跌将带动正极材料成本的下跌，单吨碳酸锂价格每下跌1万元，NCM523、NCM622和NCM811材料成本将分别下跌0.383万元/吨、0.381万元/吨和0.380万元/吨。
碳酸锂全球供应为寡头垄断，新能源汽车可有效拉动未来需求的增量：全球锂资源主要集中于“五湖一矿”，未来全球锂资源将呈现供应过剩状况。从长周期来看，未来新能源汽车将拉动百万吨级的碳酸锂需求。建议关注具有良好锂资源的天齐锂业和赣锋锂业。
1 碳酸锂是重要的储能材料
1.1锂是重要的能量元素
锂是一种重要的金属元素。锂(Li)在1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现，是最轻的碱金属元素，原子量为6.941，地壳中丰度约0.0065%，居第二十七位。金属锂为一种银白色的轻金属，物理性质方面，熔点180.54℃，沸点1342℃，密度0.534克/厘米3，硬度0.6，质轻且软。电化学性质方面，金属锂具有很低的电化学势(-3.045V)和较强的电化学活性，容易和其他元素形成化合物，同时锂也是电化当量最大的金属，为2.98A·h/g。
锂的来源有盐湖和岩石矿等。锂由于较强的电化学性质，在自然界不以纯金属形式存在，多存在于矿物和无机盐中。盐湖资源多分布于智利、阿根廷等南美洲国家。岩石矿有锂辉石、锂云母、透锂长石等，其中锂辉石矿主要分布于澳大利亚、加拿大、津巴布韦、扎伊尔、巴西和中国，锂云母矿主要分布于津巴布韦、加拿大、美国、墨西哥和中国。
1.2锂产业链是储能关键
锂形成了完备的工业产业链。金属锂具有轻、软、高能量等特性，形成了从上游的盐湖和矿石到中游的碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂等产品，再到下游的传统工业(金属冶炼、润滑剂、陶瓷玻璃等)、新材料(有机合成、生物医药)以及新能源(3C电池、动力电池等)等应用端整个完备的产业链。
按照生产流程和产品链条划分，锂产业链可分为基础锂产品和深加工锂产品。锂的基础产品有碳酸锂、氢氧化锂和氟化锂。碳酸锂按照纯度与化学指标分为工业级、电池级和高纯级碳酸锂。工业级碳酸锂主要用于制备各种深加工锂产品，还用于玻璃陶瓷工业等;电池级碳酸锂(纯度≥99.5%)主要用于生产锂离子电池的正极材料以及电解液;高纯级碳酸锂是生产压电材料钽酸锂的主要原料。氢氧化锂按照纯度与化学指标也可以分为工业级和电池级，工业级用于产品添加剂和二氧化碳吸附剂，电池级用于锂离子电池材料等。锂的深加工产品分为金属锂、氯化锂和丁基锂等，主要用于新材料和部分工业领域。
锂资源的开发周期较长。以常见的矿石锂为例，首先是资源勘探，接着是编制矿石储量JORC报告，再是环评报告、许可证的交付，之后开始设计开采，一般经历2年左右的建设期，在第三年开始交付产品。整个项目从最初的勘探到最终的出产品需要8-9年。盐湖的扩产由于环境的复杂性等原因周期更长。
基础锂产品的生产工艺分为盐湖和矿石锂两种方法。对于锂辉石原料，经过粉碎、研磨和浮选分离等工序得到锂辉石精矿。对于盐湖锂原料，卤水先转移至蒸发池系统，通过曝光蒸发后，锂盐被浓缩在卤水中，该工序重复多次后得到氯化锂卤水，最终再转化为碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂产品。在天齐锂业的生产工艺图中，先将锂精矿煅烧、酸化、浸出和过滤得到硫酸锂，再加入碳酸钠、氢氧化钙和氯化钙分别得到基础锂产品碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂。对于锂的深加工产品，氯化锂通过电解和蒸馏得到金属锂产品，而丁基锂一般由金属锂和氯丁烷为主要原料进行合成。氟化锂分为工业级和电池级，工业级一般是碳酸锂和氢氟酸反应制备，电池级一般采用离子交换法除杂后制备。
锂产品之间可以相互转换。理论计算，生产1吨金属锂需要6.13吨氯化锂，从赣锋锂业生产图中知道实际需要6.5吨氯化锂，过量6%。1吨金属锂可以生产3.03吨丁基锂。1吨Li2O对应0.475吨金属锂，即2.473吨碳酸锂当量。1吨单水氢氧化锂可以折算为0.88吨碳酸锂。
1.3碳酸锂合成工艺
碳酸锂是锂产业链中最重要的中间产品，其合成工艺根据锂原料分为两大类。矿石锂(锂辉石、锂云母等)主要有硫酸法、硫酸盐混合焙烧法、石灰石烧结法、氯化焙烧法等，提锂技术相对成熟;盐湖锂主要有沉淀法、萃取法及吸附法等。
对于矿石锂，常用的硫酸法是将锂辉石于1000℃左右下煅烧，锂辉石的晶型由单斜晶系变成四方晶系(β-锂辉石)，化学活性增强;接着将浓H2SO4与β-锂辉石混合后，控制焙烧温度为250-300℃焙烧，焙烧产物用稀硫酸浸出，除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等杂质，再用Na2CO3除去Ca2+、Mg2+得到纯净的Li2SO4;再蒸发和浓缩，加入Na2CO3与Li2SO4反应生成Li2CO3。硫酸盐法主要是K2SO4与锂矿物混合，混合后的物料经造球、焙烧，使矿石中的锂转变为硫酸锂，在用H2SO4浸出，使Li+从矿石中进入溶液中，进入溶液中的Li+经净化、沉淀后便可获得Li2CO3。对于锂云母矿，一般多采用氯化焙烧法，选用氯化剂和锂云母作用，将碱金属和有价金属转化成氯化物。
对于盐湖锂，常用的蒸发沉淀法工艺简单，在蒸发池中进行卤水的蒸发和浓缩，当卤水中锂的含量达到适当的浓度之后，进行脱硼、除镁除钙等，再加入纯碱沉淀出碳酸锂。吸附法一般是采用吸附剂将卤水中的锂离子进行吸附提取，再将其洗脱下来。对于锂含量较低的卤水，吸附法是较好的方法，此方法的关键在于选取选择性高、吸附容量大、材料稳定性高的吸附材料。煅烧法主要针对镁锂比高的卤水，在中温下煅烧部分物质分解，氯化锂溶解在溶液中，通过浸取工序等将杂质除去，得到碳酸锂。
2 碳酸锂价格起伏大，成本依赖于原材料
2.1碳酸锂价格经历了两轮周期
锂行业自2000年之后经历了两轮价格周期，分别是第一轮周期(2005-2009)、第二轮周期(2015-2019)以及中间的平稳过渡期(2010-2014)。碳酸锂价格从2000年的2000美元/吨，经历2005-2009年的3C电子时代以及2015-2019年的动力电池时代，价格一路上涨到最高峰的24000美元/吨(16.8万元/吨)，是名副其实的“贵金属”。
动力电池时代的需求拉动带来锂价格的上涨。中国在2009年启动新能源汽车战略，经过培育期以及导入期，新能源汽车销量从2013年的1.76万辆增长到2014年的7.48万辆。2015年前6个月销量已经达到7.27万辆，增速为264%，基本接近上一年度的销量，整个2015年累计销量为33.11万辆，增幅为343%。新能源汽车销量的增长带来碳酸锂的需求，同时加上对新能源汽车未来销量的乐观预期，导致电池级碳酸锂价格从2015年6月的5万元/吨半年之内涨到接近15万元/吨，价格增长了2倍。
供给过剩造成锂价下跌。随着碳酸锂价格的大幅上涨，带动了相关企业的扩产积极性。由于锂的扩产周期一般是3年，所以2015年价格上涨下催生的扩产在2018年产能逐渐释放，供给的过剩带动碳酸锂价格的下跌。目前仅ALB、SQM、FMC和ORC四家企业的产能在2018年度为15.5万吨，在2020年产能将增加到28万吨，年均复合增速为30%，大于碳酸锂需求的增速。截止2019年2月21日，电池级碳酸锂价格为7.85万元/吨，相比于2018年初的高位的16.4万元/吨下跌52%，价格企稳接近5个月。电池级氢氧化锂价格10.55万元/吨，相比2018年初的高位的14.85万元/吨下跌27%，氢氧化锂的价格跌幅相对较小主要是由于其供需结构相对良好。
对于未来锂行业的第三轮周期，我们认为目前尚未启动。需要等待本轮价格企稳之后，看未来全球新能源汽车行业的整体普及进程。
2.2碳酸锂成本依赖于原材料
全球各地锂的提取成本不一，优良的盐湖锂生产碳酸锂的成本低于矿石锂。锂精矿方面，全球成本最低的天齐锂业澳洲的格林布什锂矿生产经营成本120美元/吨左右，澳洲其余的精矿生产经营成本在200-300美元/吨左右。
碳酸锂的现金成本方面，全球较低的是FMC、ALB和SQM等盐湖的4000-4500美元/吨，折合人民币2.8-3.2万元/吨碳酸锂的现金成本，其中试剂占据54%成本比例。(为了获得扩张的份额，盐湖锂巨头ALB和SQM同智利政府就新的矿权使用费达成一致，对于产品售价超过每吨10000美元的部分对应40%的特许权使用费，造成2018年度盐湖锂的现金成本有所增加)。天齐锂业格林布什锂矿的碳酸锂现金成本约为3.5-4万元/吨，其中锂原料占据69%的成本，剩下的由能源、试剂、人工构成。
对于氢氧化锂产品，其生产成本在5000美元/吨左右，折合人民币35000元/吨(假设汇率为7)。全球成本较低的矿有天齐锂业、FMC、ALB和SQM等企业，国内的赣锋锂业为6万元/吨左右。
2.3碳酸锂价格影响下游盈利能力
典型电池级碳酸锂加工企业目前处于盈亏平衡点，未来精矿价格下跌或将带动碳酸锂价格下滑。我们对没有锂矿资源的企业进行碳酸锂成本核算，锂原料以锂辉石精矿为例，生产1吨碳酸锂理论上需要0.405吨氧化锂Li2O，按照6%(Li2O含量)锂辉石实际对应系数为8。2018年以来在供给过剩的格局下，锂辉石精矿价格一路下调，5%的Li2O含量的锂辉石中国到岸价从年初的950美元/吨下跌到2018年底的710美元/吨，下降幅度是25%。5%的精矿折扣系数按照9计算，由于加工企业一般年初确定全年的价格，所以全年按照900美元/吨的价格，单吨碳酸锂加工成本为76700元/吨，市场价和成本价的价差从高峰的87300元/吨(对应毛利率53%)下跌到年底的2800元/吨(对应毛利率3.5%)，在2018年底部分加工型企业出现亏损，大多企业处于盈亏平衡线。我们认为未来的精矿价格呈现逐步下跌的趋势，按照2019、2020年度锂辉石精矿价格分别为650、600美元/吨测算，对应的成本价格为60950元/吨和57800元/吨。
锂精矿价格波动对于碳酸锂企业的盈利影响较大。我们按照6%的锂辉石情况测算生产单吨碳酸锂的盈利弹性(折扣系数为8，汇率假设为7，加工费用为2万元/吨)。当锂辉石精矿价格分别在700、650美元/吨时，碳酸锂市场价在7.5万元/吨时，单吨碳酸锂毛利为1.58万元/吨和1.86万元/吨，对于年产10000吨碳酸锂的典型企业，毛利为1.58亿元和1.86亿元，锂精矿价格下跌7%带动毛利上升18%。
碳酸锂价格的下跌将带动正极材料成本的下跌。单吨碳酸锂价格每下跌1万元/吨，NCM523、NCM622和NCM811材料成本将分别下跌0.383万元/吨、0.381万元/吨和0.380万元/吨。碳酸锂价格从2017年11月的高位16.8万元/吨下跌到2019年2月的7.85万元/吨，带动NCM523材料从2018年4月的23.3万元/吨的高位下跌到2019年2月的15.4万元/吨。
电池级碳酸锂价格影响下游正极材料盈利能力。根据GGII数据，按照2018年度正极材料出货量为27.5万吨，单吨磷酸铁锂、NCM、LCO、LMO需要的碳酸锂分别为0.234吨、0.380吨、0.377吨和0.204吨，总的正极材料消耗电池级碳酸锂为9.16万吨。碳酸锂价格每下跌1万元/吨，下游的正极材料约减少5.6亿元的成本。按照2018年度正极材料总产值535亿元，假设净利率10%，碳酸锂价格每下跌1万元/吨，将带动正极材料行业净利润增长10.5%。
3 碳酸锂材料供需研判
3.1全球供应为寡头垄断
全球锂资源储量丰富，按照年均20%复合产量增速，可使用54年。美国地质调查局数据，全球目前金属锂储量为1600万吨，折合碳酸锂当量约为8500万吨，按照2017年度全球锂资源产量为23.54万吨计算(同比增长21.5%)，静态使用寿命为361年;假设未来碳酸锂产量年均复合增速为20%，计算得知全球锂资源可使用54年。
全球锂资源主要集中于南美地区与中国地区。根据美国地质调查局数据，2017年全球1600万吨金属锂资源中96%集中于智利(750万吨)、中国(320万吨)、澳大利亚(270万吨)和阿根廷(200万吨)等国家，占比分别为47%、20%、17%和13%。产量方面，2017年全球锂资源产量43000吨(金属锂)，其中澳大利亚(18700吨)、智利(14100吨)、阿根廷(5500吨)、中国(3000吨)分别占比43%、33%、13%、7%。按照2017年度的储量与产量比例，智利、中国、澳大利亚和阿根廷的静态开采年限为532年、1067年、144年和363年。
全球锂资源主要集中于“五湖一矿”。目前全球锂资源供给掌握在泰利森(天齐锂业有51%权益，ALB有49%权益)、SQM、ReedIndustrialMinerals、Albemarle、Galaxy和Orocobre等国际巨头手上，TOP5供应量为77%。对于下游碳酸锂、氢氧化锂等锂的化合物等产品，供应前五名是Albemarle、SQM、天齐锂业、赣峰锂业和FMC，TOP5占比约为73%。从公司营收角度，2017年度前五名为Albemarle、天齐锂业、赣峰锂业、SQM和FMC。总的来看，全球锂资源被少数的几家巨头垄断。
全球锂矿开发以盐湖为主，矿石为辅。全球锂资源主要有盐湖锂和锂矿石两种，从产量端来看，全球锂资源开发76%为盐湖锂，剩下的为锂矿石。对于锂矿石，储量最多的是泰利森的格林布什矿场，拥有690万吨碳酸锂当量，氧化锂品位2.1%。锂盐湖方面，SQM的SalardeAtacama储量最多，拥有4290万吨碳酸锂当量，品位为1840ppm。智利的SQM和美国的ALB共同拥有智利Atacama盐湖，美国FMC开发的阿根廷HombreMuerto盐湖和阿根廷Orocobre开采的Olaroz盐湖
全球碳酸锂产能扩张迅猛，短期将形成供大于需的局面。2017年全球锂资源产量为23.54万吨(碳酸锂当量)，同比增长21.5%。根据中国产业信息网数据，从2018年度碳酸锂新增产能结构来看，盐湖提锂扩产提供了增量的42%，约为2.76万吨;矿石扩产提供了增量的58%，约为3.8万吨。盐湖由于受到其主产品钾肥等的扩产的影响以及气候等因素的影响，扩产有一定的不确定性，所以成为了碳酸锂供应的边际量。碳酸锂价格的上涨带动了行业的投资热情，仅仅2017年度国内碳酸锂行业投资热情高涨，据不完全统计，2017年度碳酸锂行业涉及投资有196亿元，多为增资以及产能投建，在2-3年后产能将陆续释放，未来将形成供大于需的格局。
3.2新能源汽车贡献未来需求的增量
全球2018年度新能源汽车需要约6.5万吨电池级碳酸锂。根据GGII数据，2018年中国动力电池出货量为65GWh，国内新能源汽车产量127万辆，估算得知平均单车带电量为51kwh。2018年全球新能源汽车累计销量200.1万辆，按此数据估算全球新能源汽车出货量为102Gwh，按照1Gwh电量需要650吨碳酸锂当量计算，需要约6.5万吨电池级碳酸锂。
燃油车禁售时间表陆续出台，新能源汽车未来需求确定性高。基于环保低碳的要求，世界上主流国家都在2017-2018年陆续出台了禁售燃油汽车的时间表。荷兰和挪威最为激进，将于2025年禁售传统燃油车;印度属于发展中相对激进的，燃油车禁售时间为2030年;汽车工业强国德国的禁售时间也为2030年;英国、法国的时间相对保守，为2040年;美国目前联邦政府并未出台相关的政策，少数的州出台了禁售时间表，其中加州最为激进，计划在2030年全面推广零排放汽车的使用，禁止传统燃油车上路，另外陆续有9个州复制了加州的法律，故共10个州有禁售燃油车的时间表。对于国内，出台禁售时间表相对保守，工信部副部长辛国斌在2017年9月份于天津举行的2017中国汽车产业发展国际论坛上发表演讲时透露，中国政府已经开始研究制定传统燃油汽车停产停售的时间表。
虽然目前主要是发达国家在推动燃油车禁售，发展中国家参与较少，全球最大的新能源市场中国、美国(部分州出台)、日本等尚未出台禁售时间表，但都处于政策的制定期，同时已经出台了禁售时间表的国家的政策具体实施力度以及约束性有待考量。我们认为从未来几十年的长周期来看，更加节能、低耗的汽车是大势所趋，新能源汽车的需求增长确定性高。
高镍化时代正极材料对碳酸锂的需求并未减弱。对于下游的正极材料，未来以NCM811材料为主，单吨NCM622和NCM811需要的氢氧化锂分别为0.433吨和0.431吨，锂的需求并未减弱，未来电池出货量将大幅拉动碳酸锂的需求。
从长周期来看，未来新能源汽车将拉动百万吨级的碳酸锂需求。根据中汽协会网络部数据，2017年全球汽车销量96804390辆。按照目前全球5%左右的渗透率，未来到2030年为止，新能源汽车产量年均复合增速为13%，则2030年新能源汽车渗透率为20%，即生产2000万辆汽车。按照单车电量60kwh计算，大约需要1200Gwh电池。按照全部为NCM811电池，将拉动100万吨单水氢氧化锂的需求(折合176万吨碳酸锂当量的需求)。根据中国有色金属工业协会锂业协会数据，2017年全球锂资源产量为23.54万吨(折合LCE)，2030年新能源汽车拉动的碳酸锂当量为176万吨，是2017年总需求的7.47倍。从长周期来看，2030年新能源汽车将拉动百万吨级的碳酸锂的需求。
锂需求量在新能源汽车的带动下，未来增速上行。2017年度全球碳酸锂下游消费中，传统工业、3C、新能源汽车领域以及储能电池领域的需求占比分别是55.9%、13.6%、30.0%和0.5%。根据Roskill报告，全球锂需求从2012年15.2万吨增长到2018年度预计的25.3万吨，年均增长8.9%。未来随着新能源汽车的快速发展，2025年全球碳酸锂需求将达到97.4万吨，是2018年度需求量的3.8倍，2019-2025年的年均增速为22.5%。
总的来看，碳酸锂是锂产业链中重要的中间产品，价格依赖于精矿成本，未来供需偏过剩。长周期来看，新能源汽车将拉动百万吨级的碳酸锂需求。建议关注具有良好锂资源的天齐锂业和赣锋锂业。
原标题：有锂走遍天下-碳酸锂行业深度研究
