三元前驅體（NCM）是鎳鈷錳酸鋰三元材料的主要組成部分，鎳鈷錳酸鋰三元材料又是三元鋰電池正極材料的主要組成部分。三元鋰電池正極材料又是三元電池的核心，而三元鋰電池構成的電池包或電池組最終是新能源汽車的動力來源。三元鋰電池能量密度高，只要電池安全問題得到不斷改善和解決，將成為未來動力的方向。此外，三元鋰電池含鎳的高低直接決定電池的帶電容量，因此三元鋰電池的高鎳化發展是電池行業的大勢所趨。

一、三元材料

1.3、鋰電池產業鏈趨勢——三元材料

鋰電池是一種常用的二次電池，其工作原理是依靠鋰離子（Li+）在正負極之間移動來實現充放電。區別于其他二次電池（如鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池），鋰電池的優點非常明顯，如工作電壓高、能量密度大、循環壽命長且無重金屬污染，因此被廣泛應用于消費電子和新能源汽車領域。鋰電池主要由正極、負極、隔膜、電解質和電池外殼幾部分組成。

鋰電池的正負極由不同的材料構成，涉及的產業鏈也不同。目前負極材料的比容量顯著高于正極材料，常用的石墨負極材料的高品質產品的比容量可達365Ah/kg，已經趨近理論極限372Ah/kg。正極材料普遍比容量較低，約130-170Ah/kg。由于電池的整體容量是由較小的正極材料的比容量決定，因此正極材料是提高鋰電池容量的關鍵所在。負極產業鏈主要涉及石墨材料和針狀焦等材料，顯然不是本文想要闡述的重點。

接下來我們仔細闡述下鋰電池的正極產業鏈，正極材料是鋰離子電池中最核心的部分，占鋰離子電池生產成本的30%以上。正極材料對電池的儲能密度、循環壽命、安全性等具有直接影響。常見的正極材料可以分為四種：鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）和三元材料（包括NCM和NCA）。從正極材料的產業鏈制備來看，這其中涉及到采礦至中間品，再由前驅體制備成產成品的過程。其中，前驅體的性質對于最后合成的正極材料產品至關重要，主要因為前驅體的形貌、顆粒、比表面積、振實密度等對成品的性質影響很大。

通過對比可以發現，不同正極材料在關鍵性能上各有優劣。鈷酸鋰材料的安全性能較差、容量相對較低，大大限制了其應用范圍。錳酸鋰材料在高溫循環中錳離子溶解會導致材料的容量嚴重衰減。磷酸鐵鋰雖然價格低廉、循環性能好和安全性高使其率先應用于電動汽車中，但其導電性能差，振實密度低限制了電池能量密度。而三元材料（NCM和NCA）結合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰（鋁酸鋰）的優點，其理論容量和能量密度最優。這意味著三元電池比磷酸鐵鋰、錳酸鋰電池的能量密度更高，續航里程更強。而且，隨著技術的革新，三元材料為正極的電池已經逐步取代以磷酸鐵鋰材料為正極的電池，預計未來會成為動力電池主流趨勢。

1.4、三元材料高鎳化趨勢

早期正極材料用的是鈷酸鋰（LiCoO2），隨后發現鎳酸鋰（LiNiO2）在結構上與鈷酸鋰（LiCoO2）相似，但其在循環放電過程中結構穩定性差且電池容量衰減較快，因此并沒有受到普及。隨著材料研發技術進步，人們發現部分Ni離子可以被其他金屬離子替代形成較好的穩定性，而且多元金屬摻雜替代能夠解決不可逆容量問題。由此，鎳鈷錳（NCM）和鎳鈷鋁（NCA）應運而生。

三元材料全稱多元金屬復合氧化物（NCA、NCM），是指三種電極材料共融而成的復合電極材料，理論上兼具每種組分的性能優勢，化學式可寫成LiNixXyCo1-x-yO2的材料。當X為Mn和Al時，分別指的是NCM鎳鈷錳和NCA鎳鈷鋁三元材料。事實上，NCA和NCM結構非常相似，均是由鈷酸鋰（LiCoO2）發展而來。

由于新能源汽車的政策驅動，市場對高能量密度的三元正極材料的需求增大。三元材料中Ni和Co是主要的電活性原子，Ni提供容量作用，Ni含量越高，電池的能量密度越大。Co貢獻一部分容量的同時可以穩定結構，提高材料的電子導電性和改善循環性能。而Mn和Al只起到穩定結構的作用，同時降低材料成本。因此，為了不斷提升材料的比容量，就需要朝著高鎳化、高電壓的方向發展。三元材料的高鎳化是指含鎳量的提高，具體包括NCM622、NCM811體系與NCA體系。NCA材料鎳含量高，能量密度類似NCM811，壓實密度接近NCM523。目前Tesla電池中的正極材料NCA的Ni含量已經達到了80%，日本住友最新實驗甚至已超85%，而NCM中能與NCA相提并論的NCM811卻遠沒有實現量產。由于NCA技術多被日韓企業壟斷，我國技術和供應鏈的落后也決定了高鎳化電池只能重點開發NCM。因此我國三元材料的發展路徑是從NCM111到NCM523的量產，接著攻克NCM622，然后朝著NCM811發展。目前，我國NCM622的技術難關已得到解決，如當升科技、杉杉等正極材料企業都形成了規模化供應能力；國軒、CATL等電芯企業也已經實現NCM622電池的產業化應用，未來NCM811的發展指日可待。

2016年10月發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》計劃2020年的純電動乘用車動力電池的能量密度目標為300Wh/kg，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。2017年3月發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出，到2020年動力電池的系統比能量要達到260Wh/Kg，較現有水平翻一倍；2025年動力電池單體比能量達500Wh/Kg。2017年4月三部委發布《汽車產業中長期發展規劃》，秉承《節能與新能源汽車產業發展規劃》的精神，提出到2020年動力電池的單體比能量要達到300Wh/kg，力爭實現350Wh/kg，系統比能量達到300Wh/kg。目前，主流的NCM523可以達到160-200wh/kg，距離目標300Wh/kg還有較大差距。而NCM622和NCM811分別可以達到230wh/kg和280wh/kg，所以未來三元材料高鎳化勢在必行。

二、硫酸鎳需求分析：新能源用鎳需求前景樂觀

2.1、三元電池應用于新能源汽車的車型各異

新能源汽車不同車型采用的電池不一樣，除了特斯拉采用NCA鎳鈷鋁酸鋰電池外，國內外新能源汽車較多采用NCM電池。其中，國內新能源客車主要采用磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池，國內插電混乘用車、純電動乘用車和專用車主要采用磷酸鐵鋰電池和NCM鎳鈷錳酸鋰電池。簡而言之，三元電池多應用于乘用車和專用車，客車用量幾乎為零。這是因為三元材料的比容量更高，即單位體積電量更高、質量更輕，可有效提升新能源汽車續航里程，因此廣泛應用于乘用車和專用車等續航要求較高的車型。而它的熱穩定性相對較差，在200℃溫度下易分解釋放出氧氣導致電池高溫助燃，而磷酸鐵鋰在700℃高溫下性能保持穩定，基于安全性和行駛里程較為固定的考慮，磷酸鐵鋰更適用于新能源客車領域。

2.2、國內新能源汽車補貼加速三元電池鎳消耗

近年來，我國出臺了對新能源汽車的各項補貼政策，對新能源汽車行業發展起到了至關重要的作用。2016年底，四部委發布《關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》將國家補貼與能量密度掛鉤，加速了三元電池占比的提升。補貼對于電池能量密度的具體要求為：純電動乘用車動力電池系統的質量能量密度不低于90Wh/kg，對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補貼。非快充類純電動客車電池系統能量密度要高于85Wh/kg。專用車裝載動力電池系統質量能量密度不低于90Wh/kg。由于普通的磷酸鐵鋰電池很難達到120Wh/kg，而三元電池很容易實現120Wh/kg以上的能量密度，這意味著為了得到更高的補貼，整車廠企業將更多采用三元電池。

2017年9月27日由工信部、財政部、商務部、海關總署、質檢總局聯合公布的《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，也就是業界俗稱的“新能源雙積分政策”。雙積分政策將從2018年4月1日正式實行，并自2019年度起實施企業平均燃料消耗量積分核算。該政策旨在鼓勵傳統車企實現向新能源領域的逐步轉型。此外，2017年底，財政部、稅務總局、工信部、科技部聯合發布的《關于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》中顯示，從2018年1月1日至2020年12月31日，對購置的新能源汽車免征車輛購置稅。這意味著國家政策不斷向新能源市場傾斜，有序推進新能源汽車產業的健康發展。

2.3、三元電池所需硫酸鎳和鎳金屬預測

接下來我們預測下三元電池中所需硫酸鎳和鎳需求量。這里有兩種方法可以測算：

方法一，預測全球新能源汽車銷量和電池裝機容量，根據三元電池占比計算三元電池每年裝機容量，然后根據三元電池能量密度計算三元電池裝機重量，進而算出三元電池所需正極材料重量。再通過預測NCM和NCA電池中鎳含量占比，即可以算出硫酸鎳和鎳需求量。

方法二，通過預測全球新能源汽車銷量以及各動力電池類型占比，可以得到各種正極材料出貨量。預測NCM和NCA電池中鎳含量占比，即可以算出硫酸鎳和鎳需求量。

由于新能源汽車不同車型的銷量和電池裝機容量詳細數據未知，因此我們直接采用鋰業科技大會中給出的全球正極材料出貨量來推測2017-2020年硫酸鎳和鎳金屬需求量。為了推演的嚴謹性，我們通過假設最樂觀和最悲觀兩種情形來給出鎳需求的區間，假設樂觀估計2018、2019和2020年NCM622產業化普及率分別為50%，70%和70%，NCM811在2019和2020年實現10%和20%的產業化普及率，由此可以得到疊加電鍍用硫酸鎳的需求，2018-2020年全球硫酸鎳需求呈現爆發式增長，至2020年硫酸鎳需求有望達到115-122.8萬噸，對應金屬鎳為25.72-27.42萬噸。根據安泰科統計，2017年全球原生鎳消費量為218萬噸，因此測算的新增電池用鎳需求占比在2020年能達到10%以上。據了解，特斯拉計劃使用20700型電池替代18650型電池，由此可以將特斯拉model3的能量密度由233Wh/Kg提高到300Wh/Kg。若考慮特斯拉電池的替代，對應的硫酸鎳和鎳金屬需求將進一步提高。

2.4、長期看好新能源電池用鎳需求

目前，各國政府非常重視新能源汽車的發展，以美國、日本、德國為代表的發達工業化國家分別制定了完善的鼓勵新能源汽車發展的產業政策。其中挪威、荷蘭、德國、印度、法國和英國等國都明確提出了燃油車停售時間表。與此同時，中國和全球多家品牌車企也明確提出規劃燃油車的停售時間和提升新能源車市場份額的目標。從下圖可以看出，2020-2050是未來新能源汽車發展的黃金期，因此如果把時間拉長至2050年，新能源用車將實現前所未有的增量，這意味著電池用鎳的需求會遠超想象。

根據彭博新能源財經預測，2021年全球電動汽車銷量將從2017年的101.8萬輛增至300萬輛，預計2040年，新能源汽車將占全球輕型車銷量的54%（去年預測值為35%），其中歐洲占比近67%，美國和中國占比分別達58%和51%，歐洲、美國和中國將成為電動車的核心市場。假設新能源汽車占比的預測值是正確的，電力將成為所有新出售的汽車的主要燃料類型。雖然仍有不少人表示懷疑，但是根據國際能源署的統計，從2012-2016年，電池成本下降了近一半以上。目前電池平均成本約273美元/KWh，彭博預測，當電池價格達到100美元/KWh時，電動汽車的成本將于傳統汽車相當，預計2020年中期就能實現。對新能源汽車增長的預測中，這是個重要的假設，如果電池價格不能很快下跌，新能源汽車將需要更長的時間才能達到成本競爭力。此外，彭博新能源財經的新能源汽車首席分析師ColinMcKerracher列舉了7個可能會影響全球新能源汽車銷售增長的因素，都可能不同程度的對新能源汽車發展形成影響。

三、硫酸鎳供需格局展望

目前全球約有50萬噸硫酸鎳產量，其國內占比高達60%，海外占比40%。

據統計，國內硫酸鎳產能約為35萬噸，2017年產量約30萬噸：金川集團現有產能4.5-5萬噸，2018-2019年分別新增3萬和5萬噸產能；格林美目前現有產能7萬噸，2018年將逐漸提高產量；廣西銀億新材料有限公司有4-5萬噸產能，未來兩年產量將逐漸釋放；新鄉吉恩新能源材料有限公司2015年新建的1萬噸產能2017年達產，目前有4萬噸產能；光華科技(002741,股吧)2018年初擴建5000噸電池級硫酸鎳產能。另外還有一些企業產能在1-2萬噸之間，比如江西睿鋒、金柯有色、新鄉超能、啟東北新等。

海外硫酸鎳產能約24萬噸，2017年產量約16.5萬噸：優美科現有年產量3.5萬噸，未來兩年將逐漸增加2萬噸產能，預計2018-2019年產量分別為4.5萬和5.5萬噸；日本住友集團現有產能7.5萬噸，其中，2016年底建擴產的2.5萬噸硫酸鎳項目已達產，未來產量將逐漸達到設計產能目標；俄羅斯諾里爾斯克鎳業現有產能5萬噸，硫酸鎳項目也在不斷擴產中。上述三大生產商占據接近60%海外產能，行業集中度非常高。2017年全球合計硫酸鎳產能近60萬噸，產量46.5萬噸。

結合前文測算的硫酸鎳需求，預計2017-2018年全球硫酸鎳供需維持緊平衡，隨著電池級硫酸鎳需求的快速增長，2019-2020年供需缺口逐步擴大，2020年缺口為22萬噸。

四、總結

自2014年起，鋰離子電池正極材料-三元材料用鎳已成為當前電池行業第一大用鎳領域。在我的年報《新增消費猶可期，九重泉底有臥龍》中提到，若新能源汽車用鎳需求超過15萬噸以后，整個鎳市場格局會發生重大變化，那時電池用鎳將超過其他非不銹鋼用鎳領域，成為鎳消費的第二大領域。這意味著未來鎳鹽、電解鎳、含鎳生鐵的市場格局將會分化。因為受制于硫化鎳礦火法冶煉和紅土鎳礦濕法冶煉中間品的原料迫切需求，價格上漲會擠壓并退回部分用在含鎳生鐵的硫化鎳礦原料，再加上鎳豆/鎳板能直接用于硫酸鎳的制備，若硫酸鎳與電解鎳溢價不斷擴大會進一步擠壓電解鎳的市場份額。正如2006-2007年以后中國NPI冶煉的出現，鎳鐵逐漸從配角轉為主角，不斷擠占電解鎳市場，使鎳產業鏈格局發生洗牌，未來新能源汽車電池用鎳需求的增長，也將使全球鎳供應格局出現新的變化。