(报告出品方/作者:广发证券,吴鑫然、何雄、邓先河)
一、锰产业链:上游矿源分布集中在海外,下游应用领域广泛
(一)锰产业链产品众多,下游广泛
锰产业上游为采矿业,矿源包括氧化矿、碳酸矿、硅酸矿和硫化矿等。矿源经过中游加工成为锰化工、金属锰、锰铁和硅锰等产品,最终应用于医疗化学、油漆、催化剂、钢铁业等多个领域。
(二)矿源资源集中海外,中国以进口为主
全球锰矿集中于南非、巴西、澳大利亚、乌克兰和加蓬。据美国地质调查局数据显示,截至年12月,全球已探明锰矿储量13亿吨,40%位于南非,21%位于巴西,18%位于澳大利亚,11%位于乌克兰。
南非、澳大利亚、加蓬是全球锰矿主产国。南非拥有最丰富的锰矿储备,也是全球最大的锰矿生产国,据美国地质调查局数据显示,年,南非锰矿产量万吨,占全球锰矿产量的28%。澳大利亚、加蓬紧随其后,产量分别达到万吨和万吨。
中国锰矿储量低,主要集中在广西。据Wind数据显示,中国锰矿储量仅占全球的4%,且分布极不均匀。截至年12月,我国锰矿储量最高的地区为广西,储量为万吨,占全国储量的77%。其次为湖南,储量为万吨,占全国储量的9%。其余地区锰矿占比在5%及以下。
受制于安全、环保等因素,国内锰矿开工率低。据CNKI相关文献,截至年3月,中国境内拥有锰矿采矿权的矿山共有个,其中到期和到期续办的80个,其余个由于安全、环保、山林纠纷、土地权属、区域整合等因素,仅座有开采活动,开工率不足40%。全年正常生产的大型锰矿山仅有中信大锰、阿克陶佰源丰、云南文山斗南和贵州武陵等少数企业。
中国锰矿产量低,主要依靠进口。据Wind据显示,我国锰矿产量自年起开始断崖式下降,年后维持在万吨。下降原因一方面是我国自身锰矿储量不高,另一方面也与采矿业环境管制有关。由于国内矿石产量不足,质量不高,我国锰矿大量依赖进口。Wind数据显示,年,我国锰矿产量为万吨,而净进口量达到万吨。
二、锰产品:产品种类众多,供需格局各异
锰产品产能受制于锰矿资源和环保政策。锰产品种类众多,包括电解锰、二氧化锰、硫酸锰和锰酸锂等,主要生产企业包括宁夏天元、中信大锰、湘西电化、贵州红星、广西汇元、武陵锰业等。目前,我国锰产品生产技术较为成熟,主要生产制约因素是锰矿资源和环保政策。一些锰矿矿山企业安全环保意识薄弱、设施不完善,地质灾害频发,“三废”排放不达标,对安全、环境造成严重危害,被严格整治,约束了锰产品的原料供给。
(一)电解锰:国内供给稳定,天元锰业一枝独秀
电解锰是指用锰矿石经酸浸出获得锰盐,再送电解槽电解析出的单质金属。锰是冶炼工业中不可缺少的添加剂,电解锰由于具备高纯度、低杂质特点,现已广泛应用用于钢铁冶炼、有色冶金、电子技术、化学工业、环境保护、食品卫生、电焊条业、航天工业等各个领域。
国内电解锰供给稳定,可满足海内外需求。供给方面,根据前瞻产业研究院统计,-年,国内电解锰产量保持稳定,年小幅下滑,但整体维持在万吨。需求方面,我国电解锰在满足国内需求同时对外出口,年出口32万吨,进口吨,表观消费量约为万吨。
天元锰业是国内电解锰龙头,产量远超竞争对手。年,全国电解锰年度产量TOP10企业包括宁夏天元锰业、中信大锰矿业、武陵锰业(重锰+贵锰)等。其中宁夏天元锰业产量远超其他企业,年电解锰产量达到57.9万吨,占全国产量的39%。
(二)二氧化锰:中国占据全球70%产能,需求随新能源释放
二氧化锰是一种无机化合物,主要用途包括:电池去极剂,合成工业的催化剂和氧化剂,玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等;制造金属锰、特种合金、锰铁铸件、防毒面具和电子材料铁氧体等;用于橡胶工业以增加橡胶的粘性。还可在化学实验中用做催化剂。
中国是全球电解二氧化锰主产国,占全球产能的70%。根据华经情报网统计,中国、日本、美国、欧洲、印度等地电解二氧化锰制造商合计约为30家左右。从产能来看,年全球总体产能约为50万吨,中国产能达到35万吨,占全球产能的70%。国内主要生产商为湘潭电化、桂柳化工、中信大锰和贵州红星、广西汇元等,其中湘潭电化的电解二氧化锰产量约占国内产量的28%、占全球产量的21%。
年后下游需求释放,二氧化锰产能持续增长。根据华经情报网统计,-年,中国二氧化锰产能持续收缩。年后,由于下游需求增加,二氧化锰呈现明显上涨趋势,年的产能利用率相较于年也有大幅提升。分类别看,二氧化锰的产量增长主要来源于锰酸锂级二氧化锰。由于锰酸锂正极材料开始在电动自行车、代步车领域取得广泛使用。
(三)硫酸锰:三元电池拉动硫酸锰需求增长
高纯硫酸锰主要用于制备锰酸锂、四氧化三锰、镍钴锰三元材料等。随着锂离子电池技术的发展和应用领域的扩展,高纯硫酸锰的市场发展前景较好,市场需求量呈增长态势。
三元电池拉动硫酸锰需求增长。年,受新能源汽车补贴退坡影响,三元材料市场增速减缓,但由于三元锂电池具备较高能量密度,能够满足终端市场消费者对新能源汽车续航能力的使用需求,未来动力电池市场有望重回高速增长轨道,进而带动三元材料市场增长。动力电池应用分会数据显示,年前7月国内三元电池装机量为36.87GWh,占比为56.1%。今年7月国内市场新能源汽车动力电池装机量约为12.09GWh。其中,磷酸铁锂电池装机量约为6.21GWh,占比51.4%;三元电池装机量量约为5.84GWh,占比48.3%;锰酸锂、钛酸锂总装机量占比约为0.3%。年-年,由于国内新能源汽车等市场对动力电池的需求快速增长,带动了三元材料市场快速增长。
(四)锰酸锂:锰酸锂电池定位铅酸替代,正极材料前景可观
锰酸锂作为锰酸锂电池的正极材料,具有价格低、电位高、倍率高、安全性能好等优点,应用于电动自行车及低速电动车、小动力型(电动工具等)、数码电子产品、储能等领域,近年来在电动自行车及低速电动车市场发展迅猛,相比其他新能源电池材料具有价格便宜、对环境友好等特点,锰酸锂电池具备取代铅酸电池的潜力。据鑫椤资讯等统计,近年锰酸锂的出货量逐年增长,年为5.8万吨,年7.6万吨,预计到年达40万吨左右。目前锰酸锂行业约有制造商40余家,产能普遍很小,年产能在1万吨以下的企业占90%以上,缺乏头部企业,行业整合的号角已经吹响。
锰酸锂为锂电池正极材料的一种,年出货量占正极材料比重为13%。近年来,锰酸锂产量和出货量均呈上升趋势,年分别达到9.29万吨和6.6万吨。从企业产量来看,博石高科/淮北天茂年产量超过1万吨,第二梯队企业主要有焦作伴侣(多氟多)、甘肃大象、湖南海利、青岛乾运、山东科源、中信大锰、无锡晶石、河北强能等,年产量在-吨。从市场集中度来看,锰酸锂产量CR5由年的38%上升至年的43.7%,行业龙头效应渐显。据ICC鑫椤资讯统计国内25家锰酸锂企业数据显示,虽然年上半年受疫情影响,低端数码电池及海外出口需求降低,但在年开始爆发的电动两轮车电池需求增加对锰酸锂市场形成支撑,全国锰酸锂产量达到9.29万吨,同比增长21.6%。
当今已经使用的锰酸锂的制备方法主要有高温固相合成法、溶胶凝胶法、乳液干燥法、水热合成法、熔融浸渍及微波合成法。
高温固相法主要是将所用的锂盐和锰盐依照配比,在高温情况下进行混合烧结、多次研磨后得到锰酸锂粉体。这种生产方法工艺流程简单,易于实施,但在高温反应过程中,会因为反应时间较长,得到的粉料颗粒大且粒径分布不均匀,电化学性能不理想。与高温固相合成法相比较而言,溶胶凝胶法所用的周期短,得到颗粒粒径均匀且具有较高的可逆比容量及良好的循环性能,但溶胶凝胶法合成的路线复杂且成本高。用乳液干燥法得到的锰酸锂粉体具有高的结晶度细小的颗粒,颗粒粒度分布窄,容易控制。
水热合成法可以制得很多形貌不同、结晶度好、纯度高的粉体,以后将会是一种很好的制备生产方式。熔融浸渍法虽然可以生产出电化学性能很好的尖晶石LiMn2O4,但是工序及操作复杂且生产条件苛刻,不易于工业化。运用微波辅助合成技术也可制备尖晶石锰酸锂材料,可先通过共沉淀法得到锰酸锂材料的前驱体,将得到的前驱体置于微波场中进行煅烧,便可得到粒径均匀的粉体材料,此方法具有高产量、快速及技术参数易于控制等优点。
锰酸锂电池采用成本低、安全性和低温性能好的正极材料,但是其材料本身并不太稳定,容易分解产生气体,因此多用于和其它材料混合使用,以降低电芯成本,纯锰酸锂电池大都在特殊情况下应用。锰酸锂电池标称电压为3.7V,耐热冲击和穿刺能力强,锰酸锂电池的低电池内阻可实现快速充电和大电流放电。但短路会引起防爆膜破裂,而过充则会发生起火、爆炸,高温性能较差,电池温度不能超过80℃。锰酸锂电池在循环过程中会出现锰的溶解,寿命衰减较快、寿命相对短,锰酸锂的容量大约比钴酸锂低三分之一。锰酸锂主要用于大中型号电芯,多用于电动工具,医疗器械,以及混合动力和纯电动汽车。
三、锰产品价格:供需趋紧,价格上涨
(一)电解锰价格受供给端收缩影响,上涨趋势明显
百川盈孚的数据显示,截至年8月30日,国内八地区电解锰报价平均价为元/吨,较去年同期上涨%。年内均价已从.2元/吨上升至现价,复合增长率超过10%。近期由于环保督查及电力限制等因素,不少锰厂减停产,使得现货资源供应紧张。电解锰市场供应端减量明显,价格持续调涨。电解锰出口价格与国内市场均价趋势基本一致,均在近期有较为明显的上涨。
(二)电解二氧化锰价格平稳,六月随锰酸锂一同迎来小幅上涨
电解二氧化锰国内市场均价始终维持在稳定水平,近期有显著上升。年至年6月,无汞碱型电解二氧化锰报价为50元/吨,普通型电解二氧化锰报价为元/吨。7月22日迎来明显涨幅。截至年8月30日,无汞碱型电解二氧化锰报价上升至为元/吨,普通型电解二氧化锰报价上升至00元/吨。据湘潭电化业绩说明会资料显示,锰酸锂正极材料需求端增长明显,锰酸锂型电解二氧化锰是制备锰酸锂的重要前驱体,一季度达到满荷生产且产销平衡。5年至今,我国二氧化锰出口价格经历周期性波动,于年有较大幅度地上升。截至年6月,我国对外出口二氧化锰价格为.2元/吨。
(三)硫酸锰价格保持阶段性上升趋势
年8月至年8月,硫酸锰国内三大市场均价整体保持小幅阶段性上升趋势,近期涨幅明显。高纯硫酸锰可作为锰酸锂型电池正极材料前驱体,今年以来,锂电池需求端拉动明显,带动硫酸锰价格上升。截至年8月30日,硫酸锰国内市场均价为.67元/吨,较去年同期上涨57.23%。
(四)锰酸锂价格稳中有涨
年8月至年8月,锰酸锂国内市场均价稳中有涨。第一季度小幅上升趋势主要来源于锰酸锂型专用正极材料需求上涨。据湘潭电化业绩说明会资料显示,年一季度该公司EMD的各生产线均满负荷生产,产销平衡,价格逐步提升;锰酸锂型专用正极材料供不应求,销售价格上涨。截至年8月30日,普通锰酸锂国内市场均价为元/吨,较去年同期上涨66.67%;高端锰酸锂国内市场均价为元/吨,较去年同期上涨32.25%。年至今,锰酸锂出口价格呈现周期性波动,自年起有大幅上升后,年再次小幅回落,随后仍呈现波动趋势。近期出口价格有小幅上升。
四、电池材料有望成为锰行业未来需求增长点
(一)锰行业下游需求广泛,钢铁行业需求基础大
锰行业下游应用领域多,包括钢铁业、医疗化学、建筑材料、电池行业、电子行业和农业等。据CNKI相关文献引用数据显示,全球锰消费量的86%应用于钢铁冶金,8%用于电池行业,5%用于化工行业,1%用于其他领域。中国锰消费量的90%用于钢铁冶金,6%用于电池行业,2%用于化工工业,2%用于其他领域,包括建材、电子以及农牧业等。
钢铁业需求旺盛,是锰行业最大的需求源。钢铁行业资深需求量常年居高,锰在钢铁行业起到重要作用。据中国粉体网数据显示,现代工业中90%以上锰系列化合物主要应用于钢铁工业。锰与氧、硫的亲和力都比较大,因而锰是钢液的脱氧剂和脱硫剂。
(二)钠离子电池技术突破补足锂电池短板,促进锰产业需求
钠离子电池结构与锂离子电池相似。钠离子电池构成主要包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体。正负极之间由隔膜隔开以防止短路,电解液浸润正负极以确保离子畅通,集流体则起到收集和传输电子的作用。充电过程中,钠离子从正极脱出,经电解液穿过隔膜,嵌入负极,使正极处于高电势的贫钠态,负极处于低电势的富钠态。放电过程则相反。
钠离子电池相比锂离子电池资源优势明显。锂资源在地壳中含量只有0.%,而且分布极不均匀,70%位于南美洲地区。如果按照锂电池目前发展速度,暂不考虑回收,几十年后锂电发展将受到资源的严重限制。相比之下,钠资源非常丰富,在地壳中丰度位于第6位,并分布于全球各地,完全不受资源和地域的限制。因此,钠离子电池相比锂离子电池有非常大的资源优势。
降本空间大,产业链完善后成本低于磷酸铁锂电池。钠离子电池的正极材料、负极材料、电解液和集流体成本均低于磷酸铁锂电池:(1)正极铜铁锰氧化物原材料的成本为磷酸铁锂的1/2左右;(2)负极煤基碳原料成本不到石墨原料成本的1/10;(3)电解液中六氟磷酸钠成本也低于六氟磷酸锂,且钠离子电池可使用低浓度电解液;(4)钠离子电池正、负极集流体均可采用铝箔,而锂离子电池负极集流体必须采用铜箔。因此同等容量下,钠离子电池的集流体成本是锂离子电池的1/3。根据胡勇胜等统计,尽管现阶段钠离子电池制备工艺不成熟、生产设备有待改善,导致生产效率低,产品一致性差,成本明显高于锂离子电池。但产业链成熟后,铜铁锰层状氧化物体系钠离子电池的BOM成本仅为0.26元/(W·h),比磷酸铁锂电池低30%左右。
能量密度低,难以用于消费电子和电动汽车。由于钠离子半径较大,扩散动力学速率迟缓,钠离子电池的能量密度、循环寿命和功率密度受到极大制约。此外,钠离子电池的充放电次数仅为次左右,也与锂电池有明显差距。
总结来看,钠离子电池有望成为锂离子电池有效补充。与锂离子电池相比,钠离子电池具备材料易得,成本低廉、安全性高等优势,但在能量密度、循环寿命等方面有所不足,未来将主要应用于低速电动车(电动自行车、电动三轮车、观光车、四轮低速电动汽车和物流车)以及大规模储能(5G通信基站、数据中心、后备电源、家庭储能和可再生能源大规模接入)等领域。
钠离子电池有望促进对锰元素需求。钠离子电池正极材料包括氧化物类、聚阴离子类和普鲁士蓝类,氧化物类是目前主流材料。根据《钠离子电池科学与技术》统计,在18种氧化物类正极材料中,15种用到锰;8种用到镍,6种用到铁。在聚阴离子类材料和普鲁士蓝类材料中,锰也被广泛使用。
宁德时代布局钠离子电池,吹响产业化号角。宁德时代于8月12日晚间公告亿元定增方案,除继续加码锂电池外,公司计划继续推进储能电池及钠电池相关产业链的研发。通过定增,宁德时代将共计新增锂离子电池GWh、储能电池30GWh产能。除此以外,将有7亿元用于宁德时代新能源先进技术研发与应用项目,该项目主要开展新一代动力及储能电池关键材料体系研发、钠离子电池产业链关键材料及设备开发等。宁德时代首次公开在资本项目中对钠离子电池立项,公司表示目前已经开始进行钠离子电池的产业化布局,计划于年形成基本产业链。与此同时,储能电池关键材料体系研发亦在项目之内。储能业务被称为宁德时代的“第二曲线”,钠离子电池的提出也是为了提前卡位储能领域。
五、重点公司分析
红星发展:根据年中报,公司拥有电解二氧化锰产能3万吨/年,年上半年产量为1.21万吨,较同期增加0.11万吨,实现销售1.39万吨,较同期增加0.43万吨,锰盐业务实现营收1.83亿元。子公司大龙锰业扩建3万吨/年动力电池专用硫酸锰项目已经投入试运行,但尚未实现满负荷生产,年上半年大龙锰业生产高纯硫酸锰1万吨,同比增加0.57万吨,实现销售0.93万吨,同比增加0.46万吨。
湘潭电化:根据年中报,公司拥有电解二氧化锰产能12.2万吨/年,高纯硫酸锰产能1万吨/年;电解二氧化锰实现营收4.19亿元,同比增长16.66%。
三峡水利:根据年报,公司拥有电解锰产能10.6万吨/年。
南方锰业:根据年报,公司年电解金属锰产量18.81万吨,电解二氧化锰产量9.69万吨,锰酸锂产量0.31万吨,硫酸锰产量2.76万吨。
六、风险提示
新能源汽车销量不及预期:相对于传统燃油车,新能源汽车仍然属于新生事物,考虑产品稳定性、使用便利性等因素,对消费者接受度仍然较低,因而带来新能源汽车销量增长的不确定性。
技术升级进度不及预期:新能源汽车新车型产品开发需要较长开发周期,磷酸铁锂等新技术应用进度尚存不确定性。
产品及原材料价格风险:若原材料价格剧烈波动,净化磷酸及工业级磷酸一铵盈利水平将受影响;若新增产能投放超预期,净化磷酸及工业级磷酸一铵价格有下行风险。
重大安全、环保事故。
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