钴:生于伴生,成于电池—钴系列报告第一篇:钴产业链介绍

摘要: 钴是一种小金属,广泛应用于锂电池、高温合金、硬质合金、磁性材料等领域。

10-12 01:40 首页 兴业研究

秦源      兴业研究分析师

李铭一  兴业研究分析师

陈敬      兴业研究分析师

钴Co,金属元素,原子序数27。钴是小金属的一种,银白色表面略带粉色,具有铁磁性,熔点1,495℃,沸点3,520℃,居里点1,150℃。其化学性质较为稳定,常温下不与水和空气发生反应。虽然直到18世纪后半叶钴才被化学家发现,但是人们使用钴的历史已达千年之久。古代希腊人和罗马人利用钴的化合物制造出蓝色玻璃,中国人将含钴原料运用于陶器釉料,中华民族的艺术珍宝唐三彩、景泰蓝等使用的釉料中就含有钴元素,色泽艳丽历久弥新。 1753年,瑞典化学家格·布兰特(G.Brandt)从辉钴矿中分离出浅玫色的灰色金属,因此被人们认为是钴的发现者。1780年,瑞典化学家伯格曼(T.Bergman)制得纯钴,确定钴为金属元素。1789年,法国化学家拉瓦锡首次将钴列入元素周期表中。


钴产业链主要由上游钴矿石的开采、选矿,中游冶炼加工以及下游终端应用组成。钴的上中下游都呈现出一方势力占比较大的特征。上游矿石储量和产量方面,非洲的刚果(金)独占约一半的份额。中游冶炼方面,各类钴盐、金属钴和钴粉合计也有约一半的生产集中在中国。下游消费方面,虽然钴应用领域广泛,高温合金、硬质合金和磁性材料等领域都有钴的身影,但有约60%的钴用在电池领域。

钴作为一种全球定价商品,其定价机制值得特别关注。MB报价是钴的核心定价机制。MB报价是由独立报价机构英国金属导报(MetalBulletin简称MB)在询问贸易商、供应商的基础上给出的金属与矿业的价格基准。每周MB都会报两次价格。这种定价机制透明度不高,容易引发市场操控。虽然这一定价机制受到了不少诟病,LME也试图通过钴期货来替代MB钴定价机制,但实际效果并不明显。


MB报价决定了钴(高级、低级)价格后,原料钴精矿价格也就确定了。原理是这样的,钴精矿价格=计价系数*MB钴价。计价系数由钴矿石品位、行情和供应商议价能力等因素综合决定,通常在0和1之间变动。但计价系数的变动并不频繁,往往在一段时间内保持不变。或者即使发生改变,也会有事先的变化规则。一般来说,钴价越高,计价系数也就越高,即越有利于钴矿生产商。


计价系数决定后,中游钴冶炼企业的加工利润也就基本决定了。钴加工企业加工利润=MB钴报价*(1-原料计价系数)-加工成本。目前,钴矿石的计价系数在0.75到0.8之间。如果采购的是刚果(金)的手抓矿,由于手抓矿主要由普通刚果(金)平民开采,议价能力较弱,计价系数会相应的低一些。因此,对于像华友钴业和寒锐钴业这类在刚果(金)有钴原料出口许可证的企业来说,可以通过在刚果(金)收购手抓矿获得一定的原料端成本优势。


根据美国地质调查局USGS发布的2017矿产品年鉴(MineralCommodity Summaries)的统计数据,已探明的陆地钴资源量约为2,500万吨,海洋地壳中的资源量超过1.2亿吨。陆地上的钴资源绝大多数蕴藏在刚果(金)和赞比亚的沉积砂岩型铜矿床、澳大利亚及邻近的岛屿国家和古巴的含镍红土矿床以及澳大利亚、加拿大、俄罗斯和美国的镁铁矿和超镁铁矿的岩浆镍硫化物矿床中。钴主要以铜、镍的伴生资源形式存在,镍钴伴生矿占据了钴50%的储量,铜钴伴生矿占据了44%的储量,原生钴储量仅占6%。因此,钴的供给很大程度上受限于铜、镍矿的开采。

钴资源全球储量约为700万吨,地理分布不平衡,主要集中在刚果(金)、澳大利亚、古巴、菲律宾、加拿大、俄罗斯等国,前三者的储量之和占据了全球70%的份额。我国储量约为8万吨,且原生钴矿几乎可忽略不计,98%的钴来源于铜钴伴生矿、镍铜钴硫化矿和红土镍钴矿。

刚果(金)是陆地钴储量最丰富也是年产出最大的国家,西南部旧称加丹加省拥有全球储量第一的中部非洲铜带,从加丹加延伸到赞比亚中北部,长约500千米,宽约60-100千米。刚果(金)的钴矿石主要来源于可以分为四大类:

手抓矿开采手段简陋,但是矿石品位高。根据CRU的统计数据,钴的全球供应量中约有10%-15%源自手抓矿。因涉及滥用童工等人权问题,部分下游企业如特斯拉、苹果等纷纷加强供应链管理,停止手抓矿采购。但我们认为手抓矿的开采短期内不会被杜绝。


自有矿基本由嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源、中国中铁等大型跨国生产商控制。特别是嘉能可除拥有储量大品位好的Mutanda铜钴矿100%控制权外,还控股多座矿山,占据全球钴矿产量20%以上的份额,在钴市场有着较大的话语权。2016年,嘉能可、Tenke(洛钼持有56%的股权)和欧亚资源合计生产了4.96万吨,占总产量的40.3%。

自2016年以来,钴价大幅上涨,加之新能源汽车大发展长期利好钴需求。已在钴冶炼占据半壁江山的中国企业近年来也积极走出国门,远赴刚果(金)收购矿山、设立工厂以保障原料供应。洛阳钼业完成收购Tenke项目56%的权益后跃升全球第二大生产商。

中国企业加紧刚果(金)布局的同时,其他国家的矿石供应商也在积极建设或勘探新项目。欧亚资源年产1.4万吨的RTR项目已于今年2月开工建设,预计2019年正式投产。


按照2016年的储量和开采量来看,钴可开采58年,静态可开采年限比铜长约20年,更是铅可开采年限的3倍多,在有色商品中处于较高的位置。

无论是钴现有的可开采年限,现在正在建设和探勘中的项目,还是海洋等地的远景储量,钴的资源都谈不上稀缺。并且,从刚果(金)存在手抓矿这一现实来看,刚果(金)的钴矿勘探仍不充分,钴矿的勘探潜力仍然很大。

 

钴上游原料开采国和中游冶炼加工国存在较大出入。芬兰、比利时等国虽无钴矿,但均有一定规模的冶炼产能,而资源丰富的刚果(金)提供的精炼产量微不足道。


目前,中国已是全球第一大钴冶炼加工国。2015年,中国的钴冶炼产量占全球产量的49.66%,而在21世纪初时这一占比才4%。近10年来,除2011年和2012年受供需失衡,钴价下跌影响,国内钴产量增速为负值外,其余年份增速均保持在10%以上的水平。2008年到2015年,中国年均钴产量增速为15.07%,大幅高于同期全球8.11%的增速。

钴中游冶炼的一大特点是中游冶炼产品众多,存在多条加工链条,如“钴精矿-硫酸钴-四氧化三钴”,“钴精矿-氯化钴-四氧化三钴”,“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-四氧化三钴”,“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-钴粉”和“钴精矿-氯化钴-草酸钴 -钴粉”等。


从图表13可以看出,这些加工产品往往既是钴冶炼过程中的中间产品也可以跳出钴冶炼环节直接进入终端应用。这些钴产品中,硫酸钴和氯化钴是最为重要的中间品。其中,硫酸钴亦可直接应用于生产3C使用的钴酸锂电池。四氧化三钴则是最为重要的偏下游产品,主要用于锂电池正极材料和磁性材料,主要用于新能源汽车的锂动力电池。

近年来钴的消费也呈现稳步增长态势,全球钴消费量从2011年的7.5万吨上涨至2016年的9.5万吨,年均增长4.84%;同期中国从25343吨上涨至46000吨,年均增长12.66%。

电池、高温合金、硬质合金、磁性材料、粘接剂、催化剂、陶瓷色釉料等是钴的主要下游应用。对比2015年和2011年全球及中国钴消费结构来看,电池可谓是独占鳌头。不仅存量占比第一,占了约50%的份额。增量上更是独占,2015年较2011年全球钴消费净增加18000吨,而电池就净增加了18500吨。中国则是增量的20098吨中有18831吨用于电池消费。

钴的具体消费结构方面,中国和全球存在着巨大的差异。2015年全球44.09%的钴用于电池,而中国这一比例高达76.59%。而高温合金和硬质合金这两个全球第二、第三大钴消费,合计消费占比达28.50%,而中国仅占比9.46%。钴消费结构的巨大差异,一方面表明中国是全球锂电池的加工厂,另一方面也表明在高温合金和硬质合金这些高附加值产品方面,中国和全球先进国家仍有不小的差距。

锂电池这一钴最重要的下游应用可以进一步划分为3C产品(计算机computer,通信communication和消费电子ConsumerElectronics)电池、电动车动力电池和锂电池储能设备等三大类。


传统上,3C产品用的钴酸锂电池一直占据着锂电池的大头。据锂电大数据统计2011年全球锂电池产量为12.52Gwh,其中3C电池产量为11.22Gwh,占比达89.62%,而当年动力电池和储能锂电池分别为0.84Gwh和0.46Gwh,仅占比6.71%和3.67%。

但近年来随着新能源汽车的发展,特别是中国新能源汽车爆发式增长。动力电池产量呈爆发式增长,2016年动力电池产量为29.39Gwh首次超过3C的29.17Gwh,成为锂电池的第一大用途。2016年动力电池产量是2011年产量的34.99倍。储能电池在此期间也获得了大幅增长,从2011年的0.46Gwh上升至6.18Gwh,增长了8.24倍。相比之下,3C电池2.6倍的增长要逊色很多。并且自2014年以来,3C电池消费增速已大幅放缓。而动力电池和储能仍有望维持较高增速。


不过,对于3C消费增速也不必过于悲观,手机电池双电芯,可穿戴设备一旦实现快速普及仍有望阶段性的刺激3C钴酸锂电池消费增速。若按照每台智能手机电池容量2800mah计算,2017年全球智能手机对钴的需求约为18237.38吨,假设2021年智能手机平均电池容量为3000mah,则需消耗钴约2.25万吨。若我们的假设成立,则2018年到2021年手机电池消费增速为5.4%。

2017年对于新能源汽车及其车用锂电池来说是个重要的年份。2016年之前,新能源汽车的主要驱动力是中国的巨额补贴和一线城市的车牌政策优惠。2016年全球新能源汽车销量为77.44万辆,其中中国独占了50.7万辆,占比为65.47%。2017年随着中国新能源汽车补贴退坡,现有的新能源汽车销量基数已较高,车牌政策优惠的边际拉升作用也将明显下降。但另一方面,特斯拉的首款平民车型model3正式量产,欧美传统汽车巨头明显加大了新能源汽车的投入。新能源汽车发展的核心驱动力从单一的中国政策刺激转向多元驱动,包括特斯拉产品下沉放量,欧美传统车企加速转向新能源以及中国新能源汽车政策更加关注质量和效益兼顾这三大驱动力转变。这新的三个核心驱动力意味着新能源汽车有着更为坚实的市场化发展基础,也有着更为牢靠的发展前景。

并且在具体的技术路径上,电池动力汽车和插电混合电力汽车的竞争优势已越发明显。上文提到的2016年全球新能源汽车销量统计上便只统计了这两类新能源车,油电混合动力汽车和增程式电动汽车并未纳入统计。在车用锂电池方面,三元电池后来居上的特征也越来越明显。并且三元电池本身也正在快速的从低镍的NCM111、NCM523,向高镍的NCM622、NCM811和NCA转移。

假设2017年全球新能源汽车销售110万辆,中国销售70万辆。每辆新能源汽车的电池容量为35Kwh,电池能量密度为150Wh/kg,2017年三元材料在电池材料中的占比为30%,且三元材料含钴量取NCM523作为代表,则2017年全球新能源汽车的钴消费量为9401.7吨中国新能源汽车的钴消费量为5982.9吨。假设2020年全球新能源汽车销量400万辆,中国销售200万辆,每辆车电池容量为40Kwh,电池能量密度为200Wh/kg,三元材料再电池材料中占比为60%,三元材料平均含钴量取“20%NCA,30%NCM811和50%NCM622”作为均值代表,则2020年全球和中国的新能源汽车钴消费量分别为46742.4吨、23371.2吨。

自2016年8月中旬,以代表性的产品四氧化三钴价格来看,价格从12.55万元/吨一路上涨,到了2017年3月下旬价格已突破30万元/吨,并且到目前为止价格依旧维持在30万元附近。钴价暴涨也引发了钴会不会成为新能源汽车发展普及资源约束的担忧。

我们认为短期来看,由于钴矿的供给释放可能难以跟上需求的快速增长,钴价仍有望维持在相对高位。但长期来看,一则钴现有的储量并不稀缺,可开采年限也较长;二则钴的资源勘探仍不充分,未来发现新钴矿的空间很大;三则钴是可回收的,随之积蓄量的增加,回收钴的量也会增加;四则随着钴价的大幅上涨,钴矿开采利润丰厚,伴生钴的铜矿和镍矿也会考虑到钴的利润而加大开采力度,并且从价格中长期走势来看,铜价和镍价也走出了中长期的底部;五则是随着三元材料向高镍低钴材料转移,单位电池材料能量密度的提升,单位电池容量用钴量也会大幅下降。


综合这5方面的因素,我们认为长期来看,钴不会成为新能源汽车普及推广的刚性资源约束。


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