中國儲能網(wǎng)訊：隨著新能源汽車的發(fā)展，新能源電池技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新，許多研發(fā)者將目光聚集在新能源電池的材料上，旨在尋求新的突破。而作為電池領(lǐng)域的主要原料——硫酸鎳，則出現(xiàn)了新的需求增長點(diǎn)，這就使得整個產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)生了翻天覆地的變化。
1． 鎳新的需求增長點(diǎn)：電池領(lǐng)域主要原料硫酸鎳概述
1.1 硫酸鎳的性質(zhì)
硫酸鎳，化學(xué)式為NiSO4，有無水物、六水合物（NiSO4·6H2O）、七水合物（NiSO4·7H2O）三種，其密度分別為3.68，2.07，1.948 g/cm3。硫酸鎳商品多為六水合物，分子量為262.84，即硫酸鎳產(chǎn)量價格均指六水合物。有α-（四方晶體，藍(lán)色）和β-（單斜晶體，綠色）兩種晶體結(jié)構(gòu)。
低于31.5℃硫酸鎳溶液結(jié)晶為七水合物，七水硫酸鎳為綠色透明晶體，有甜澀味，稍有風(fēng)化性。31.5～53.3℃結(jié)晶為α-型六水硫酸鎳（藍(lán)色不透明晶體）；53.3℃轉(zhuǎn)變?yōu)棣?型，103℃時失去5分子結(jié)晶水成為一水物，在280℃時失去全部結(jié)晶水，成黃綠色無水物。840℃分解為三氧化硫和氧化鎳。
三種硫酸鎳均易溶于水，水溶液呈弱酸性（pH 4.5）。無水物不溶于乙醇、乙醚、丙酮；六水合物易溶于乙醇、氨水；七水合物能溶于醇。硫酸鎳有毒性和致癌可能性，空氣中最高容許濃度0.5mg/m3。
1.2 硫酸鎳的制備方法
硫酸鎳的制備方法有以下五種：（1）金屬鎳溶于硫酸，結(jié)晶后得到粗制硫酸鎳晶體，晶體再溶解，除雜濃縮后得到電池級硫酸鎳晶體；（2）銅電解中雜質(zhì)金屬鎳在陽極被氧化，溶解為硫酸鎳，除雜濃縮后得到電池級硫酸鎳晶體；（3）將鎳礦加工成高冰鎳或者氫氧化鎳、氧化鎳、碳酸鎳等鎳中間品，然后溶解于硫酸濃縮結(jié)晶后得到六水硫酸鎳，國內(nèi)主要硫酸鎳生產(chǎn)企業(yè)金川鎳鹽、吉恩鎳業(yè)、廣西銀億等均通過這種方式生產(chǎn)硫酸鎳；（4）生產(chǎn)金屬鈷過程中的含鎳溶液制備所得；（5）含鎳廢料制備所得，國內(nèi)代表企業(yè)有格林美、池州西恩、邦普循環(huán)等。
目前，加拿大、韓國、日本和臺灣等國家地區(qū)均采用金屬鎳溶于硫酸的方法制備硫酸鎳。這種制備方法有原料純度高、雜質(zhì)少、來源穩(wěn)定，制備的得到的硫酸鎳品質(zhì)好，制備過程污染小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制備成本偏高。
我國的硫酸鎳生產(chǎn)以中間品制備為主，包括銅電解中所含雜質(zhì)鎳；鈷生產(chǎn)中的含鎳溶液；氧化鎳、氫氧化鎳和碳酸鎳等鎳中間品溶于硫酸制得；還有就是由含鎳廢料的回收再利用。主要優(yōu)勢是原料來源多種多樣，生產(chǎn)成本低；缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程污染較大。隨著國家對工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保要求層層加碼，目前國內(nèi)的硫酸鎳企業(yè)都面臨著轉(zhuǎn)向以金屬鎳為原料轉(zhuǎn)型的趨勢。
2. 高鎳三元方向明確，未來需求或?qū)⒂瓉肀l(fā)
2.1 硫酸鎳主要用途：電池級和電鍍級
硫酸鎳按照鎳和鈷的純度分為電池級硫酸鎳（Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥22%，Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%）和電鍍級硫酸鎳（Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥21%，鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.05%），也分別應(yīng)用于電池和電鍍領(lǐng)域。電鍍級硫酸鎳主要用于生產(chǎn)汽車輪轂、外觀件等產(chǎn)品。
在電池行業(yè)，硫酸鎳主要用在傳統(tǒng)的鎳鎘電池、鎳氫電池以及目前主流的三元鋰電池這兩個方面。其中前者鎳鎘電池因?yàn)槌潆娺^程中的記憶效應(yīng)和不環(huán)保等因素，已經(jīng)逐漸被淘汰；鎳氫電池正極材料的主要原料球鎳（球形氫氧化鎳）以及三元材料鋰離子電池的前驅(qū)體原料鎳鈷錳酸鋰（NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）中的鎳元素均由硫酸鎳提供。而鎳在其中的主要作用是提高材料的能量密度，決定著電池的容量。
2.2 新能源汽車帶動需求，正極材料向三元高鎳發(fā)展
2.2.1 高能量密度——新能源汽車發(fā)展重中之重
新能源汽車取代燃油汽車的核心是提高性價比，所謂性價比就是里程成本比，及性能上提高續(xù)航里程，價格上降低材料成本和配套系統(tǒng)質(zhì)量。這就需要在保持系統(tǒng)重量的基礎(chǔ)上大幅提高整車電池容量，即能量密度。國家政策方向明確，在2020年整車能量密度達(dá)到260Wh/kg，幾乎比目前翻了一番，成本也要降低到1元/Wh。
新版雙積分政策落地，各大車企對高能量密度的電池需求被放大。而高能量密度電池現(xiàn)有的最大短板便是正極材料，目前市場主流的正極比容約為130-140mAh/g，遠(yuǎn)低于石墨負(fù)極的330-340mAh/g的比容。鎳元素含量的多少，決定了正極材料的活性分子數(shù)量，以及正極材料的比容。正極材料由磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元材料，由低鎳三元轉(zhuǎn)向高鎳三元以及NCA發(fā)展，正是大勢所趨。據(jù)中汽協(xié)和電動汽車資源網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，我國新能源汽車上半年累計(jì)產(chǎn)量 20.4 萬量，同比增加13.3%；銷量達(dá)到19.5萬輛，雖然和全年80萬輛銷量的預(yù)計(jì)稍有差距，但仍同比大幅增長。隨著商用車補(bǔ)貼的退坡、對三元正極的解禁和針對能量密度和續(xù)航里程的一系列補(bǔ)貼政策的實(shí)施，根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)顯示三元正極在動力電池領(lǐng)域的占比由16年的22%激增到17年預(yù)期超過一半。而不同的三元材料對硫酸鎳需求各異。從分子式上測算NCM333、523、622、811以及NCA對硫酸鎳的需求分別為0.9、1.36、1.63、2.16以及2.03噸，可見同樣為硫酸鎳為原料的三元正極，單噸高鎳三元對硫酸鎳的需求是低鎳NCM333的2.4倍。目前動力電池領(lǐng)域三元仍以NCM333和523為主，高鎳材料供應(yīng)嚴(yán)重不足，低端產(chǎn)能釋放競爭加劇。高端材料供給嚴(yán)重短缺，去年國內(nèi)高端三元正極材料NCA、811/622產(chǎn)量占比僅為三元正極材料總量的1%。未來需求可期。
2.2.2 鈷價大漲加速鎳對鈷的替代
鈷價相比年前漲幅超過100%，大大提高了三元材料成本，壓縮廠商利潤空間。鎳替代鈷不僅可以節(jié)約成本，還可以進(jìn)一步提高能量密度。目前受限于技術(shù)壁壘等原因，鎳鈷比例仍以NCM333、NCM523為主，根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)2016年NCM622和NCA占比5%左右，未來這一比例有望大幅提升。
2.2.3 特斯拉引領(lǐng)高鎳三元NCA潮流
Model S所用18650電池是松下產(chǎn)的型號為NCR18650B三元材料電池，正極材料正是高鎳NCA（LiNi0.8Co0.15Al0.05O2），電容量約3.3Ah，電壓達(dá)到3.6V，能量密度高達(dá)243Wh/kg。而最新的Model 3采用21700電池，正極材料仍選擇NCA，能量密度更是提高到了300Wh/kg左右。
特斯拉引領(lǐng)的NCA潮流對硫酸鎳的需求影響巨大。首先測算一輛特斯拉Model S的硫酸鎳需求量：根據(jù)電池節(jié)數(shù)和單體電池容量和正極材料的能量密度我們可以測算出一輛P85D的Model S所需正極材料NCA質(zhì)量為120.8kg。1kgNCA所需硫酸鎳原料2.03kg，所以一輛Model S所需硫酸鎳245.2kg，即2.88kg/kWh。據(jù)此計(jì)算一輛75kWh的Model 3所需硫酸鎳216.4kg。而2020年特斯拉Model 3預(yù)計(jì)產(chǎn)量達(dá)到100萬輛，這同時會為全球帶來21.6萬噸的硫酸鎳需求，而這已經(jīng)是目前全球硫酸鎳下游需求的近一半。而特斯拉的示范效應(yīng)或帶動更多車企采用NCA正極材料，預(yù)計(jì)未來幾年全球硫酸鎳需求端或迎來爆發(fā)。
2.3 總需求測算：年復(fù)合35.2%的硫酸鎳增長率
以下根據(jù)三個方面測算并預(yù)計(jì)硫酸鎳總需求：目前主流的三元正極材料（包括消費(fèi)鋰電和動力鋰電）、傳統(tǒng)的鎳氫電池原料球鎳以及電鍍工業(yè)。
由電動汽車網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2016年全國正極材料產(chǎn)量16.16萬噸，同比2015年增長43%；其中三元材料產(chǎn)量5.43萬噸，同比增長49%。據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)我國目前正極材料仍以NCM為主，2016年NCM333占比20%，NCM523占比75%，NCM622、NCA占比5%，其中NCA占比不足1%，按照每噸不同三元材料所需硫酸鎳計(jì)算，對應(yīng)的電池級硫酸鎳總需求為6.99萬噸；球鎳產(chǎn)量為1.5萬噸與15年幾乎持平，球鎳含鎳量為60%，據(jù)此可推算出消耗電池級硫酸鎳4.1萬噸；傳統(tǒng)電鍍行業(yè)硫酸鎳需求穩(wěn)定，根據(jù)安泰科資訊2016 年需求7.6萬噸，16年國內(nèi)硫酸鎳總需求合計(jì)18.7萬噸。預(yù)計(jì)17年傳統(tǒng)電池仍維持原狀，長江有色金屬網(wǎng)預(yù)計(jì)電鍍工業(yè)每年會有5%的同比增速；電池級硫酸鎳受新能源汽車帶動，安泰科預(yù)計(jì)2017年全年動力電池出貨量36GWh，而三元材料有望占比50%左右即18GWh，是16年的近三倍。預(yù)計(jì)17年全年三元材料產(chǎn)量10.0萬噸，再結(jié)合三元占比趨勢（高鎳化發(fā)展）可估算17年硫酸鎳需求總量，年均復(fù)合增長率達(dá)35.2%。
3. 產(chǎn)量水漲船高，供需格局仍向短缺轉(zhuǎn)變
自然界中鎳主要以氧化礦（紅土礦）和硫化礦兩種形式存在，我國鎳礦主要是硫化銅鎳礦，其中甘肅金川鎳礦是全球第四大硫化鎳礦，儲量占全國的62.7%；紅土鎳礦資源比較缺乏，高度依賴進(jìn)口。2015年中國鎳礦進(jìn)口量為3516.72萬噸，對外依存度超過60%。當(dāng)前我國主要通過金屬鎳為原料以外的方式制備硫酸鎳，有生產(chǎn)成本低，原料來源多樣的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是對環(huán)境影響較大，對企業(yè)實(shí)力有一定要求。隨著國家對環(huán)保重視程度的提高，我國硫酸鎳的生產(chǎn)有向以金屬鎳為原料轉(zhuǎn)型的趨勢。其中鎳中間品仍然是我國硫酸鎳生產(chǎn)的主要原料。
3.1 電池領(lǐng)域拉動鎳消費(fèi)彈性明顯
據(jù)INSG的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全球原生鎳產(chǎn)量為198萬噸，消費(fèi)量為203.32萬噸。目前來看，2016年全球硫酸鎳38萬噸產(chǎn)量對金屬鎳的消耗不到5%，遠(yuǎn)不及不銹鋼對鎳消費(fèi)的貢獻(xiàn)。但從增速和消費(fèi)增量來看卻是鎳下游其他領(lǐng)域不可比擬的。2016 年全球鎳消費(fèi)量中，不銹鋼占 67.3%，電池占 3.1%； 安泰科預(yù)計(jì)到2020 年全球不銹鋼行業(yè)用鎳占比將下降至 64.2%，電池行業(yè)用鎳將增加至 7%。 2025 年全球電池行業(yè)用鎳量有望達(dá)到 30 萬噸，不銹鋼占比為 61%，電池行業(yè)為 10%。據(jù)安泰科資訊在16、17年鎳在電池領(lǐng)域增速存在明顯拐點(diǎn)，因而鎳市場對于硫酸鎳的消費(fèi)需求的反映還是比較敏感的。此外，2017年菲律賓和印尼的鎳礦供給還存有不確定性，原生鎳的供給彈性較大，以當(dāng)前的電池級硫酸鎳的需求來看，暫時還不存在原料短缺的風(fēng)險。
對于國內(nèi)的硫酸鎳企業(yè)來說，事情又不一樣。由于鎳中間品主要由紅土鎳礦通過氫氧化物沉淀的技術(shù)制備，而紅土鎳礦大都依賴進(jìn)口，近年來鎳價低迷逼停了很多國外的中小型鎳礦山，我國鎳礦進(jìn)口數(shù)量自2013年以來連年下滑，因此國內(nèi)的硫酸鎳企業(yè)反映的是原料不足。國內(nèi)目前只有金川集團(tuán)擁有自產(chǎn)硫化礦，格林美擁有鎳回收生產(chǎn)線，對進(jìn)口的需求不大。
3.2 三元材料需求劇增，帶動硫酸鎳產(chǎn)量攀升
亞洲金屬網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2015年全國硫酸鎳產(chǎn)量約為18.7萬噸，2016年已經(jīng)攀升到了24.7萬噸。2013年以前，我國硫酸鎳的產(chǎn)量基本穩(wěn)定在14萬噸左右，隨著我國新能源汽車產(chǎn)量在2014年開始放量，硫酸鎳產(chǎn)量也隨之增加，三元材料的需求拉動作用十分顯著。
目前國內(nèi)的硫酸鎳產(chǎn)能大致為34.3萬噸左右，由于動力電池和新能源汽車的火熱，金川鎳鹽、格林美和廣西銀億此后還有9萬噸的硫酸鎳擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。
據(jù)安泰科估計(jì)，2017年國內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量將上升至30萬噸；國外方面產(chǎn)量約為20萬噸，除了住友集團(tuán)、優(yōu)美科和俄鎳，還有幾家企業(yè)在產(chǎn)。我們根據(jù)此后的擴(kuò)產(chǎn)情況推測，2018年全球硫酸鎳將進(jìn)一步上升至60萬噸左右。
3.3 硫酸鎳溢價刺激電解鎳轉(zhuǎn)產(chǎn)
亞洲金屬網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2015年全國硫酸鎳產(chǎn)量約為18.7萬噸，2016年已經(jīng)攀升到了24.7萬噸。2013年以前，我國硫酸鎳的產(chǎn)量基本穩(wěn)定在14萬噸左右，隨著我國新能源汽車產(chǎn)量在2014年開始放量，硫酸鎳產(chǎn)量也隨之增加，三元材料的需求拉動作用十分顯著。
目前國內(nèi)的硫酸鎳產(chǎn)能大致為34.3萬噸左右，由于動力電池和新能源汽車的火熱，金川鎳鹽、格林美和廣西銀億此后還有9萬噸的硫酸鎳擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。
據(jù)安泰科估計(jì)，2017年國內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量將上升至30萬噸；國外方面產(chǎn)量約為20萬噸，除了住友集團(tuán)、優(yōu)美科和俄鎳，還有幾家企業(yè)在產(chǎn)。我們根據(jù)此后的擴(kuò)產(chǎn)情況推測，2018年全球硫酸鎳將進(jìn)一步上升至60萬噸左右。
目前電解鎳價格在8.7萬元/噸左右，硫酸鎳價格在2.5萬元/噸，硫酸鎳噸鎳溢價約為2.7萬元。高溢價刺激了電解鎳產(chǎn)商轉(zhuǎn)產(chǎn)硫酸鎳的需求。據(jù)安泰科資訊，必和必拓、俄鎳等國際鎳業(yè)巨頭開始把目光投向了硫酸鎳，由于看好硫酸鎳的前景，這兩大巨頭計(jì)劃未來將原料和產(chǎn)能轉(zhuǎn)向硫酸鎳。必和必拓也有計(jì)劃在澳洲生產(chǎn)硫酸鎳，俄鎳與巴斯夫簽訂合作協(xié)議后，今后也計(jì)劃擴(kuò)大硫酸鎳的產(chǎn)量。由于電解鎳也是生產(chǎn)硫酸鎳的原料之一，且國外大部分硫酸鎳企業(yè)走的也是這條技術(shù)路線，那么未來就有可能出現(xiàn)電解鎳供給不足的情況。
國內(nèi)的企業(yè)中，金川今年擁有12萬噸左右的電解鎳產(chǎn)量，是最有條件轉(zhuǎn)產(chǎn)的廠商，但未來的進(jìn)展取決于決策層的速度。相對來說，中小型的民企由于生產(chǎn)規(guī)模較小，可以根據(jù)市場價格在電鎳和硫酸鎳之間靈活調(diào)整，轉(zhuǎn)產(chǎn)硫酸鎳的速度要快的多。
俄鎳、必和必拓、金川集團(tuán)三者的鎳產(chǎn)量可占到全球的23.85%，他們的電解鎳產(chǎn)能的轉(zhuǎn)向，對于全球鎳市的影響將非?？捎^。
3.4 產(chǎn)能擴(kuò)張的主要瓶頸：環(huán)保要求
除了原料相對短缺以外，環(huán)保問題也是影響我國今后硫酸鎳供應(yīng)的一個主要因素。工信部在2015年就將硫酸鎳列入《危險化學(xué)品目錄》，所以硫酸鎳在生產(chǎn)、運(yùn)輸、庫存等環(huán)節(jié)對環(huán)保的要求非常高，新建產(chǎn)能的環(huán)境評估需要比較長的周期，這將大幅限制硫酸鎳新建產(chǎn)能的擴(kuò)張。
2017年的環(huán)保督查無論是從執(zhí)行力度，還是中央的態(tài)度來看，都遠(yuǎn)超人們的預(yù)期。第四批中央環(huán)保督查和“2+26” 京津冀大氣污染防治專案所涉及的硫酸鎳產(chǎn)能規(guī)模達(dá)43.73%，部分不達(dá)標(biāo)產(chǎn)能將面臨停產(chǎn)。而此前的三批次中央督查中，已經(jīng)有企業(yè)因?yàn)榄h(huán)保不合格被勒令停產(chǎn)。
除了產(chǎn)能擴(kuò)張面臨著瓶頸之后，硫酸鎳行業(yè)還存在著較高的隱性門檻。一般來說，新建產(chǎn)能必須滿足配套的廢氣和廢水處理系統(tǒng)建設(shè)要求，接受長周期的環(huán)境評估，這個過程可能在2年左右。先進(jìn)入者在原有的產(chǎn)能基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建的周期一般只要10個月左右。因此，目前行業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)張主要還是來源于現(xiàn)有廠商。
3.5 供需平衡逐漸向短缺轉(zhuǎn)變
從供需平衡來看，此前我們測算出國內(nèi)需求保持著35.2%的高增長，市場對高鎳三元的預(yù)期以及之前過剩產(chǎn)能的釋放導(dǎo)致目前仍略微供過于求。但更要看到這種局面在逐漸扭轉(zhuǎn)，并且未來幾年隨著特斯拉Model 3的量產(chǎn)和國內(nèi)高鎳三元技術(shù)壁壘的不斷突破，僅Model 3到2020年就會新增21.6萬噸的需求，再加上國內(nèi)目前不到1%的NCA滲透率，以目前的供給情況以及環(huán)保對供給端施壓來看我們預(yù)計(jì)未來幾年硫酸鎳或?qū)⒊掷m(xù)短缺。
4．價格處于歷史低位，不排除量價齊升局面
硫酸鎳的價格主要取決于原材料鎳精礦和硫酸、硝酸的價格以及加工費(fèi)用。硫酸鎳制備成本中以鎳精礦的成本為主；其中硫酸的2017年市場均價僅為270元/噸；另外硝酸的2017年市場均價約1500元/噸，硫酸和硝酸的原材料成本只占到總成本中很小的一部分。
硫酸鎳的價格和鎳的價格呈高度相關(guān)性，可以用公式估算：國內(nèi)含稅價=【LME鎳3個月價格*22.2%+加工費(fèi)】*（1+17%）*匯率。
從硫酸鎳價格和鎳價格的線性擬合圖，我們發(fā)現(xiàn)兩者呈現(xiàn)高度相關(guān)性；通過回歸性測試發(fā)現(xiàn)，兩個的價格相關(guān)性達(dá)到0.98。因此我們可以通過對未來硫酸鎳價格的推斷來反向驗(yàn)證我們對鎳價格的預(yù)期。受益于三元材料拉動硫酸鎳價格緩慢升至目前的25500萬元/噸，同時可以觀察到硫酸鎳同電解鎳的價差進(jìn)一步拉大（一頓硫酸鎳需要0.22噸電解鎳），由年初的3000~4000元/噸提升至目前的7000~8000元/噸，綜合來看目前鎳價處于歷史低位。
從2006至2017年的精煉鎳的供需平衡中，在2007-2015的這個時間段，全球精煉鎳始終存在供大于求的現(xiàn)象，導(dǎo)致了鎳價格的長期性下跌，現(xiàn)在鎳依然處于一個長期性的價格低位。在2016年以及2017年的上半年，供需平衡發(fā)生了反轉(zhuǎn)，2017年上半年，全球精煉鎳的缺口已達(dá)50000噸，鎳價格得到支撐。而中國對鎳產(chǎn)品很大程度上依賴進(jìn)口，國內(nèi)產(chǎn)量遠(yuǎn)低于需求量，國內(nèi)鎳價格很大程度上取決于國際鎳價。
2017年下半年以及2018年，市場可能對三元電池的需求上升，導(dǎo)致對硫酸鎳的需求上升，市場或已提前反應(yīng)，硫酸鎳加工費(fèi)用或?qū)⒈３制椒€(wěn)。但鎳精礦的需求上揚(yáng)，產(chǎn)量下降，有可能導(dǎo)致鎳精礦價格低位反彈。
