碳酸锂期货期权即将在广期所挂牌上市，受益于下游新能源需求的快速增长，碳酸锂作为最理想的电池材料如今被称为“白色石油”，受到市场广泛关注。碳酸锂产业链上下游较为复杂，今天小编带你了解一下碳酸锂的产业链、生产工艺、基本面情况…
01 碳酸锂简介
碳酸锂是基础锂盐的一种，化学分子式为Li2CO3，为无色单斜系晶体或白色粉末，属于无机化合物，微溶于水、稀酸。根据碳酸锂及杂质含量不同，可以将碳酸锂分为工业级与电池级两类，一般电池级要求碳酸锂含量高于99.5%，工业级要求碳酸锂含量高于99%。对于碳酸锂分类，一般参考的国家标准是GB/T11075-2013，电池级碳酸锂一般采用行业标准YS/T582-2013。国标GB/T11075-2013根据碳酸锂含量不同，分为3个牌号。产品化学成分和水含量要求见下图所示：
图1碳酸锂各牌号成分要求
图2电池级与工业级碳酸锂
02 碳酸锂产业链
早年，锂被称为“工业味精”，广泛应用于玻璃、陶瓷、润滑剂等传统工业领域，这些领域对锂的需求不大，且增长缓慢。作为最轻的金属，锂在金属中比容量最高、得失电子能力强，是理想的电池材料，是天生的“能源金属”。如今锂被称为“白色石油”，在全球电动化浪潮中，锂电池发展迎来了前所未有的巨大空间，锂产业已成为各国争相发展的新兴朝阳产业。整个锂产业链相对较长，上游原料端主要是矿产资源，包括锂辉石矿、锂云母矿及盐湖矿等，锂盐产品主要有氢氧化锂、碳酸锂及氯化锂，中间产品主要有正极材料与电解液及金属锂，正极材料分为三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等，电解液主要是六氟磷酸锂。终端应用方面，最主要的用途是在新能源汽车、电动车、3C及数码电子及储能方面，总消费占比较高，其他还有少量用于润滑脂、催化剂、玻璃陶瓷，医药、一次电池等领域。
图3锂产业链图
2.1上游原料
锂辉石：锂辉石是最重要的锂矿物资源之一。锂辉石属单斜晶系晶体,常呈柱状、粒状或板状。锂辉石主要产于富锂花岗伟晶岩中,共生矿物有石英、钠长石、微斜长石等。我国锂辉石资源主要分布在四川、新疆、江西、湖南等地。
锂云母：锂云母是一种层状铝硅酸盐矿物，呈短柱体、小薄片集合体或大板状晶体。锂云母主要分布在中国的江西、湖南，其中江西宜春储藏着世界最大的锂云母矿。
盐湖卤水：盐湖卤水型锂矿是锂资源的重要来源，是未来锂工业开采的主导方向，卤水型锂矿主要有碳酸盐型、硫酸盐型和卤化物型，其中碳酸盐型与硫酸盐型是目前盐湖锂开发的主要类型，尤其是碳酸盐型盐湖镁锂比低，可直接从卤水中析出，是生产锂的最佳选择。
根据USGS数据，2022年全球锂资源量约8856万吨，各国分布严重不均，主要集中在南美“锂三角”地区（智利、阿根廷、玻利维亚）和澳大利亚。全球锂资源主要供给来源为澳大利亚锂辉石和智利盐湖。根据USGS数据，截至2022年中国锂资源量约为680万吨，占全球锂资源量约7%。中国碳酸锂产地主要集中在江西、青海和四川。2022年三地合计产量占比达到85%。据SMM，2022年中国碳酸锂产能54万吨，产量约34万吨，同比增加39.1%，增速创五年新高。
图4全球锂资源分布情况和存在形式
2.2中间产品
在动力电池领域，三元材料和磷酸铁锂是当前两种主流应用的正极材料。正极材料的种类和性能直接关系到动力电池的额定电压、能量密度、循环寿命和倍率性能等。相比于磷酸铁锂，三元材料的理论容量和电池能量密度更高，然而脱锂态的三元材料会与电解液发生产生副反应，因此其安全性能略显不足。磷酸铁锂的核心优势是低成本、高安全和长寿命，最初主要应用于对能量密度要求不高，而对安全和寿命要求较高的场景，如商用车和储能领域。近年来随着电池成组技术提升，新型成组技术（刀片、CTP等）的应用，磷酸铁锂能量密度较低的缺陷有所改善，叠加安全与成本优势，其在乘用车领域的应用比例逐年提高。
图5动力电池装机情况
除此以外，锂产业里中间产品还有钴酸锂、锰酸锂和电解液，钴酸锂是一种无机化合物，其外观呈灰黑色粉末，钴酸锂成本较高、寿命较短，主要应用于3C产品。锰酸锂的产业化生产主要基于高温固相法，技术较为成熟，锰酸锂能量密度较低、寿命较短但成本低，主要应用于专用车辆。电解液在正负极之间起到传导锂离子的作用，它由电解质锂盐、高纯度有机溶剂、各类添加剂等原料按一定比例配制而成。目前六氟磷酸锂凭借其较高的电化学可靠性以及价格优势，是目前最为常用的电解质锂盐。
2.3终端消费
锂终端消费行业主要包括锂离子电池和传统消费行业，其中锂离子电池主要包含新能源汽车、两轮电动车、3C数码和储能，传统消费行业主要是玻璃陶瓷、一次性锂电池、润滑脂、医药，以及其他行业。锂离子电池板块在锂消费中占据了绝对主导地位，当前该占比超过76%，且未来其占比可能持续攀升，而传统行业的锂消费占比约为24%，后期可能逐步下降。
图6 2022年锂终端需求结构
03 碳酸锂生产工艺
锂辉石是最主要的锂工业矿物来源，是富锂花岗伟晶岩中的特征矿物，主要生成于花岗伟晶岩脉中。以锂辉石生产碳酸锂，工业上比较成熟的工艺是硫酸法，生产原理是硫酸与β锂辉石在250-300℃下发生置换反应，生成硫酸锂，然后再分离出碳酸锂。
图7：硫酸法生产碳酸锂流程图
使用锂云母生产碳酸锂的流程中，硫酸盐焙烧法运用较多。主要流程有混料焙烧、浸出过滤、碳酸锂生产等。
图8：硫酸盐焙烧法生产碳酸锂流程图
盐湖生产碳酸锂方法较多，主要有以下几种：
盐田沉淀摊晒法：该方法是将原卤经盐田多段浓缩，分离钾盐、钠盐，添加石灰分离镁、酸化萃取硼，最后沉淀制备锂产品。盐田浓缩沉淀法简单成熟、生产成本低，但该方法仅适合锂含量高、镁锂比较小的优质盐湖，如南美地区的盐湖。
吸附法：吸附法是将卤水通过具有选择性的吸附剂吸附锂离子，经除杂浓缩后制备锂产品。吸附法适用高镁锂比、低锂含量盐湖，但对吸附剂性能具有较高要求，该方法主要应用于HombreMuerto、察尔汗、茶卡等盐湖。
膜法：该方法利用多种具有选择透过性的滤膜，在外力推动下逐步分离卤水杂质，富集浓缩后化学沉淀锂产品。该方法对滤膜质量要求高，滤膜研发和生产成本高。该方法主要应用于东台、西台吉乃尔、一里坪盐湖。
图9吸附法生产碳酸锂流程图
图10提锂方法总结
04 基本面情况
4.1资源端：海外供应在2023H2逐步放量
澳洲矿山：2023年澳洲锂精矿新增产量主要来自既有项目的产量爬升和产线建设。Cattlin矿山采矿活动转移至更中心地带将带来品位提升；Marion扩产项目（精矿产能从60万吨/年扩产至90万吨/年，折SC6约60万吨）于5月底开启扩建收尾工程，预计7月完工；Finniss矿山已于2月产出首批0.35吨锂精矿，并开始第二批1.5万吨生产，公司将在Q3公布生产指引。
海外其他地区矿山：海外其他地区将是23年精矿供应增量的主要来源。根据我们统计，2023年海外其他地区（除澳洲）将实现首次生产的项目有华友钴业的Arcadia项目、盛新锂能的萨比星锂矿项目、中矿资源Bikita锂矿改扩建及新建项目、雅化集团的Kamativi项目、Sigma的GrotadoCirilo项目以及Sayona的NAL项目。
南美盐湖：南美地区盐湖2023年主要增量来自Allkem的Olaroz二期、LAC的Cauchari-Olaroz项目及Livent的HombreMuerto盐湖。目前Olaroz二期2.5万吨产能建设已进入收尾阶段，赣锋锂业和美洲锂业旗下的Cauchari-Olaroz项目一期4万吨产能项目已产出首批碳酸锂产品。
国内锂矿和盐湖：锂辉石端，李家沟矿山即将进入采矿系统的试生产，新疆大红柳滩300万吨/年采选项目、宁德时代宜春含锂瓷土矿一期项目正在推进中；盐湖端，中信昆仑锂业新建的年产2万吨电池级碳酸锂生产线已实现达产。
4.2国内冶炼端产量逐步恢复
2023年1-4月利润端国内锂盐价格快速回落，进口矿价格高企导致高成本锂盐厂被迫下调开工率，原料端江西环保整治削减云母产量，国内碳酸锂产量连续下滑。根据Mysteel，2023年5月中国碳酸锂产量有所恢复达到3.24万吨，环比恢复18.84%，同比增长10.12%，主要系盐湖端产量和锂辉石端产量有所恢复，云母减停产持续。2023年1-5月中国碳酸锂产量累计同比+40.6%。
图11：我国碳酸锂产量
4.3需求：电池产业链有所回暖
正极材料方面，2023年以来受原材料价格大幅波动、行业库存偏高和下游需求偏冷等因素影响，正极材料产销量持续低迷。5月起随着电池排产等下游需求数据的持续改善，正极材料产量显著增加。
图12我国三元和磷酸铁锂正极材料产量
动力电池方面，2023年前4月受到行业库存水平偏高和原材料价格波动等因素影响，动力产销量增速相对低迷，5月受终端需求复苏预期影响，动力电池产量大幅增加56%。
图13我国动力电池装车情况
从2023年前五月数据来看，受油车促销挤压市场空间、新能源汽车国补退出等因素影响，新能源汽车销售弱于预期，预计随着新能源汽车优惠补贴政策的出台，后续新能源汽车销售持续改善。储能方面增速较快，但目前在需求中占比仍然较小。
图14我国新能源汽车产销量
4.4全球锂资源供需平衡表
锂产业链下游具有较高成长性，未来需求增速较为确定，不过从海外锂资源投产节奏来看，非洲、南美等地区将在2023年下半年和2024年贡献较大增量，中期供需格局或由紧平衡逐步转向过剩。
图15 2021-2024年全球锂资源供需平衡表
