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小金属行业深度报告:镁电池:潜力无限的下一代高性能电池突破方向

有色金属2022-12-06吴轩首创证券持***
小金属行业深度报告:镁电池:潜力无限的下一代高性能电池突破方向

请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 [Table_Rank] 评级: 看好 吴轩 有色行业首席分析师 SAC执证编号:S0110521120001 wuxuan123@sczq.com.cn 电话:021-58820297 [Table_Chart] 市场指数走势(最近1年) 资料来源:聚源数据 核心观点 [Table_Summary] ⚫ 电池容量大,低成本潜力,安全性强是镁离子电池关键优势点。镁离子的二价特性使得其可以携带和存储更多的电荷,具有锂电池1.5-2倍的理论能量密度。同时镁具有易提取、分布广泛的特性,中国具有绝对资源禀赋优势,在制成镁电池后,其潜在成本优势及资源安全属性高于锂电池。在安全性方面,镁离子电池在充放电循环过程中负极不会出现镁枝晶,可避免出现锂电中的锂枝晶生长刺穿隔膜并导致电池短路起火爆炸的情况。以上三大优势使得镁电池具有较大的发展前景及潜力。 ⚫ 镁电池技术路线多元化,应用场景广阔。除镁离子电池外,镁海水电池、镁空气电池同样应用场景广阔。镁海水电池采用海水作为电解质溶液,依靠金属的不断溶解提供电能,不需要额外携带电解质,具有能量密度高、安全性好、可全海深工作等优点,适合海洋作业。镁空气电池以金属为燃料,可以通过更换镁板实现能量的重新补充来实现“机械式再充电”,具有携带方便、使用安全、快速“充电”等优点,在户外、应急等情境下具有独一无二的优势。 ⚫ 我国镁资源+冶炼全球领先,为镁电池推广带来巨大成本优势。自然界中镁资源主要以白云石、菱镁矿、盐湖镁盐等形式分布。我国含镁白云石矿储量丰富,现已探明储量达200亿吨以上;菱镁矿储量占全球总量的21%,产量占总量的70%;盐湖镁盐资源同样丰富,累计查明资源储量达60亿吨以上。镁电池一旦实现产业化,我国在新能源产业原料端的对外依存度将大幅下降,对电池企业降低制造成本,获得竞争优势有极大助益。 ⚫ 未来镁电池在储能电池、动力电池、电动工具等应用场景有望对锂电池和铅酸电池实现替代。“双碳”背景下随着新能源发电占比持续提升,储能需求快速增长,预计到2025年全球储能市场规模将超过300GWh。镁离子电池的特性与储能场景要求高度贴合,未来在储能领域的发展空间将随着技术进步不断扩大。预计我国2022年动力电池装机量将达229.9GWh,镁电池有望凭借高能量密度在该领域逐步渗透。此外,在两轮车和电动工具等成本敏感和注重性价比的领域,镁电池有望凭借成本优势加速渗透,逐步取代锂电池和铅酸电池。 ⚫ 推荐云海金属:宝钢控股开启新纪元,镁资源整合与应用推广有望加速。公司已布局完整的镁产业链,现有原镁产能10万吨/年,镁合金产能20万/年,均位列全球第一,青阳与巢湖项目2023年投产后原镁产能将增长至50万吨。公司在白云石资源端积极布局,巢湖云海和安徽宝镁分别拥有8864.25万吨和131978.13万吨的白云石的采矿权,原材料储备在满足未来产能扩张需要下,仍可外售部分骨料和熔剂增厚利润。公司积极布局镁电池研发,与重庆大学潘复生院士团队合作共同开发镁电池应用,该团队完成的“镁离子电池”项目荣获2022年国际“镁未来技术奖”。宝钢控股云海后有望进一步加速镁资源整合及镁下游应用推广,公司致力于成为镁行业整合者、技术创新者和产业引领者。 -0.4-0.200.28-Nov20-Jan3-Apr15-Jun27-Aug8-Nov小金属沪深300 [Table_Title] 镁电池:潜力无限的下一代高性能电池突破方向 [Table_ReportDate] 小金属 | 行业深度报告 | 2022.11.09 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 ⚫ 风险提示:镁电池商业化推广进度不及预期;镁电池在储能领域推广不及预期。 行业深度报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 目录 1 高能量密度、低成本潜力、安全性能高 镁离子电池三大优势潜力无限 ................................................................. 1 1.1二价镁离子携带电荷更多,能量密度更高 ......................................................................................................... 1 1.2 不会产生枝晶,安全性能更好 ............................................................................................................................ 1 1.3 我国镁资源充沛,自主可控性强 ........................................................................................................................ 2 1.4 技术路线之争或成为镁离子电池商用最后障碍 ................................................................................................ 3 2 镁离子电池—锂离子电池的高潜力替代方案 ............................................................................................................... 3 2.1 镁离子电池正极材料研究深入,种类繁多 ........................................................................................................ 4 2.1.1 嵌入脱出型正极材料 ................................................................................................................................. 4 2.1.2 转换类型正极材料 ..................................................................................................................................... 5 2.1.3 有机正极材料 ............................................................................................................................................. 6 2.2 可均匀沉积的金属镁是理想的负极材料 ............................................................................................................ 7 2.3 连接阳极和阴极的桥梁,合适的电解质至关重要 ............................................................................................ 8 2.3.1 液态电解质 ................................................................................................................................................. 8 2.3.2 固态电解质 ................................................................................................................................................. 9 2.4 未来可充镁电池的实际应用场景潜力巨大。 .................................................................................................. 11 3 镁电池技术路线多元化,应用场景广阔。 ................................................................................................................. 11 3.1 镁一次电池—初代镁电池,纳米级材料有望带来新出路 .............................................................................. 11 3.2 镁海水电池—无需额外携带电解质,适合海洋作业 ...................................................................................... 12 3.2.1 镁海水电池原理独特优点明显 ............................................................................................................... 13 3.2.2 镁海水电池种类繁多,但均以镁作为负极 ........................................................................................... 13 3.2.3 镁海水电池优势独特,有望在海洋领域大放异彩 ............................................................................... 14 3.3 镁空气电池—安全可靠的新型燃料电池 .......................................................................................................... 15 3.3.1 镁空气电池以金属为原料,实现机械式再充 ....................................................................................... 15 3.3.2 正负极材料是镁空气电池研究重点 ....................................................................................................... 16 3.3.3 镁空气电池优点显著,前景斐然 ........................................................................................................... 17 4 镁资源储量丰富,中国资源禀赋优势显著 ...............................................