第一節(jié) 硫酸鎳的簡(jiǎn)介

有無(wú)水物、六水物和七水物三種。商品多為六水物，有α-型和β-型兩種變體，前者為藍(lán)色四方結(jié)晶，后者為綠色單斜結(jié)晶。加熱至103°C時(shí)失去六個(gè)結(jié)晶水。易溶于水，微溶于乙醇、甲醇，其水溶液呈酸性，微溶于酸、氨水，有毒。主要用于電鍍工業(yè)，是電鍍鎳和化學(xué)鎳的主要鎳鹽，也是金屬鎳離子的來(lái)源，能在電鍍過(guò)程中，離解鎳離子和硫酸根離子。（立項(xiàng)申請(qǐng)）

第二節(jié) 硫酸鎳制備方法

金屬鎳法在反應(yīng)器中加入水，然后加硫酸配成30°Bé，再加入金屬鎳，并分?jǐn)?shù)次加入硝酸進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)濃度達(dá)到48～50°Bé時(shí)進(jìn)行結(jié)晶、過(guò)濾，用水洗滌粗結(jié)晶并加水溶解成30°Bé，然后加入碳酸鋇中和游離酸，再加入過(guò)氧化氫使二價(jià)鐵氧化，并發(fā)生水解，凈化溶液經(jīng)澄清后，加少量硫酸調(diào)pH3～4，然后濃縮結(jié)晶，離心脫水，制得硫酸鎳。其

3Ni+8HNO3→3Ni(NO3)2+2NO↑+4H2ONi(NO3)2+H2SO4→NiSO4+2HNO3

回收法煉銅過(guò)程中電解廢液經(jīng)凈化、結(jié)晶、脫水，可得硫酸鎳。由生產(chǎn)鈷的含鎳廢液制取硫酸鎳。首先用純堿溶液從鈷鹽生產(chǎn)的廢硫酸鎳溶液中沉淀出碳酸鎳，再將碳酸鎳溶于硫酸，制得硫酸鎳。其NiSO4+Na2CO3→NiCO3+Na2SO4NiCO3+H2SO4→NiSO4+H20+CO2↑

第三節(jié) 硫酸鎳的市場(chǎng)需求

 1、 動(dòng)力電池三元材料的高鎳化趨勢(shì)

 新能源汽車的爆發(fā)式增長(zhǎng)引導(dǎo)了市場(chǎng)對(duì)硫酸鎳需求的樂(lè)觀預(yù)期。硫酸鎳按照鎳和鈷的純度可以分為電池級(jí)硫酸鎳（Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥22%， Co 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.4%）和電鍍級(jí)硫酸鎳（Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥21%， Co 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.05%），分別用于電池和電鍍領(lǐng)域。 硫酸鎳以六水合硫酸鎳（NiSO4•6H2O） 的形式存在，其中鎳含量為 20.58%。

 新能源汽車的發(fā)展瓶頸在于續(xù)航里程，企業(yè)需要在保持現(xiàn)有系統(tǒng)重量的基礎(chǔ)上提高整車電池容量。 通過(guò)對(duì)不同電池正極材料的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，三元材料（包括鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰）的比容量（即能量密度）是最高的。 在三元材料的組成成分中，鎳決定電量，鈷決定充放電速度，錳決定穩(wěn)定性。鎳含量的增加可以帶動(dòng)電池比容量的增加，相對(duì)應(yīng)的會(huì)降低熱穩(wěn)定性和容量保持率。

 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流的電池比容量在 130-140mAh/g。 2017 年 3 月，工信部、發(fā)改委、科技部和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》， 該方案明確指出， 2020 年動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)較現(xiàn)有水平提高一倍達(dá)到 260Wh/kg、成本降至 1 元/Wh 以下；2025年動(dòng)力電池單體比能量達(dá) 500Wh/kg。 此前，國(guó)內(nèi)的寧德時(shí)代、力神電池和國(guó)軒高科等團(tuán)隊(duì)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了 300Wh/kg 動(dòng)力電池的研發(fā)。目前鈷、鋰價(jià)格已經(jīng)啟動(dòng)，鈷價(jià)單邊上漲行情大大提高了三元材料的生產(chǎn)成本， 而采用高鎳材料之后，電池綜合單位成本將明顯下降。雖然在三元鋰動(dòng)力電池體系中，鈷元素不可或缺，但是其比例可以降低，目前可以到 1，未來(lái)甚至可以到 0.5。 供需矛盾帶來(lái)的鈷價(jià)波動(dòng)正在助推生產(chǎn)企業(yè)向低鈷高鎳的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向。

 2、 預(yù)計(jì)未來(lái)三年全球硫酸鎳需求增速能達(dá)到 34%以上

 硫酸鎳的需求主要分為兩個(gè)部分，分別是電池和電鍍領(lǐng)域。 首先討論的是硫酸鎳在動(dòng)力電池當(dāng)中的運(yùn)用。 總的技術(shù)趨勢(shì)方面，三元材料因?yàn)槟芰棵芏雀?，在乘用車上已?jīng)成為最主要的正極選擇。2017 年中國(guó)的正極材料總產(chǎn)量約為 20.8 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 29.53%。其中 NCM 材料產(chǎn)量 8.6 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 58.6%，占比由 2016 年的 33.8%提升至 2017 年的41.4%。 NCM 材料同比快速增長(zhǎng)主要是由于下游三元電芯企業(yè)新增產(chǎn)能的釋放，三元材料采購(gòu)量進(jìn)一步加大。 2018 年一季度，國(guó)內(nèi)三元材料產(chǎn)量 3.17 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 64.26%。

 動(dòng)力電池的三元材料包括 NCM111、 NCM523、 NCA622 和 NCM/NCA811 等。 通過(guò)其分子式，我們可以計(jì)算出每噸正極材料所消耗的鎳金屬或者硫酸鎳的重量。比方說(shuō)，生產(chǎn) 1 噸NCM523 需要消耗 0.20 噸鎳金屬，所對(duì)應(yīng)六水硫酸鎳的量是 0.91 噸。

 2017 年國(guó)內(nèi)三元材料仍以 523 和 111 為主，占比分別達(dá)到 40%和 30%，高鎳三元正極材料（622+811）占比則達(dá)到 30%， 較之前有了明顯的提高。未來(lái)隨著動(dòng)力電池能量密度的高要求和續(xù)航里程的提升， 622+811 的比重仍會(huì)持續(xù)增加。

 通過(guò)測(cè)算，我們預(yù)計(jì) 2018 年中國(guó)動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)⑾牡袅蛩徭?19.67 萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)鎳金屬量 4.34 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 71.64%；海外動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)⑾牡袅蛩徭?21.62 萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)鎳金屬量 4.81 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 41.68%。 而到了 2020 年，全球動(dòng)力電池市場(chǎng)將消耗硫酸鎳 89.73萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)鎳金屬量 19.95 萬(wàn)噸，這個(gè)數(shù)量是 2017 年的 3.36 倍。

其次討論硫酸鎳在其他領(lǐng)域的消費(fèi)。 在電池 行業(yè) 中，硫酸鎳還應(yīng)用于傳統(tǒng)的鎳鎘電池和鎳氫電池。鎳鎘電池由于在充放電過(guò)程當(dāng)中如果處理不當(dāng)將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短，此外鎘是有毒的，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，所以鎳鎘電池基本上已經(jīng)被淘汰。 鎳氫電池的正極材料用的是球鎳（球形氫氧化鎳），硫酸鎳可以用來(lái)生產(chǎn)球鎳。2017 年中國(guó)鎳氫電池領(lǐng)域消耗硫酸鎳約 4 萬(wàn)噸。而全球鎳氫電池所消耗的硫酸鎳約為 5.7 萬(wàn)噸。 由于傳統(tǒng)的鎳氫電池市場(chǎng)趨于成熟，預(yù)計(jì)生產(chǎn)量保持不變。在電鍍領(lǐng)域，電鍍級(jí)硫酸鎳對(duì)鈷的要求是越低越好，因?yàn)樵谠擃I(lǐng)域鈷是有害的。 電鍍級(jí)硫酸鎳主要應(yīng)用于汽車輪轂、反光鏡等，國(guó)內(nèi)基本以使用金川、吉恩、金珂產(chǎn)電鍍級(jí)硫酸鎳為主。 2017 年中國(guó)電鍍用硫酸鎳約 6 萬(wàn)噸，全球規(guī)模約 10 萬(wàn)噸。受益于全球汽車和軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)量的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)電鍍級(jí)硫酸鎳需求增速能夠維持在 2%。

第四節(jié) 硫酸鎳 行業(yè) 現(xiàn)狀

全球約有50萬(wàn)噸硫酸鎳產(chǎn)量，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量占全球產(chǎn)量60%，海外占40%， 行業(yè) 集中度高。目前國(guó)內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)能約為35萬(wàn)噸，2017年，國(guó)內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量預(yù)計(jì)約30萬(wàn)噸，同比2016年增加約21%。海外硫酸鎳產(chǎn)能約24萬(wàn)噸，產(chǎn)量約20萬(wàn)噸，主要公司與產(chǎn)能為日本住友約6.5萬(wàn)噸、俄鎳（諾里爾斯克）5萬(wàn)噸以及比利時(shí)優(yōu)美科2萬(wàn)噸，三大生產(chǎn)商占據(jù)接近60%海外產(chǎn)能，2017年全球合計(jì)硫酸鎳產(chǎn)能近60萬(wàn)噸，產(chǎn)量約50萬(wàn)噸。

鑒于環(huán)保因素，主要新增產(chǎn)能在于現(xiàn)有生產(chǎn)商擴(kuò)產(chǎn)。工信部在2015年將硫酸鎳列入《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》，在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)要求很高，特別是針對(duì)新建產(chǎn)能，建設(shè)配套廢氣、廢水和廢渣處理系統(tǒng)要求并且接受環(huán)境評(píng)估，這個(gè)周期可能為2年左右，因此2018年新增產(chǎn)能基本上是建立在現(xiàn)有項(xiàng)目上進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)，國(guó)內(nèi)方面，金川集團(tuán)目前為5萬(wàn)噸產(chǎn)能，2018年增加3萬(wàn)噸產(chǎn)能，2019年增加5萬(wàn)噸產(chǎn)能，格林美目前4萬(wàn)噸，2018年增加4萬(wàn)噸，廣西銀億目前已經(jīng)形成4萬(wàn)噸產(chǎn)能，2018年產(chǎn)能將達(dá)到6萬(wàn)噸，光華科技目前8000噸產(chǎn)能，2018年預(yù)計(jì)達(dá)到1.3萬(wàn)噸；海外方面，優(yōu)美科目前2萬(wàn)噸產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2018~2019年，產(chǎn)能分別擴(kuò)張至4萬(wàn)噸和5.5萬(wàn)噸，住友集團(tuán)目前6.5萬(wàn)噸，2018年擴(kuò)張至7.5萬(wàn)噸，其他產(chǎn)能預(yù)計(jì)未來(lái)兩年每年新增2萬(wàn)噸產(chǎn)能，因此2018~2019年新增產(chǎn)能分別約為15萬(wàn)噸和9萬(wàn)噸。

 

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