電力設(shè)備及新能源行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告:六氟磷酸鋰盈利能力_第1頁(yè)
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證券研究報(bào)告電力設(shè)備及新能源/行業(yè)深度報(bào)告領(lǐng)先大市(維持)六氟磷酸鋰盈利能力觸底,反轉(zhuǎn)在即電解液深度報(bào)告2023年5月18日核心觀點(diǎn)u

鋰電池“血液”,需求具備較高增速。電解液是鋰離子電池四大材料之一,在充放電過(guò)程中起到運(yùn)送鋰離子作用,被稱(chēng)為鋰電池的“血液”。由高純度溶劑(80%以上)、電解質(zhì)(10%以上)和必要的添加劑(5%左右)等主要材料配置而成。根據(jù)EVTank數(shù)據(jù),2022年,中國(guó)電解液出貨量89.1萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)75.7%,在全球電解液中的占比為85.4%,動(dòng)力、儲(chǔ)能、數(shù)碼的占比分別為68%、19%和13%。根據(jù)我們的預(yù)測(cè),受益于新能源汽車(chē)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的高速發(fā)展,到2025年,全球電解液需求量262萬(wàn)噸,2023-2025年的年化復(fù)合增速為33%。u

集中度提高,盈利有望觸底反彈。2022年,中國(guó)電解液行業(yè)CR10由2021年的84.3%提升到2022年的88.3%,行業(yè)集中度進(jìn)一步上升。天賜材料市場(chǎng)份額35.9%(2021年為28.8%),龍頭地位穩(wěn)固,新宙邦、比亞迪位列第二、三名。根據(jù)我們的計(jì)算,按照5月8日原材料價(jià)格的情況下,若原材料均外購(gòu),則六氟磷酸鋰毛利率約為2.6%,盈利已經(jīng)觸底。u

新型溶質(zhì)和添加劑高性能、壁壘、高利潤(rùn)。隨著電池的進(jìn)步,對(duì)電解液的要求越來(lái)越高,新型溶質(zhì)以及特殊的添加劑受到極高重視。目前,全球各廠商紛紛大規(guī)模規(guī)劃布局新型溶質(zhì)LiFSI以及多種特殊的添加劑,這些新材料逐步具備產(chǎn)業(yè)能力,增厚企業(yè)利潤(rùn),是產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)努力發(fā)展的方向。u

甲醇氧化羰基化法有望成為溶劑主流制備方法。碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑為目前常用鋰電溶劑,通常使用含有兩種或兩種以上有機(jī)溶劑的混合溶劑,取長(zhǎng)補(bǔ)短。碳酸二甲酯(DMC)主流的合成方法為酯交換法和甲醇氧化羰基化法,我們判斷甲醇氧化羰基化法在多數(shù)情況下成本比酯交換法更低,有望成為主流制備方法。u

投資建議:鑒于六氟磷酸鋰的盈利已經(jīng)觸底,落后產(chǎn)能有望出清,盈利能力有望改善,新型溶質(zhì)和特殊添加劑是長(zhǎng)期探究的方向,增厚企業(yè)利潤(rùn)。我們認(rèn)為具備六氟、添加劑、溶劑等一體化規(guī)模的廠商更具備優(yōu)勢(shì),建議關(guān)注:天賜材料、新宙邦、多氟多。u

風(fēng)險(xiǎn)提示:行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加??;需求不及預(yù)期;原材料價(jià)格大幅波動(dòng);其它突發(fā)因素的影響。2目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示3目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示4電解液的構(gòu)成u

鋰離子電池主要由電解液、隔膜、正極材料和負(fù)極材料構(gòu)成,是鋰電池制造的四大關(guān)鍵材料之一。電解液作為鋰離子的載體,在充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,因此需要具有極大的離子導(dǎo)電率以及極小的電子導(dǎo)電率,被稱(chēng)為鋰電池的“血液”。其成本約占鋰離子電池生產(chǎn)成本的10%-15%。u

鋰電池電解液一般是由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑等主要材料配置而成,其中溶劑含量最高,質(zhì)量占比80%以上,添加劑占比最低,約5%。電解液對(duì)于鋰鹽、溶劑、添加劑的純度、水分和酸含量等要求較高,原料提純和環(huán)境控制成為電解液生產(chǎn)過(guò)程的難點(diǎn)之一。u

鋰離子電池電解液下游產(chǎn)業(yè)鏈包括動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池、消費(fèi)類(lèi)電池;終端為各種電動(dòng)汽車(chē)、各種儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等。表:電解液的構(gòu)成成分溶質(zhì)物質(zhì)作用質(zhì)量占比六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)鋰離子遷移的介質(zhì)12%-14%通常為碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,包括:鏈?zhǔn)教妓狨ィ禾妓岫柞ィ―MC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)溶劑溶解鋰鹽溶質(zhì)81%-86%環(huán)狀碳酸酯:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)新型溶劑:氟代溶劑、亞硫酸酯等,目前處于研發(fā)階段成膜添加劑,如碳酸亞乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等阻燃添加劑、過(guò)充保護(hù)添加劑、高低溫添加劑等添加劑改善電解液各類(lèi)性能

2%-5%資料

:新宙邦公司公告,華盛鋰電招股說(shuō)明書(shū),智研咨詢,華金證券研究所5電解液的市場(chǎng)格局u

根據(jù)EVTank,2022年,中國(guó)鋰電電解液出貨量為89.1萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)75.7%,在全球電解液中的占比為85.4%。按照應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi),動(dòng)力、儲(chǔ)能、數(shù)碼的占比分布為68%、19%和13%。u

從中國(guó)電解液企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局看,天賜材料的行業(yè)龍頭地位穩(wěn)固,2022年市場(chǎng)份額35.9%(2021年為28.8%);前四家(天賜材料、新宙邦、比亞迪、國(guó)泰華榮)占據(jù)超過(guò)60%的市場(chǎng)份額;昆侖化學(xué)、中化藍(lán)天、法恩萊特和珠海賽緯競(jìng)爭(zhēng)激烈。u

中國(guó)電解液行業(yè)CR10由2021年的84.3%提升到2022年的88.3%,行業(yè)集中度進(jìn)一步上升。圖:中國(guó)電解液歷年出貨量(萬(wàn)噸)及增速圖:2022年各公司電解液市場(chǎng)份額圖:2022年中國(guó)電解液應(yīng)用領(lǐng)域分布資料

:研究,華金證券研究所資料

:EVTank,華金證券研究所資料

:EVTank,華金證券研究所6電解液的規(guī)模測(cè)算u

動(dòng)力電池穩(wěn)健增長(zhǎng),儲(chǔ)能電池快速增長(zhǎng),帶動(dòng)電解液需求。我們假設(shè)2023-2025年,全球動(dòng)力電池的增速分別為30%、30%、25%,消費(fèi)電池連續(xù)3年增速為10%,儲(chǔ)能電池連續(xù)3年增速70%,可推測(cè)到2025年,全球電解液需求量為262萬(wàn)噸,六氟磷酸鋰需求量31萬(wàn)噸,2023-2025年的年化復(fù)合增速為33%。表:全球鋰電電解液、溶質(zhì)需求量測(cè)算20213711256620226841141599581175113142023E8892024E11561382025E1445152動(dòng)力電池(GWh)消費(fèi)電池(GWh)126儲(chǔ)能電池(GWh)271460783合計(jì)電池出貨量(GWh)單GWh電池需要電解液用量(噸)電解液需求量(萬(wàn)噸)六氟磷酸鋰需求量(萬(wàn)噸)5631200681286115014817551125197238011002628182431資料:EVTank,高工鋰電,華金證券研究所7電解液的擴(kuò)產(chǎn)情況u

各廠商大幅擴(kuò)產(chǎn)電解液。根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù),頭部企業(yè)天賜材料、新宙邦、國(guó)泰華榮等擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模最大。根據(jù)前述市場(chǎng)規(guī)模的測(cè)算,我們預(yù)計(jì)2025年六氟磷酸鋰的需求約為262萬(wàn)噸/年,遠(yuǎn)低于各企業(yè)總規(guī)劃的產(chǎn)能,故判斷未來(lái)電解液供給端較為寬松。u

在未來(lái)電解液競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下,我們認(rèn)為具備六氟磷酸鋰、添加劑、溶劑等一體化生產(chǎn)的企業(yè),更具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。表:各廠商電解液產(chǎn)能和擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃(噸)廠商簡(jiǎn)稱(chēng)天賜材料國(guó)泰華榮新宙邦產(chǎn)能506000190000160400150000100000700007000060000600005000050000新增產(chǎn)能(2023)新增產(chǎn)能(2024)新增產(chǎn)能(2025)53000070000590002000000200000370000560000300000335000100000永太科技比亞迪0000000000金光高科法恩萊特杉杉股份湖州昆侖安徽興鋰賽緯電子0014000000001000000200000110000100000資料:百川盈孚,華金證券研究所8電解液成本和盈利測(cè)算u

按照2023年5月8日價(jià)格計(jì)算,電解液成本中,溶劑、溶質(zhì)和添加劑的成本占比分別為20%:36%:19%。由于溶質(zhì)六氟磷酸鋰的價(jià)格大幅下降,故其成本占比降低到36%(2022年約為42%)。按照電解液價(jià)格3.65元/噸計(jì)算,若原料均外采,則電解液的毛利率約為14%。表:全球鋰電電解液、溶質(zhì)需求量測(cè)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)單價(jià)(萬(wàn)元/噸)

單位成本(萬(wàn)元/噸)成本占比20%EMCEC29%29%12%8%0.980.550.5310.280.160.070.080.041.130.130.070.4溶劑(按照83%計(jì)算)DMCDECPC4%0.869.456.4溶質(zhì)(12%)添加劑(5%)LiPF6VC12%2%36%19%25%FEC其它1%6.95202%人工及制造費(fèi)用成本合計(jì)0.783.14資料:SMM,Wind,華金證券研究所(備注:價(jià)格按照2023年5月8日計(jì)算)9目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示10溶質(zhì)六氟磷酸鋰u

六氟磷酸鋰(LiPF6)是目前最常用的溶質(zhì)。其在電解液成本中占比較高,故六氟磷酸鋰價(jià)格與電解液價(jià)格走勢(shì)高度相關(guān)。u

六氟磷酸鋰周期屬性較強(qiáng),價(jià)格大幅波動(dòng)。2021年,新能源車(chē)滲透率快速提高,帶動(dòng)六氟磷酸鋰需求上升,處于供不應(yīng)求態(tài)勢(shì),價(jià)格不斷上升,2022年2月達(dá)到59萬(wàn)元/噸高點(diǎn),后續(xù)隨著其產(chǎn)能釋放,價(jià)格大幅回落,目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。u

氟化氫溶劑法是目前應(yīng)用最廣泛的六氟磷酸鋰制備方法。用PCl

與無(wú)水HF反應(yīng)得到PF

,再制備LiF的無(wú)水HF溶液,將55其加入混合物液,經(jīng)反應(yīng)、結(jié)晶、分離、干燥得到高純LiPF6晶體。圖:六氟磷酸鋰與電解液的價(jià)格(萬(wàn)元/噸)圖:六氟磷酸鋰的制備過(guò)程Li

CO2

32HF5HFPF52LiFPF5H2OCO2++++++PCl55HClLiFLiPF6資料

:百川盈孚,鉅大鋰電,華金證券研究所資料

:Wind,華金證券研究所11六氟磷酸鋰的成本和盈利測(cè)算u

六氟磷酸鋰的成本構(gòu)成中,碳酸鋰占比最高,即便是碳酸鋰的價(jià)格從高位大幅回落,其成本占比依舊達(dá)到54%。按照2023.5.8六氟磷酸鋰售價(jià)9.45萬(wàn)元/噸計(jì)算,若原材料均外購(gòu),則六氟磷酸鋰毛利率約為2.6%。盈利能力已經(jīng)觸底。表:六氟磷酸鋰原料成本拆分單噸成本(萬(wàn)元/噸)原材料單噸用量(噸)

單價(jià)(萬(wàn)元/噸)成本占比碳酸鋰(工業(yè)級(jí))五氯化磷0.281.681.4817.750.55.054%9%0.81.77.51.79.2無(wú)水氟化氫原料成本合計(jì)人工及制造費(fèi)用合計(jì)1.1518%82%18%資料:SMM,生意社,天際股份公告,華金證券研究所(原材料按照2023.5.8價(jià)格)12六氟磷酸鋰市場(chǎng)格局u

2022年全球六氟磷酸鋰的產(chǎn)量為13.21萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)89%。u

2022年,市場(chǎng)格局方面,天賜材料排名第一,占比30.3%;多氟多全球市場(chǎng)占比22.7%,全球排名前四的供應(yīng)商均為中國(guó)公司,CR4的市場(chǎng)份額為68.8%。圖:全球六氟磷酸鋰歷年產(chǎn)量及增速圖:2022年各企業(yè)六氟磷酸鋰全球市占率資料:鑫鑼資訊、研究,華金證券研究所資料:鑫鑼鋰電,華金證券研究所13六氟磷酸鋰的擴(kuò)產(chǎn)情況u

各廠商大幅擴(kuò)產(chǎn)六氟磷酸鋰。根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù),頭部企業(yè)天賜材料、多氟多擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模最大,均在10萬(wàn)噸以上。根據(jù)前述市場(chǎng)規(guī)模的測(cè)算,我們預(yù)計(jì)2025年六氟磷酸鋰的需求約為31萬(wàn)噸/年,遠(yuǎn)低于各企業(yè)總規(guī)劃的產(chǎn)能,故判斷未來(lái)六氟磷酸鋰供給端較為寬松。u

但目前六氟磷酸鋰的盈利能力已經(jīng)觸底,我們認(rèn)為六氟的二三線企業(yè),落后的高成本產(chǎn)能有望淘汰,新增的產(chǎn)能在釋放節(jié)奏上或也會(huì)有所調(diào)整。產(chǎn)業(yè)格局有望向龍頭集中。表:各企業(yè)六氟磷酸鋰產(chǎn)能及擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃(噸)廠商簡(jiǎn)稱(chēng)天賜材料多氟多產(chǎn)能620005500018160150009000新增產(chǎn)能(2023)

新增產(chǎn)能(2024)

新增產(chǎn)能(2025)100000300000670000080000江蘇新泰石磊氟材料中藍(lán)宏源永太科技森田新能源江蘇九九久必康股份300000000000000000060002200008000700064002000006400資料

:百川盈孚,華金證券研究所14新型鋰鹽-雙氟磺酰亞胺鋰LiFSIu

雖然六氟磷酸鋰工藝成熟,但其存在化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、低溫環(huán)境下性能受限等問(wèn)題。雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)作為電解液溶質(zhì)鋰鹽具有高導(dǎo)電率、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),更契合未來(lái)高性能、寬溫度和高安全的鋰電池發(fā)展方向,未來(lái)有望替代六氟磷酸鋰。u

雖然LiFSI性能優(yōu)于LiPF6,但由于其價(jià)格較高,2022H1約30萬(wàn)元/噸,當(dāng)前主要作為添加劑添加到電解液中,改善性能。表:六氟磷酸鋰與雙氟磺酰亞胺鋰性能對(duì)比圖:康鵬科技的雙氟磺酰亞胺鋰售價(jià)LiFSILiPF6分解溫度電導(dǎo)率>200℃最高較穩(wěn)定較好好>80℃較高差基礎(chǔ)物性化學(xué)穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性低溫性能循環(huán)壽命耐高溫性能合成工藝成本差一般一般差電池性能工藝成本高好復(fù)雜高簡(jiǎn)單低資料

:康鵬科技招股說(shuō)明書(shū),華金證券研究所資料

:康鵬科技招股說(shuō)明書(shū),華金證券研究所15LiFSI的擴(kuò)產(chǎn)情況u

GGII認(rèn)為,隨著技術(shù)突破,LiFSI最終成本有望降至15萬(wàn)元/噸以內(nèi),價(jià)格將不再是制約LiFSI使用的掣肘。u

隨著LiFSI技術(shù)成熟和成本下降,以及LiFSI對(duì)電解液性能的改善作用顯著,全球各廠商紛紛大規(guī)模規(guī)劃布局LiFSI。其中天賜材料擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模最大。表:全球主要生產(chǎn)企業(yè)LiFSI產(chǎn)能布局情況現(xiàn)有產(chǎn)能(噸)計(jì)劃產(chǎn)能(噸)公司建設(shè)進(jìn)度日本觸媒韓國(guó)天寶3002000預(yù)計(jì)2023年建設(shè)完畢計(jì)劃2023年新增5000噸,2024年至2026年新增15000噸100020000康鵬科技新宙邦17001000300150001600700募投項(xiàng)目在建氟特電池二期700噸在建計(jì)劃產(chǎn)能包含67000噸液體LiFSI,將于2023年建設(shè)完成永太科技50068500多氟多1600630050000預(yù)計(jì)2025年建成達(dá)產(chǎn)天賜材料120000在建資料

:天賜材料可轉(zhuǎn)債募集說(shuō)明書(shū),華金證券研究所16目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示17碳酸酯類(lèi)溶劑u

環(huán)狀碳酸酯EC、PC具有很高的介電常數(shù),使鋰鹽更易溶解,但黏度大,鋰離子遷移速率較低。鏈狀碳酸酯DMC、DEC、EMC介電常數(shù)小,溶解鋰鹽能力弱,但黏度低,具有很好的流動(dòng)性,便于鋰離子遷移。故通常使用含有兩種或兩種以上有機(jī)溶劑的混合溶劑,取長(zhǎng)補(bǔ)短。DEC、DMC、EMC、EC使用量較大,占比超93%以上。u

根據(jù)智研咨詢,三元電池電解液溶劑配方中,EMC和EC占比最高,各占35%,DMC占比10%。而磷酸鐵鋰電池的電解液溶劑中,DMC用量高,占比40%。圖:三元鋰電池中碳酸酯類(lèi)溶劑配方圖:磷酸鐵鋰電池中碳酸酯類(lèi)溶劑配方表:常見(jiàn)碳酸酯類(lèi)溶劑的物理性質(zhì)資料

:中國(guó)粉體網(wǎng),華金證券研究所資料

:智研咨詢,華金證券研究所18溶劑的市場(chǎng)格局u

根據(jù)EVTank,2022年,全球鋰離子電池電解液溶劑出貨量達(dá)到92.4萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)73%,其中中國(guó)電解液溶劑出貨量為75.7萬(wàn)噸,全球占比81.9%。u

電池電解液的溶劑,采用電池級(jí)別的溶劑,相比于工業(yè)級(jí),電池級(jí)溶劑純度要求至少達(dá)到99.99%,更高純級(jí)產(chǎn)品要求甚至達(dá)到99.995%以上,且由于催化劑選擇要求高、提純難度大。??菩略春蛣偃A新材作為頭部電解液溶劑公司,市場(chǎng)份額占據(jù)前2位。2020年度兩者合計(jì)市場(chǎng)份額占比超過(guò)55%,呈現(xiàn)雙寡頭競(jìng)爭(zhēng)格局。國(guó)外企業(yè),如三菱宇部化學(xué),生產(chǎn)的溶劑主要用于自用,外銷(xiāo)少。2022年,??菩略闯鲐浟烤邮孜唬浯畏謩e為勝華新材、撫順東科和華魯恒升,華魯恒升的出貨量增長(zhǎng)最為迅速。CR4為70%。圖:全球溶劑歷年出貨量(萬(wàn)噸)及增速:2022年中國(guó)溶劑市場(chǎng)格局資料

:高工鋰電,??菩略凑泄蓵?shū),華金證券研究所(備注:東北溶劑同行主要包括遼寧港隆、營(yíng)口恒洋、撫順東科等。)資料

:智研咨詢,華金證券研究所資料

:EVTank,華金證券研究所19溶劑的制備方法u

2022年以來(lái),由于產(chǎn)能持續(xù)釋?zhuān)袌?chǎng)供過(guò)于求、下游需求逐漸放緩等因素影響,電解液溶劑價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(shì),目前已處于歷史低位。u

溶劑生產(chǎn)工藝主要為酯交換法和甲醇氧化羰基化法。酯交換法包括環(huán)氧乙烷(EO)與環(huán)氧丙烷(PO)兩類(lèi)。同時(shí)碳酸酯溶劑具有上下游關(guān)系,DMC可由PC或EC與甲醇反應(yīng)獲得,DMC與乙醇反應(yīng),可生成EMC/DEC。u

煤制DMC工藝?yán)眉状佳趸驶ǎ砸谎趸?、氧氣和甲醇為原料,合成碳酸二甲酯DMC。中鹽紅四方、華魯恒升的煤制乙二醇轉(zhuǎn)副產(chǎn)碳酸二甲酯技術(shù)均采用該工藝。該工藝原料易得,工藝簡(jiǎn)單,依托煤化工企業(yè),生產(chǎn)成本比酯交換法有成本優(yōu)勢(shì)。圖:DMC歷年價(jià)格(元/噸)圖:碳酸酯類(lèi)溶劑的酯交換制備法資料:勝華新材公司公告,華金證券研究所資料:Wind,華金證券研究所20溶劑不同制備方法的成本分析u

比較溶劑DMC的三種制備方法的化學(xué)反應(yīng)式,可以發(fā)現(xiàn)其均使用原料甲醇

CH

OH、CO

(或C0+1/2O

),其三種方法成本的不322同之處就在于酯交換法(環(huán)氧丙烷法、環(huán)氧乙烷法)多了(環(huán)氧丙烷PO-丙二醇)、或(環(huán)氧乙烷EO-乙二醇)的價(jià)差。u

從歷史維度看,(環(huán)氧丙烷PO-丙二醇)、或(環(huán)氧乙烷EO-乙二醇)的價(jià)差,在大多數(shù)時(shí)候,均為正值,故甲醇氧化羰基化法在多數(shù)情況下,成本比酯交換法更低,有望成為主流方法。在不同的時(shí)刻,根據(jù)PO法和EO法價(jià)差不同,兩種方法成本也會(huì)有所差異。甲醇氧化羰基化法2CH3OHCO+

1/2O2(CH

0)

COH2O++++3

2DMCC

H

OCO2+

2CH3OH(CH

0)

COC

H

O3

8

2環(huán)氧丙烷法3

6PO3

2DMC丙二醇C

H

OC

H

O2

4CO2+

2CH3OH(CH

0)

CO環(huán)氧乙烷法++3

22

6

2EODMC乙二醇圖:環(huán)氧丙烷和丙二醇?xì)v史價(jià)格(元/噸)圖:環(huán)氧乙烷和乙二醇?xì)v史價(jià)格(元/噸)資料

:Wind,華金證券研究所資料

:Wind,華金證券研究所21目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示22添加劑的種類(lèi)和作用u

電解液添加劑的使用是一種低成本、高效率提升電池循環(huán)壽命與安全性的方法,少量的添加劑就可起到改善效果。根據(jù)添加劑的作用原理,可將添加劑分為固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)成膜添加劑、阻燃添加劑、高低溫添加劑、過(guò)充電保護(hù)添加劑、控制電解液中水和HF(氫氟酸)含量的添加劑等。u

電解液中有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鋰鹽容易分析并模仿,但添加劑成分通常很難分析,因此,添加劑成分是電解液企業(yè)的技術(shù)核心所在,是提高安全性(阻燃添加劑、過(guò)充電保護(hù)添加劑)、循環(huán)(成膜添加劑)、倍率(導(dǎo)電添加劑)和低溫性能(高低溫添加劑)的關(guān)鍵。添加劑種類(lèi)成膜添加劑作用圖:理想的添加劑的特征幫助在負(fù)極表面形成一層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的SEI膜,允許鋰離子自由進(jìn)出電極,而溶劑分子無(wú)法通過(guò),抑制溶劑分子共嵌入對(duì)電極的破壞,提高電池的循環(huán)性能和可逆容量。提高某一性能,用量少,但能顯著改善電池的某些性能但不會(huì)使其他性能下降,不與電池其他材料發(fā)生副反應(yīng)主要是一些高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)和不易燃的物質(zhì),可提高電池的穩(wěn)定性能,改善電池的安全性。阻燃添加劑高低溫添加劑拓寬鋰電池使用范圍,通過(guò)添加劑使電池在高低溫下也具有優(yōu)良的循環(huán)功能。過(guò)充電保護(hù)添加

通過(guò)在電解液中添加合適的氧化還原對(duì),當(dāng)電池充滿電或略高于該值時(shí),添加劑劑

在正極上氧化,擴(kuò)散到負(fù)極上被還原,從而防止電池過(guò)充。性價(jià)比高、安全、無(wú)毒或低毒與溶劑有較好的相容性六氟磷酸鋰容易與水反應(yīng)生成HF(氫氟酸),而Al2O3(氧化鋁)、MgO(氧化鎂)、BaO(氧化鋇)和鋰或鈣的碳酸鹽等,容易與水和HF發(fā)生反應(yīng),降低水和HF的含量,能夠阻止HF對(duì)電極的破壞,提高電解液的穩(wěn)定性,從而改善電池性能??刂扑虷F含量的添加劑23資料:華盛鋰電招股說(shuō)明書(shū)、華金證券研究所添加劑的種類(lèi)和作用u

碳酸亞乙烯酯(VC)是一種電解液核心成膜助劑,能夠在鋰電池初次充放電中在負(fù)極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)。SEI膜將電極材料與電解液分開(kāi),允許鋰離子嵌入或脫離電極。該膜的電化學(xué)性能穩(wěn)定,能有效抑制溶劑分子嵌入,從而避免引發(fā)電極材料溶劑化反應(yīng)并造成電池循環(huán)等性能下降。u

氟代碳酸乙烯酯(FEC)是一種為高倍率動(dòng)力型鋰離子電池用電解液定向開(kāi)發(fā)的核心添加劑,是實(shí)現(xiàn)鋰電池高安全性、高倍率的主要保證。添加了FEC的電解液在電池電極表面可以形成有效的SEI膜,增加電池鋰離子遷移速率,顯著提高電池在高倍率下的充放電性能。FEC在硅碳負(fù)極方面,因其形成的SEI膜薄且具有韌性和自我修復(fù)性,能抑制硅碳負(fù)極在充放電情況下因鋰嵌入體積膨脹造成結(jié)構(gòu)破碎的問(wèn)題,大幅度提升硅碳負(fù)極的使用壽命,促進(jìn)了硅碳負(fù)極的廣泛應(yīng)用。u

雙草酸硼酸鋰(LIBOB)在錳酸鋰及鎳鈷錳酸鋰型鋰電池中作為電解質(zhì)添加劑,可有效在電池正極材料錳酸鋰或鎳鈷錳表面形成一層非常穩(wěn)定且具備一定韌性的保護(hù)膜,從而抑制了電池正極材料在充放電中與電解液活性成分的反應(yīng)。名稱(chēng)VC作用體系EC+DMC一般用量1%-3%改進(jìn)效果電極容量和壽命明顯提高首次充放電效率接近90%PSPC1%-5%FECPC+DEC+DMCPC+EC+EMCPC+EC+EMCPC2%-10%0.5%-2%0.5%-2%0.5%-3%0.5%-3%1%-10%改善循環(huán)性能,但會(huì)使熱穩(wěn)定性能降低、改善低溫性能大幅提高首次充放電庫(kù)能效率、循環(huán)壽命和高溫循環(huán)性能大幅提高電解液的循環(huán)性能和電化學(xué)穩(wěn)定性LIBOBLIDFOBES首次充放電效率達(dá)

92.9%DTDEC+EMC+DMCEC+EMC能改善低溫放電性能,不能改善高溫儲(chǔ)存及循環(huán)性能能夠顯著改善電池的循環(huán)性能,但對(duì)高溫儲(chǔ)存性能略有影響FB資料:華盛鋰電招股說(shuō)明書(shū)、EVTank,華金證券研究所24添加劑的市場(chǎng)情況u

電解液中應(yīng)用最廣泛的添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC),2020年占比超過(guò)60%。此外,1,3-PS、LIBOB、DTD、VEC等新型添加劑對(duì)電池性能的改善作用逐漸明顯。u

2022年中國(guó)電解液添加劑預(yù)計(jì)出貨量約6.8萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)94%,維持高速增長(zhǎng)。u

而隨著鋰電池往高電壓、高鎳化等方向發(fā)展,所需電解液的配方,尤其是添加劑的使用也愈加復(fù)雜,全球電解液添加劑應(yīng)用占比從2014年的4.2%左右提升到2020年約5.6%,添加劑已成為提升電解液性能的核心原材料,重要性顯著。圖:中國(guó)電解液添加劑出貨量及增速圖:2020年中國(guó)各種電解液添加劑出貨量占比資料

:EVTank,華金證券研究所資料

:中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì),華金證券研究所25添加劑的市場(chǎng)情況u

山東亙?cè)s成青木高新材料母公司),2021年底總產(chǎn)量由2020年的年產(chǎn)1000噸增加到20000噸,“飛躍式”的發(fā)展使得其市場(chǎng)份額從2020年至2022年大幅提升,位列VC、FEC添加劑行業(yè)龍頭。華盛鋰電市場(chǎng)份額降至第二位。天賜材料于2019年對(duì)浙江天碩增資,取得其59%股權(quán),后于2021年底收購(gòu)其24%股權(quán)。新宙邦2014年收購(gòu)瀚康化工。u

日本三菱、宇部、三井、中央硝子、韓國(guó)天寶等,基本只生產(chǎn)除VC、FEC等常規(guī)添加劑之外的新型添加劑。產(chǎn)量上,全球添加劑生產(chǎn)主要集中在中國(guó),日韓主要是添加劑的開(kāi)發(fā),其生產(chǎn)一般都尋求中國(guó)企業(yè)代工,只生產(chǎn)一些新型的特殊添加劑,一般產(chǎn)量不大。圖:2022年VC企業(yè)市場(chǎng)份額圖:2022年FEC企業(yè)市場(chǎng)份額圖:2020年VC企業(yè)市場(chǎng)份額圖:2020年FEC企業(yè)市場(chǎng)份額資料:EVTank,華金證券研究所資料:中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì),華金證券研究所26添加劑的價(jià)格u

2021年,添加劑(VC、FEC等)產(chǎn)品供不應(yīng)求,價(jià)格處于高位。u

2022年,添加劑價(jià)格受產(chǎn)能釋放以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇影響,疊加下游電解液廠商自產(chǎn)率的提升,添加劑價(jià)格下跌,至2022年10月,VC、FEC價(jià)格分別為12.3和12.5萬(wàn)元/噸。u

根據(jù)SMM,至2023年5月8日,VC、FEC價(jià)格分別為6.4和6.95萬(wàn)元/噸。圖:中國(guó)電解液添加劑價(jià)格(萬(wàn)元/噸)資料:Wind,華金證券研究所27添加劑的制備方法u

碳酸亞乙烯酯(VC)合成工藝:以碳酸乙烯酯為原料,經(jīng)過(guò)氯化得到氯代碳酸乙烯酯,以碳酸二甲酯為溶劑,在三乙胺作為縛酸劑,回流下得到碳酸亞乙烯酯產(chǎn)品,通過(guò)精餾得到工業(yè)級(jí)碳酸亞乙烯酯產(chǎn)品。再提純、精制得到電子級(jí)碳酸亞乙烯酯產(chǎn)品。u

氟代碳酸乙烯酯(FEC)合成工藝:以碳酸乙烯酯為原料,經(jīng)過(guò)氯化得到氯代碳酸乙烯酯,再通過(guò)氟化鉀轉(zhuǎn)化制備氟代碳酸乙烯酯,進(jìn)一步精制得到工業(yè)級(jí)氟代碳酸乙烯酯產(chǎn)品。再提純、精制得到電子級(jí)氟代碳酸乙烯酯產(chǎn)品。圖:工業(yè)級(jí)VC制備方法圖:工業(yè)級(jí)FEC制備方法資料:華盛鋰電招股說(shuō)明書(shū),華金證券研究所(EC指碳酸乙烯酯,ClEC指氯代碳酸乙烯酯,TEA指三乙胺,Solv.指溶劑)28目錄電解液:充放電過(guò)程中運(yùn)送鋰離子,為鋰電池的“血液”溶質(zhì):LiPF6盈利能力觸底,LiFSI未來(lái)有望放量溶劑:碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑,甲醇氧化羰基化法更具成本優(yōu)勢(shì)添加劑:種類(lèi)多樣,增強(qiáng)各種性能相關(guān)公司投資建議風(fēng)險(xiǎn)提示29天賜材料:電解液龍一地位穩(wěn)固,六氟、添加劑一體化布局u

2022年公司電解液銷(xiāo)量約為32萬(wàn)噸,同比約+122%。根據(jù)EVTank,公司2022年市場(chǎng)份額約為35.9%,相較于2021年提高了7.1pct,穩(wěn)居行業(yè)第一的位置。u

公司一體化布局,實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)六氟磷酸鋰、添加劑等原材料自供。公司六氟磷酸鋰的產(chǎn)能折固約6.2萬(wàn)噸,自供率達(dá)到95%以上,LiFSI的自供率在90%左右,其它核心添加劑的自供率基本在30%以上。u

公司與日本中央硝子合作開(kāi)發(fā)液體六氟磷酸鋰的工藝技術(shù),在單位產(chǎn)能投資成本、生產(chǎn)成本上,顯著低于固體六氟。同時(shí)液體六氟可以減少電解液生產(chǎn)過(guò)程中的能耗與排放,實(shí)現(xiàn)碳減排。u

公司上游布局氟化氫、五氟化磷、氟化鋰、硫酸等關(guān)鍵原材料,實(shí)現(xiàn)“硫酸-氫氟酸-氟化鋰/五氟化磷-六氟磷酸鋰-電解液”一體化布局。u

鈉電池方面,公司已有鈉離子電池電解液的解決方案和核心材料六氟磷酸鈉及NaFSI的技術(shù)儲(chǔ)備。圖:公司電解液營(yíng)收(億元)和出貨量(萬(wàn)噸)圖:公司電解液毛利率資料

:公司公告,GGII,華金證券研究所(備注:用鋰電材料的營(yíng)收代表電解液)

資料

:Wind,華金證券研究所(備注:用鋰電材料的毛利率代表電解液)30新宙邦:電解液龍二,溶劑、添加劑一體化布局u

公司主要從事鋰電電解液和氟化工業(yè)務(wù)。u

截至2022年底,公司擁有電池化學(xué)品(主要包括鋰電電解液等)產(chǎn)能24.0萬(wàn)噸,在建產(chǎn)能75.9萬(wàn)噸。2022年公司電池化學(xué)品銷(xiāo)量14.3萬(wàn)噸(預(yù)計(jì)其中鋰電電解液銷(xiāo)量約為11萬(wàn)噸,市場(chǎng)份額約12%,排名第二),毛利率約為26%,同比-5.5pct。u

截至2022年底,公司預(yù)計(jì)擁有溶劑產(chǎn)能5萬(wàn)噸。公司通過(guò)控股張家港瀚康,布局添加劑。VC、FEC等添加劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自供。u

湖南福邦規(guī)劃2400噸雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目,現(xiàn)已釋放1200噸的產(chǎn)能。2022年9月,日本觸媒和上海豐田通商對(duì)湖南福邦增資2.31億元,新宙邦持有湖南福邦的股權(quán)比例從90.6%下降到51.2%,但仍為控股股東。圖:公司電池化學(xué)品營(yíng)收(億元)和銷(xiāo)量(萬(wàn)噸)圖:新宙邦電池化學(xué)品毛利率資料:公司公告,華金證券研究所資料:Wind,華金證券研究所31瑞泰新材:電解液第四,擬布局六氟溶質(zhì)u

公司是江蘇國(guó)泰的控股子公司。截至2023年一季報(bào),江蘇國(guó)泰持股比例為68.2%。u

公司主要生產(chǎn)鋰離子電池電解液,以及添加劑。電解液方面,公司主要依靠外采六氟磷酸鋰、溶劑,生產(chǎn)電解液。根據(jù)EVTank,2022年子公司國(guó)泰華榮的電解液市場(chǎng)份額約為9.7%,排名第四,出貨量約為8.7萬(wàn)噸,同比約+20%。下游客戶主要為寧德時(shí)代、LG化學(xué)、新能源科技、億緯鋰能等。u

公司與江蘇新泰材料科技、寧德新能源科技在2021年12月成立合資公司江蘇泰瑞聯(lián)騰材料科技,擬生產(chǎn)3萬(wàn)噸/年六氟磷酸鋰項(xiàng)目,目前處于前期準(zhǔn)備階段。u

添加劑以鋰鹽類(lèi)添加劑為主,包括二氟磷酸鋰(LiDFP)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)以及三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)。公司部分添加劑產(chǎn)品已經(jīng)用于固態(tài)電池中,并已形成批量出貨。圖:公司電解液營(yíng)收(億元)和銷(xiāo)量(萬(wàn)噸)圖:公司電解液毛利率資料

:公司公告,華金證券研究所(備注:2022年用電池材料營(yíng)收代表電解液)表電解液)32多氟多:六氟龍二,打造從原料到電池端的一體化產(chǎn)業(yè)u

公司具備“螢石-高純氫氟酸-氟化鋰-六氟磷酸鋰-鋰電池”完整的產(chǎn)業(yè)鏈,具備生產(chǎn)六氟磷酸鋰的成本優(yōu)勢(shì)。公司采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的“雙釜法”工藝制備六氟磷酸鋰,相較于“單釜法”提高了原料利用率和反應(yīng)率,降低成本,同時(shí)減少了雜質(zhì)的引入。u

截至2022年底,公司六氟磷酸鋰產(chǎn)能5.5萬(wàn)噸。2022年,公司六氟磷酸鋰出貨量約2.6萬(wàn)噸,全球市占率20%以上,排名第二,2023年規(guī)劃出貨量5萬(wàn)噸,2025年六氟磷酸鋰目標(biāo)市場(chǎng)占有率35%??蛻艉w國(guó)內(nèi)主流電解液廠商,包括新宙邦、國(guó)泰華榮等,并出口韓國(guó)、日本等國(guó)家,客戶包括Enchem,Soulbrain等。鈉電溶質(zhì)方面,公司已具備年產(chǎn)千噸級(jí)六氟磷酸鈉的能力。u

雙氟磺酰亞胺鋰方面,公司已具備千噸級(jí)別產(chǎn)能,新建1萬(wàn)噸項(xiàng)目一期已經(jīng)開(kāi)工,2023年陸續(xù)投產(chǎn)。二氟磷酸鋰方面,公司擬通過(guò)非公開(kāi)發(fā)行股票募資,新建1萬(wàn)噸產(chǎn)能。圖:多氟多六氟磷酸鋰的制備工藝圖:六氟磷酸鋰與電解液的價(jià)格(萬(wàn)元/噸)資料

:Wind,華金證券研究所資料

:高工鋰電,華金證券研究所33勝華新材:溶劑龍頭,布局電解液u

公司是電解液溶劑龍頭。公司擁有5種溶劑,依托溶劑的優(yōu)勢(shì),向下游布局電解液,實(shí)現(xiàn)從上游環(huán)氧丙烷到中游電解液所需的碳酸酯溶劑、鋰鹽及添加劑的全產(chǎn)業(yè)鏈布局,為目前電解液行業(yè)唯一將上游延伸至環(huán)氧丙烷的公司。公司實(shí)現(xiàn)95%以上基礎(chǔ)原材料自供,可大幅降低原材料采購(gòu)成本,同時(shí)保證了電解液產(chǎn)品的質(zhì)量。u

2022年公司碳酸二甲酯系列溶劑銷(xiāo)量66.1萬(wàn)噸,同比+39.6%,毛利率為32.48%,同比-17.2pct,主要因行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)大,競(jìng)爭(zhēng)加劇。u

公司目前規(guī)劃東營(yíng)、武漢、樂(lè)山三大電解液生產(chǎn)基地,規(guī)劃總產(chǎn)能達(dá)到110萬(wàn)噸。東營(yíng)30萬(wàn)噸/年電解液項(xiàng)目,已于2023年2月份投產(chǎn),品質(zhì)符合電池廠要求。武漢基地20萬(wàn)噸/年電解液,預(yù)計(jì)2023年10月投產(chǎn)。樂(lè)山規(guī)劃60萬(wàn)噸/年電解液項(xiàng)目,分2期建設(shè),一

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