电解液添加剂供应缺口扩大,制约锂电池放量
核心内容
随着2020年下半年以来终端需求的快速增长,锂电池上游供应链多个环节进入供应紧张状态。其中,电解液添加剂的供应缺口尤为显著,尤其是六氟磷酸锂(六氟)与VC添加剂。尽管部分六氟公司下半年有产能释放,但VC和FSI等添加剂的供应紧张仍在加剧,预计将持续至2022年下半年,甚至成为制约锂电池放量的瓶颈。
主要观点
- VC供应紧张:自2020年Q4开始,VC供应紧张,且缺口持续扩大。VC技术壁垒高、扩产难度大,目前仅有少数企业具备扩产能力,预计2022年下半年才能缓解。
- FSI成为新热点:FSI作为新型添加剂,其性能优于六氟,且在动力电池中使用比例快速上升。FSI制造与技术壁垒更高,未来可能成为电解液公司的竞争焦点。
- 添加剂产业趋势:随着动力电池性能需求的提升,新型添加剂如LiFSI、DTD、LiDFP等的应用正在加速。这些添加剂在提升电池的高低温性能、循环寿命、安全性等方面表现突出。
- 具备产能与技术储备的企业将受益:在VC和FSI供应紧张的背景下,具备相关产品与产能储备的企业,如新宙邦、多氟多、永太科技、奥克股份等,有望在未来数年获得阶段性超额盈利回报。
关键信息
电解液添加剂种类与作用
- 成膜添加剂:如VC、FEC,有助于形成稳定的SEI膜,提高电池的循环寿命和安全性。
- 导电添加剂:如PS、LiBOB,提升电解液导电性能。
- 阻燃添加剂:如有机磷化物、有机氟代化合物,改善电池安全性。
- 高低温性能添加剂:如LiFSI、DTD,提升电池的高低温性能和循环寿命。
供应与价格情况
- VC价格:从2020年Q4开始持续上涨,目前市场价格为27万元/吨,较去年均价上涨68-80%。
- LiFSI价格:目前单价50多万/吨,但其使用比例正在快速上升,从0.5-2%提升至3-8%。
- FSI与VC的对比:FSI在性能上优于VC,但因技术壁垒高、成本高,目前仍主要作为添加剂使用。
企业扩产情况
- VC扩产:江苏华盛、张家港瀚康、苏州华一、永太科技等企业均有扩产计划,预计2022年下半年部分产能将释放。
- LiFSI扩产:天赐材料、新宙邦、永太科技等企业正在推进LiFSI的扩产,但目前产能有限,主要集中在千吨级别。
投资建议
- 推荐企业:新宙邦(强烈推荐-A)、多氟多(强烈推荐-A)、奥克股份(强烈推荐-A)
- 关注企业:天际股份、永太科技、江苏国泰
- 不建议企业:天赐材料在静默期无建议
风险提示
- 终端需求不及预期:新能源汽车销量若低于预期,可能影响锂电池需求。
- 产能释放快于预期:若VC等添加剂产能释放快于预期,可能导致市场供应过剩。
- 新技术与产品替代风险:若出现新的替代技术或产品,可能影响现有添加剂的市场需求。
表格摘要
表1:国内VC产能情况
| 企业 |
现有产能(吨) |
备注 |
| 江苏华盛 |
3,250 |
3000吨满产,技改新增20-30吨/月 |
| 张家港瀚康 |
超过1000 |
包括江苏和安徽工厂 |
| 苏州华一 |
1,000 |
奥克股份持股35% |
| 山东永浩 |
2,000吨在建 |
- |
| 荣成青木 |
1,000吨在建 |
- |
| 天赐材料 |
800 |
子公司浙江天硕 |
| 永太科技 |
小量 |
技改项目建设中 |
| 福建博鸿 |
500吨以上 |
产能改造可能未复产 |
| 合计 |
约12,000 |
- |
表2:电解液添加剂分类
| 类别 |
缩写 |
名称 |
作用 |
| 常规添加剂 |
VC |
碳酸亚乙烯酯 |
有机成膜添加剂,提升容量与循环寿命 |
|
FEC |
氟代碳酸乙烯酯 |
形成SEI膜,提升低温性能 |
|
PS |
丙烷磺酸内酯 |
改善气胀问题,提升安全性 |
|
DTD |
硫酸乙烯酯 |
抑制初始容量下降,提升循环寿命 |
|
CEC |
氯代碳酸乙烯酯 |
制备VC、FEC的主要原材料 |
|
VEC |
乙烯基代碳酸乙烯酯 |
提高反应活性,改善电化学性能 |
| 锂盐添加剂 |
LiFSI |
双(氟代磺酰)亚胺锂 |
替代六氟,提升电池性能 |
|
LiDFP |
二氟磷酸锂 |
改善高低温性能,降低六氟使用量 |
|
LiODFB |
二氟草酸硼酸锂 |
形成SEI膜,优化正负极表面膜 |
|
LiBOB |
二草酸硼酸锂 |
形成SEI膜,提升热稳定性与电化学稳定性 |
| 其他添加剂 |
DFEc |
双氟代碳酸乙烯酯 |
改善循环性能、低温性能、阻燃效果 |
|
TMSB |
三(三甲基硅基)硼酸酯 |
提升循环寿命与低温性能 |
|
TMSP |
三(三甲基硅基)磷酸酯 |
抑制电池电阻增加与容量降低 |
|
TFP |
三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯 |
- |
|
TFEC |
三(三氟乙基)碳酸酯 |
- |
|
TFPC |
4-三氟甲基碳酸乙烯酯 |
- |
表3:电解液添加剂介绍
| 类别 |
作用 |
品种 |
| 成膜添加剂 |
优良的SEI膜具有有机溶剂不容性,允许锂离子自由进出电极,溶剂分子无法穿越,从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏 |
无机成膜添加剂(如SO2、CO2、CO等小分子及卤化锂等)、有机成膜添加剂(如氟代、氯代和溴代碳酸酯等) |
| 导电添加剂 |
提高导电锂盐的溶解和电离,防止溶剂共插对电极的破坏 |
胺类、芳香杂环化合物、冠醚、穴状化合物等 |
| 阻燃添加剂 |
在电池中添加高沸点、高闪点、不易燃的溶剂,改善电池安全性 |
有机磷化物、有机氟代化合物、卤代烷基磷酸酯等 |
| 改善低温性能 |
提升电池的低温性能与循环寿命,减少气体逸出与寄生热流 |
有机硼化物、含氟碳酸酯等 |
表4:VC和FEC介绍
| 项目 |
VC |
FEC |
| 熔点(℃) |
19-22 |
18-23 |
| 沸点(℃) |
162 |
212 |
| 作用 |
提高电池初始容量、循环寿命、低温性能 |
形成SEI膜,提升电池容量、循环寿命与低温性能 |
表5:不同电池的添加剂品种
| 电池类型 |
正极 |
负极 |
添加剂 |
| 数码类 |
钴酸锂 |
人造石墨 |
FEC、PS等 |
| 常规数码电池 |
钴酸锂、三元 |
人造石墨、改性天然石墨 |
VC等 |
| 合金负极电池 |
钴酸锂 |
Si-C合金 |
FEC等 |
| 三元圆柱电池 |
三元 |
人造石墨 |
VC等 |
| 磷酸铁锂容量型电池 |
磷酸铁锂 |
人造石墨 |
VC |
| 磷酸铁锂功率型启停电池 |
磷酸铁锂 |
人造石墨 |
VC等 |
| 三元动力电池 |
三元 |
人造石墨 |
VC等 |
| 高镍三元圆柱动力电池 |
高镍三元 |
Si-C |
VC、FEC等 |
| 高镍三元软包、方形动力电池 |
高镍三元 |
Si-C |
VC等 |
| 钛酸锂电池 |
三元 |
钛酸锂 |
LiBOB等 |
| 特殊类 |
钴酸锂、三元 |
人造石墨、改性天然石墨 |
VC等 |
表6:LiFSI添加后对电解液盈利能力提升的测算
| 万元/吨 |
LiFSI添加2% |
LiFSI添加4% |
LiFSI添加6% |
| LiFSI 单吨含税价 |
40.00 |
40.00 |
40.00 |
| 电解液成本增长 |
0.71 |
1.42 |
2.12 |
| 添加后电解液不含税价 |
4.76 |
5.46 |
6.17 |
| 添加后电解液含税价 |
5.37 |
6.17 |
6.97 |
表7:LiFSI性能更好
| 指标 |
LiFSI |
LiPF6 |
LiTFSI |
| 分解温度 |
>200°C |
>80°C |
>100°C |
| 氧化电压 |
≤4.5V |
>5V |
>5V |
| 溶解度 |
易溶 |
易溶 |
易溶 |
| 电导率 |
最高 |
较高 |
中等 |
| 化学稳定性 |
较稳定 |
差 |
稳定 |
| 热稳定性 |
较好 |
差 |
好 |
| 电池性能 |
低温性能好 |
一般 |
低温性能较好 |
| 循环寿命 |
高 |
一般 |
高 |
| 耐高温性能 |
好 |
差 |
好 |
| 工艺成本 |
高 |
低 |
高 |
表8:二氟磷酸锂、DTD也是重要的新型添加剂
| 品种 |
特点 |
市场情况 |
| 二氟磷酸锂(LiPO2F2) |
显著提升高低温性能,能形成更小的内阻 |
使用效果好,国内可用,海外有专利问题,目前单价50多万/吨 |
| DTD/ESA、SPA |
做SEI成膜添加剂,有更好的抗氧化性能 |
行业已开始批量应用,DTD用量较多,单价也比较贵(目前行业35-40万/吨) |
表9:LiFSI工艺
| 序号 |
合成方法 |
企业路线 |
| 1 |
a)由氯化亚砜、氯磺酸与氨基磺酸(或氯磺酸与氯磺酰异氰酸酯)合成二氯磺酰亚胺;b)通过氟化剂氟化得到二氟磺酰亚胺;c)在水溶液体系中与碱性锂反应,生成LiFSI |
日本触媒、天赐、康鹏、新宙邦(福邦、瀚康)、华荣 |
| 2 |
a)由硫酰氟与氨气反应制备双氟磺酰亚胺或盐;b)经锂化试剂锂化得到LiFSI |
新宙邦(博氟)、天赐、部分欧洲和美国企业 |
| 3 |
a)由氟磺酸与尿素反应制备双氟磺酰亚胺或盐;b)经锂化试剂锂化得到LiFSI |
部分美国企业 |
| 4 |
a)由磺酰胺与二氯亚砜、氯磺酸反应得到双氯磺酰亚胺;b)与三氟化锑反应得到双氟磺酰亚胺;c)与高氯酸锂(或钠)或四氟硼酸锂(或钠)在非质子极性溶剂中发生复分解交换反应,得到LiFSI(或NaFSI) |
华中科技大学 |
表10:国内企业VC扩产情况
| 企业 |
VC产能(吨) |
VC扩产计划(吨) |
备注 |
| 江苏华盛 |
3,250 |
6000 |
VC、FEC合计5200吨 |
| 张家港瀚康 |
约1300 |
计划扩产 |
VC、FEC合计近2000吨 |
| 苏州华一 |
1,000 |
计划在大连扩产1000吨 |
VC、FEC合计2000吨,大连基地同时规划扩产1万吨FEC与1万多吨其余添加剂 |
| 天赐材料 |
近800吨 |
计划在浙江扩产1000吨 |
其余新型添加剂计划扩产1800吨 |
| 永太科技 |
小量 |
计划内蒙扩产5000吨 |
其中一部分在3季度达产,其余部分预计明年投放 |
| 福建博鸿 |
超500吨 |
规划二期1000吨 |
现有产能改造后可能复产,二期有望明年下半年达产 |
| 山东瀛寰 |
小量 |
2000吨在建 |
与山东永浩为同一实控人,产能还在调试 |
| 荣成青木 |
小量 |
1000吨在建 |
产业预计在2021年8-9月投放 |
表11:LiFSI布局情况
| 企业 |
现有产能(吨) |
扩产计划(吨) |
备注 |
| 日本触媒 |
300 |
3000 |
扩张产能预计2023年投产 |
| 韩国天宝 |
300 |
440 |
扩张产能预计2020年投产 |
| 天赐材料 |
2300 |
8000 |
现有产能中300吨为中试线改造 |
| 新宙邦 |
200 |
2400 |
- |
| 康鹏科技 |
1700 |
- |
- |
| 永太科技 |
500 |
1000 |
- |
| 氟特电池 |
300 |
- |
- |
图表摘要
- 图1:VC价格变化情况,显示VC价格持续上涨。
- 图2:铁锂电池产量在锂电池出货占比,显示铁锂电池需求快速上升。
- 图3:全球锂电池需求情况,显示需求持续增长。
- 图4:NCM523电芯中VC组合和FEC组合的容量保持能力和平均充放电电压差表现对比。
- 图5:NCM523电芯中VC组合和FEC组合的容量保持能力和平均充放电电压差表现对比。
- 图6:NCM523电芯LFO组合和DTD组合的容量保持能力对比。
- 图7:不同组合的循环稳定性、容量保持率和电压变化对比。
- 图8:新能源行业历史PEBand,显示行业估值情况。
- 图9:新能源行业历史PBBand,显示行业市净率情况。
结论
电解液添加剂供应紧张已成为制约锂电池行业放量的重要因素,特别是VC和FSI等关键添加剂。随着新能源汽车和动力电池需求的持续增长,具备VC、FSI等添加剂产能和产品储备的企业将有望在未来数年获得超额回报。同时,行业面临的风险包括新能源汽车销量不及预期、产能释放快于预期以及新技术的替代风险。