您現在的位置是:首頁 > 網路遊戲首頁網路遊戲

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

簡介二氟磷酸鋰 (LiPO2F2)可在負極表面形成高電導、低阻抗、高穩定性的 SEI 膜,改善電池的倍率 效能,還可同時提高三元正極材料的電化學效能,在商業化電解液體系中得到廣泛應 用

中國為什麼不多建核電站

(報告出品方:海通證券)

1。下游持續景氣,鋰電材料行業前景廣闊

1.1乘“新能源車+儲能”東風,鋰電池行業蓬勃發展

鋰電池在充放電過程中,鋰離子會在電池正負極之間反覆移動。根據這一特點,鋰 電池又被稱為搖椅式電池。具體來說,在電池充電時,電子從正極轉移到負極,同時正 極中的鋰失去電子後成為鋰離子進入電解液。鋰離子穿過鋰離子可導的隔膜後進入負 極,在負極接受電子還原成為鋰,充電反應完成。放電過程則相反,鋰在負極失去電子 後,穿過隔膜回到正極,並在正極接受電子被還原,完成放電。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

鋰電池主要用於新能源汽車和儲能領域。鋰電池上游為正極、負極、電解液和隔 膜四大主材,再往上可追溯至鋰、鈷等有色金屬和碳酸二甲酯等石化產品。下游最終應 用於新能源汽車、儲能、3C 等領域。近年來,由於新能源汽車產業的爆發,動力鋰電 池的應用比例呈現快速增長,超越 3C 成為鋰電池的主要消費終端。我們認為隨著 5G 時代的逐步來臨和電網建設逐步發展,以通訊基站儲能、電網儲能為代表的儲能領域預 計將在未來幾年帶來顯著的需求增量。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

新能源汽車產業已進入快速增長階段。根據長遠鋰科募集說明書援引彭博新能源 財經(BloombergNEF)釋出的《2021 年電動車展望》資料,到 2025 年,全球新能 源乘用車銷量將超過 2500 萬輛,佔全球乘用車銷量比例超過 28%;到 2030 年全球新 能源乘用車年銷量有望突破 5000 萬輛,佔比超過 50%;2040 年有望突破 8000 萬 輛,佔比超過 80%。

儲能產業未來將迎爆發式增長。可再生能源滲透率日益上升,增加了削峰填谷的 儲能需求。根據中國儲能網援引彭博新能源財經資料,全球 2030 年新增儲能裝機容量 將達到 58GW/178GWh,是 2021 年(10GW/22GWh)的五倍多,2022-2030 CAGR 達到 30%。美國和中國仍然是全球最大的兩個市場,到 2030 年在預期儲能裝機容量中 佔比將達 54%。

1.2鋰電池由正極、負極、電解液和隔膜四部分構成

鋰電池由正極、負極、電解液和隔膜四部分構成。其中常見的負極包括石墨、軟 碳、硬碳、鈦酸鋰等。常見的正極包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。常見的隔膜為單 層或多層的聚乙烯或聚丙烯,表面也可能有一些類似於 Al2O3 的塗覆層。常見的電解 液一般是將 LiPF6 溶解在碳酸酯類的溶劑中,如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯 酯等。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

正極、負極、電解液和隔膜在電池中成本佔比分別為 40%、15%、10%和 20%。 根據《中國鋰電行業發展德勤觀察》,電池在新能源車成本結構中成本佔比為 40%- 50%。電池中正極材料成本佔比 40%,隔膜佔比 20%,負極材料佔比 15%, 其他(包 裝材料)佔比 15%,電解液佔比 10%。

2。電解液:透過一體化和工藝改進降低成本是目前趨勢

電解液是鋰離子傳導的媒介。在電池中,正極和負極均浸泡在電極液中。在電池 充放電過程中,電解液作為鋰離子傳輸的媒介,一方面能提供部分活性鋰離子,作為充 放電過程中的導電離子使用。另一方面也會提供離子通道,使得鋰離子在其中自由移 動。電解液傳導鋰離子的功能是鋰電池獲得高電壓、高比能等優點的保障。 電解液由溶劑、溶質、新增劑三種組分構成。在溶劑方面,電解液採用混合溶劑 體系,目前溶劑以 DMC、EC、EMC 等碳酸酯類為主,需要滿足高介電常熟、低粘 度、低熔點、高沸點、低成本等要求;在溶質方面,電解液採用各種含鋰化合物,在溶 劑中溶解後可釋放出大量活躍鋰離子。LiPF6 是目前最成熟的商用鋰鹽,LiFSI 在未來 有望替代 LiPF6;在新增劑方面,碳酸亞乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)是目前 最常用的電解液新增劑,可在電極表面形成 SEI/CEI 膜,使得鋰離子可自由進出,而溶劑分子難以透過,從而實現維護電極材料效能穩定,提高電池容量與迴圈效能效果。

溶劑、溶質、新增劑在電解液中質量佔比依次下降,成本佔比依次提升。鋰鹽和 新增劑在電解液中質量佔比較小,但由於單位成本高,在電解液成本結構中也佔有較大 比例。根據 DONEWS,在質量佔比方面,電解液中溶劑佔 80%~85%、鋰鹽佔 10%~12%、新增劑佔 3%~5%;在成本佔比方面,電解液中溶劑佔比約 30%、鋰鹽佔 比約 40%~50%、新增劑佔比約 10%~30%。

電解液需求快速增長。受益於新能源車滲透率的持續提升,國內外電解液需求量 未來有望保持高速增長。根據中國能源網援引《中國鋰離子電池電解液行業發展白皮書 (2021 年)》,2021 年全球電解液需求量為 61 萬噸,國內電解液需求量為 51 萬噸。預 計 2025 年,中國電解液需求量將達 184 萬噸,全球電解液需求量將達 216 萬噸, 2021-2025 年 CAGR 分別為 37%、40%。至 2030 年,全球電解液需求將達 549 萬 噸,國內需求量將達 466 萬噸。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

2030 年電解液市場規模將達 3000 億元。根據 wind,2016/1/1-2022/8/4 電解液均 價為 64778 元/噸,以此為依據進行計算,預計 2025 年國內電解液市場規模約為 1192 億元,全球規模約為 1399 億元;2030 年國內市場規模將達 3019 億元,全球規模將達 3556 億元。

電解液大宗品趨勢下降低成本是重點。隨著電解液成長為百萬噸級別的以上的化 工品類,大宗化已是必然的趨勢,如何降低成本將成為電解液企業思考的主要問題。由 於電解液成本中原材料佔比最大,透過一體化降低原料單位成本和透過改進工藝降低 原料單耗是目前電解液企業降本的主要手段。 降本手段之一:一體化。根據天賜材料、新宙邦等釋出的年報及募集說明書,天 賜材料、新宙邦等電解液龍頭企業已透過佈局上游鋰鹽、溶劑、新增劑等原材料推進降 本,其中天賜材料一體化佈局最完善,已覆蓋鋰鹽、溶劑、新增劑三個領域,未來將向 更上游的鋰礦延伸,新宙邦、江蘇國泰、石大勝華等企業也開始進入溶劑、新增劑等領 域。

降本手段之二:改進工藝。如在六氟磷酸鋰生產中,天賜材料從美國引進獨家許 可的有機溶劑法技術,在自行吸收創新的基礎上獨立完成工程放大。與傳統 HF 溶劑法 相比省去了反覆乾燥、結晶等過程,有效降低了製造成本,且反應不在強腐蝕性的 HF 中進行,對裝置抗腐蝕性要求明顯降低。

2.1溶劑:碳酸二甲酯處於產業鏈核心

電解液採用混合溶劑體系。溶劑是電解液的主體部分,在電解液種質量佔比80%,成本佔比約 30%。溶劑與電解液效能密切相關,需滿足高介電常數和低粘度等 要求。由於環狀碳酸酯介電常數較高,而鏈式碳酸酯粘度較低,往往將其混合使用,常 用溶劑包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。

純度是溶劑質量控制的關鍵。溶劑純度與穩定電壓之間關係密切,純度達標的有 機溶劑氧化電位在 5V 左右,對防止電池過充等安全性問題有很大意義,對配製合格鋰 電池電解液也有決定性影響。一般要求純度在 99。9%以上,水分含量必須達到 10*l0-6 以下。根據碳酸二甲酯國家標準(GB/T 33107-2016),電子級碳酸二甲酯純度必須達 到 99。99%,甲醇含量必須小於 0。002%,水分含量必須小於 0。03%,同時對鈉、鐵、 鉻等其他元素的含量具備明確要求。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

2021 年溶劑需求量約 50 萬噸,2025 年將達到超過 150 萬噸。根據 《CN103107358B:一種鋰離子電解液》,目前國內鋰電池採用最多的電解液體系是 LiPF6/EC+DMC+EMC,其中 EC、DMC、EMC 的質量比為 1 : 1 : 1,根據前文對電解 液市場規模的假設以及電解液中 80%的溶劑質量佔比,可估算得到 2025 年全球溶劑市 場需求將超過 170 萬噸,國內將接近 150 萬噸;2030 年全球將接近 440 萬噸,國內將 接近 380 萬噸。

溶劑市場規模 2025 年將達到 200 億。根據百川盈孚及 Wind 資料,2018 年-2022 年,電池級碳酸二甲酯(DMC)價格均值為 8843 元/噸,碳酸乙烯酯(EC)價格均值 為 11098 元/噸,碳酸甲乙酯(DEC)價格均值為 16467 元/噸。以此為依據進行測 算,預計 2025 年國內碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(DEC)市 場規模將達到 42、51、89 億元,全球碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲 乙酯(DEC)市場規模將達到 49、60、105 億元。

溶劑為石化產品,碳酸二甲酯處於產業鏈核心。溶劑上游原料包括環氧丙烷、環 氧乙烷、尿素、甲醇等,主要來源於石油化工和煤化工。碳酸二甲酯在溶劑產業鏈中處 於核心地位,可由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)加工得到,並在後續流程中 作為碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的原料。 工業化生產碳酸二甲酯(DMC)方法包括四種: 1、PO 交換法:反應分兩步進行,首先以環氧丙烷為原材料,得到碳酸丙烯酯 (PC),再與甲醇反應得到碳酸二甲酯(DMC)並副產丙二醇。 2、EO 交換法:反應分兩步進行,首先以環氧乙烷為原材料,得到碳酸乙烯酯 (EC),再與甲醇反應得到碳酸二甲酯(DMC)並副產乙二醇。 3、尿素醇解間接法:反應分兩步進行,首先以尿素和丙二醇發生醇解反應,生成 中間體碳酸丙烯酯(PC)和氨氣,再用碳酸丙烯酯(PC)與甲醇酯交換反應生成碳 酸二甲酯(DMC),副產丙二醇經分離後迴圈回第一步反應 4、甲醇氧化羥基化法(氣相法間接法):反應分兩步進行,首先以甲醇、NO 和 氧氣反應生成亞硝酸甲酯,亞硝酸甲酯再與 CO 反應生成碳酸二甲酯(DMC)。

甲醇氧化羥基化法和 EO 交換法未來將成為主流。PO 交換法是生產碳酸二甲酯的 傳統工藝,但由於其副產品丙二醇市場空間較小難以消化,2017 年產能無增長。甲醇 氧化羥基化法和 EO 交換法逐漸成為主流。2017-2022 年,甲醇氧化羥基化法和 EO 交換法產能分別從 0 增加至 59 萬噸和 32。6 萬噸。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

PO 交換法受制於丙二醇消納問題,產能增長有限。丙二醇是 PO 交換法生產碳酸 二甲酯的主要副產品。根據百川盈孚統計,2021 年國內丙二醇產量為 33 萬噸,表觀消 費量為 26 萬噸,行業內產能較多(產能利用率 71%),企業無擴產計劃,這約束了 PO 交換法專案的建設。

EO 交換法副產乙二醇,產能消納問題有所緩解。EO 交換法採用環氧乙烷替代 PO 交換法中使用的環氧丙烷生產碳酸二甲酯,副產物從丙二醇變為乙二醇。乙二醇的 市場規模遠大於丙二醇,2021 年國內表觀消費量超過 2000 萬噸,產能消納壓力相對 較小,但同樣存在產能過剩問題,根據百川盈孚統計,2020 年以來乙二醇行業持續虧 損,我們認為一定程度上影響了 EO 交換法專案的盈利能力。考慮到 EO 交換法是四種 碳酸二甲酯生產方法中唯一能產出另一重要溶劑材料碳酸乙烯酯(EC)的工藝,具有 一定不可替代性,近年仍有較多產能投放,2017-2022 年產能從 0 增長至 32。6 萬噸。

甲醇氧化羥基化法靈活性強,2017 年以來產能投放較多。與 EO 交換法和 PO 交換法相比,甲醇氧化羥基化法副產物量較少,不存在副產消納問題。同時該方法的單位 投資成本較低,根據石大勝華招股說明書及華魯恆升專案投產公告等檔案,甲醇羥基氧 化法的單位投資成本僅為 1000-1500 元/噸,遠低於 PO 交換法和 EO 交換法。由於靈 活性強的特點,甲醇氧化羥基化法已成為目前企業切入碳酸二甲酯行業採用的首選, 2017-2022 年產能從 0 增長至 59 萬噸。

從盈利能力方面考慮,目前 PO 交換法盈利能力更強。根據百川盈孚及石大勝華、 通遼化工等公司環評,綜合考慮三種方法原材料和副產品價格,我們測算了 2017-2022 年三種方法的價差。在 2021 年之前,三種方法的價差水平類似,盈利能力相當。2021 年後,由於丙二醇價格大幅上漲以及環氧丙烷價格開始下降,PO 交換法價差水平開始 高於 EO 交換法和甲醇羥基氧化法。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

化工企業向下遊佈局進入碳酸二甲酯行業。目前生產碳酸二甲酯的企業主要包括 石大勝華、華魯恆升、浙石化等化工企業,大多數擁有甲醇、環氧乙烷、環氧丙烷等上 遊原材料產能,向下遊拓展進入碳酸二甲酯行業。石大勝華擁有碳酸二甲酯產能 22。5 萬噸/年(截至 2022 年 10 月)。華魯恆升透過改造乙二醇裝臵切入碳酸二甲酯領域, 目前擁有碳酸二甲酯產能 30 萬噸/年,未來還將建設 60 萬噸碳酸二甲酯產能(30 萬噸 外售)。

2.2新增劑:VC 和 FEC 應用最廣,龍頭企業佈局新型新增劑

電解液新增劑用量小但效果顯著。鋰電池電解液新增劑種類眾多,在電解液中質 量佔比小、單位價值高,能夠定向最佳化電解液各類效能,如電導率、阻燃效能、過充 保護、倍率效能等。使用電解液新增劑是一種低成本、高效率提升電池迴圈壽命與安 全性的方法,因此被廣泛使用。根據新增劑的用途,可將新增劑分為成膜新增劑、阻 燃新增劑、高低溫新增劑、過充電保護新增劑、控制電解液中水和 HF(氫氟酸)含量 的新增劑等。

VC、FEC 等成膜新增劑在電解液中應用比例最大。根據華盛鋰電招股說明 書,成膜新增劑在電池進行第一次充電反應時,會形成一種固態的電解質介面保護 膜(SEI 膜)。這種保護膜覆蓋了石墨負極的“活性點”,從而有效阻止了電解質的 分解過程,改變其可逆容量效能、迴圈效能和安全效能,同時提高電池的迴圈壽 命,是電解液中應用最多的新增劑。根據華盛鋰電招股說明書援引 QYResearch, 2019 年 VC、FEC、1-3PS 和 VEC 這四種成膜新增劑在電解液新增劑中的市場份 額佔比超過 80%。

VC、FEC 由碳酸乙烯酯(EC)製成,屬於石油化工產品。VC 和 FEC 原材料是 EO 交換法生產碳酸二甲酯(DMC)的中間體碳酸乙烯酯(EC)。根據華盛鋰電招股說明書,在生產 VC 和 FEC 過程中,首先將碳酸乙烯酯(EC)氯化生成氯代碳酸乙烯 酯,再加入溶劑和三乙胺,提純後的得到 VC;加入溶劑和氯化鉀,提純後得到 FEC。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

電解液新增劑需求持續增長。我們認為隨著新能源汽車等下游行業規模的不斷擴 大以及鋰電池對安全性、迴圈壽命和能量密度要求的提升,電解液新增需求量將會逐步 增加。根據華盛鋰電招股說明書援引 QYRESEARCH 資料,2021 年全球電解液新增劑 需求約 2。07 萬噸,2026 年將上升至 6。27 萬噸,CAGR=24。81%;2021 年國內電解液 新增劑需求約 1。49 萬噸,2026 年將上升至 4。90 萬噸,CAGR=26。88%。

2026 年全球電解液新增劑市場規模接近百億。根據百川盈孚,2020-2022 年電解 液新增劑價格一般在 15 萬元/噸左右,2021 年由於供需偏緊,價格上升至約 50 萬元/ 噸。2022 年後逐漸回落。截至 2022 年 8 月 1 日,VC 價格為 13 萬元/噸,FEC 價格為 16。5 萬元/噸。以 15 萬元/噸計算,預計 2026 年全球電解液新增劑市場規模約 94 億 元,國內電解液新增劑市場規模約 74 億元。

中國企業佔據電解液新增劑主要市場。中國企業在電解液新增劑領域佈局較早, 目前已實現電解液新增劑的國產化。根據 EVTANK 資料,2020 年國內企業在全球新增 劑市場的市佔率達到 86%,日韓企業僅佔 14%;國內市場基本被華盛鋰電、瀚康化工 (新宙邦子公司)、蘇州華一(奧克股份參股子公司)、青木高新、浙江天碩(天賜材料 子公司)等幾家企業佔據。

華盛鋰電是國內 VC、FEC 市場龍頭企業。根據 EVTANK 資料,2020 年華盛鋰電 在國內 VC 市場和 FEC 市場的份額均居第一,分別為 31%和 49%;瀚康化工(新宙邦 子公司)在 VC 市場和 FEC 市場的市場佔有率分別為 14%和 27%,位居第二。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

電解液企業加速進入新增劑行業,未來競爭格局或發生改變。根據天賜材料和新 宙邦釋出的專案公告和環評報告,天賜材料規劃建設 VC 產能 20000 噸,新宙邦規劃 建設 VC 產能 10000 噸,FEC 產能 8000 噸。除此之外,天賜材料和新宙邦還佈局了 LiDFOP、TMSP 等可提升高鎳三元電池效能的新型成膜新增劑產能,未來電解液新增 劑行業競爭格局可能發生改變。

硫酸乙烯酯(DTD)有助於形成薄而均勻的 SEI 膜。硫酸乙烯酯(DTD)是一種 SEI 成膜新增劑,可抑制電池初始容量的下降,增大初始放電容量,減少高溫放臵後 的電池膨脹,提高電池的充放電效能及迴圈次數。作用原理是在電解液中生成 Li2SO4,保護 SEI 膜中的 Li2CO3不與鋰發生反應。在 SEI 膜形成的初始階段,電解質 分解形成 Li2CO3等物質。與 Li2CO3接觸的鋰金屬表面會發生反應生成 Li2O 和 LiCx, 使 SEI 層的厚度不斷增加,降低電池迴圈壽命。加入硫酸乙烯酯(DTD)和 PS 後, 反應會生成 Li2SO4和 Li2O 包裹在 Li2CO3表面,抑制 Li2CO3的進一步分解,使得 SEI 膜薄而均勻,從而提高鋰電池的迴圈穩定性。

二氟雙草酸磷酸鋰(LiDFOP)能顯著提升高鎳三元電池效能。二氟雙草酸磷酸鋰 (LiDFOP)是一種新型功能鋰鹽,通常以六氟磷酸鋰(LiPF6)和草酸為原料在非水 溶劑中合成,具有對正負極雙重修飾作用,在電解液中加入後可形成穩定且電阻率較低 的 SEI 層。在高鎳材料與矽碳組成的全電池中,使用 LiDFBP 不僅有助於提升電池的 能量密度、庫倫效率、迴圈穩定性,在熱失控透過率方面也有明顯改善,未來應用前景 廣闊。 二氟磷酸鋰(LiPO2F2)可同時改善 SEI 膜和三元正極材料效能。二氟磷酸鋰 (LiPO2F2)可在負極表面形成高電導、低阻抗、高穩定性的 SEI 膜,改善電池的倍率 效能,還可同時提高三元正極材料的電化學效能,在商業化電解液體系中得到廣泛應 用。其作用機理是形成富含 LiF 和磷酸化合物的 SEI 膜,從而提高 SEI 膜的導電性。 三(三甲基矽烷)磷酸酯(TMSP)可改善高鎳三元材料高電壓迴圈效能。三 (三甲基矽烷)磷酸酯(TMSP)能在高鎳三元正極材料(LNMC811)表面氧化分 解,生成一層主要由矽酸鹽(富含導鋰離子效能好的)和無機碳酸鋰(電化學穩定) 組成的正極固體電解質介面(CEI)膜。由於其中電解液分解產物(有機碳酸鋰和氟化鋰) 含量較少,加入 TMSP 後形成的 CEI 膜薄而均勻,能夠很好降低充放電過程的極化電壓,隔離電解液和正極的接觸,減少電解液分解,抑制金屬離子的溶出,穩定正極晶 體結構,使 LNMC811 材料能夠在 4。5 V(vs Li/Li+)高電壓迴圈時仍然保持良好的迴圈 效能和倍率效能。

雙草酸硼酸鋰(LiBOB)可提高電池安全性 。雙草酸硼酸鋰(LiBOB)的熱穩定性較 高,分解溫度為 302℃,可在負極形成穩定的 SEI 膜。根據趙陽雨等的《雙草酸硼酸鋰 的合成及效能研究》,在有 LiBOB 的電解液中,碳負極表面首先形成 LiBOB 重排的產 物三角形硼酸酯(B03)和草酸酯類化合物,這些物質可以與溶劑還原產物結合,提高 SEI 膜的穩定性,使 SEI 膜更有韌性、形態更加均勻和密實,從而大大提高石墨類負極材 料在電解液中電化學性質。 二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)結合 LiBF4和 LiBOB 兩種新增劑優勢。根據王建萍的 《新型鋰鹽二氟草酸硼酸鋰製備工藝研究進展》,二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)具有四氟 硼酸鋰(LiBF4)和雙草酸硼酸鋰(LiBOB)各一半結構,因此結合了兩種鋰鹽的優勢,既有 LiBOB 的高溫效能,又有 LiBF4的低溫效能,使用的溫度範圍很寬。同時,LiODFB 在 鏈狀碳酸酯溶劑中的溶解度比較大,電導率高,成膜效能也很好,具有很好的迴圈性 能,已成為鋰離子電池電解液的重要組成材料,在動力電池領域應用前景廣闊。

2.3溶質:六氟磷酸鋰為主流,雙氟磺醯亞胺鋰方興未艾

溶質鋰鹽在電池內部承擔傳輸離子的作用,質量佔比 10%-12%,成本佔比 40%- 50%。良好的電解質鋰鹽具有如下特點:(1)較高的溶解度和較低的解離能;(2)良好的 電化學穩定性;(3)良好的固態電解質介面層成膜效能;(4)經濟效益高,環境友好;(5) 良好的鈍化鋁集流體。 六氟磷酸鋰是電解液中主流鋰鹽。典型鋰鹽包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、六氟砷酸 鋰(LiAsF6)、高氯酸鋰(LiClO4)等,但 LiClO4具有較高的危險性;LiAsF6 毒性強 且成本高昂,因此這兩種鋰鹽應用得很少,LiPF6由於其良好的離子導電效能,出色的 化學穩定性和較低的環境汙染而成為最常用的電解質鋰鹽。 2030 年六氟磷酸鋰市場規模有望突破千億。假設溶質在電解液中質量佔比 10% 的,可推算得到 2021 年、2025 年、2030 年全球六氟磷酸鋰需求量約為 6、22、55 萬噸,中國六氟磷酸鋰需求量約為 5、18、47 萬噸。根據 Wind,2016/4/19-2022/8/4 六氟磷酸鋰均價為 22。75 萬元,預計 2025 年全球六氟磷酸鋰市場將達 492 億元, 2030 年將達 1248 億元;2025 年國內六氟磷酸鋰市場將達 419 億元,2030 年將達 1060 億元。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

HF 溶劑法為製備六氟磷酸鋰傳統工藝,天賜材料引進有機溶劑法具備優勢。HF 溶劑法是製備 LiPF6的傳統工藝,採用無水 HF 為溶劑,將 LiX (主要是 LiF)溶解於其 中,然後直接通入含磷的物質(磷源),經過反應後蒸發結晶提純得到產品。該工藝的總 體優勢是反應速度快、原材料轉化率高。缺點在於以 HF 為溶劑,對裝置的防腐措施和材質要求以及生產的安全措施要求均高,以及工藝為深冷工藝,能耗較大。天賜材 料從美國引進獨家許可的有機溶劑法技術,在自行吸收創新的基礎上獨立完成工程放 大。有機溶劑法省去了反覆乾燥、結晶等過程,有效降低了製造成本,且反應不在強 腐蝕性的 HF 中進行,對裝置抗腐蝕性要求明顯降低。

天賜材料憑藉技術優勢成為六氟磷酸鋰行業龍頭。天賜材料採用有機溶劑法生產 液態六氟磷酸鋰,在成本、工藝流程等方面具備優勢,2017 年以來持續擴產,目前已 成為行業龍頭,產能達到 32000 噸/年。多氟多、江蘇新泰、永太科技等企業近年來也 在持續擴張產能,行業向頭部集中趨勢明顯。

LiFSI 效能優於 LiPF6,未來有望成為主流。LiPF6的熱穩定性差,容易被水分 解,難以滿足對高效能鋰離子電池的需求。因此,雙氟磺醯亞胺鋰(LiFSI)等新型鋰 鹽的開發受到越來越多關注。與 LiPF6 相比,LiFSI 有高導電率、高化學穩定性、高熱 穩定性的優點,更契合未來高效能、寬溫度和高安全的鋰電池發展方向,以 LiFSI 為 鋰鹽的電解液更能滿足未來電池高能量密度以及寬工作溫度的發展需求,是替代LiPF6 的最佳選擇。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

LiFSI 壁壘在於提純、資質和驗證。LiFSI 合成方法分為三步:(1)採用氯磺酸、 磺醯胺和二氯亞碸生產雙氯磺醯亞胺或外購雙氯磺醯亞胺;(2)將雙氯磺醯亞胺利用 氟化劑氟化得到雙氟磺醯亞胺,(3)利用氟化鋰等鹼金屬鹽對雙氟磺醯亞胺進行鋰化 反應,得到雙氟磺醯亞胺鋰。 壁壘主要在以下三個方面:(1)提純。LIFSI 產品合成 技術難度並不高,但提純非常困難;(2)資質。雙氟磺醯亞胺鋰 生產過程中生成氟化 氫、氯化氫等氣體,同時生產工藝含氟,是無色無味有劇毒的氣體,生產資質申請困 難;(3)驗證。下游客戶雙氟磺醯亞胺鋰對技術標準要求較高,需要較長時間的檢測 與試用驗證。

各企業積極佈局 LiFSI。根據康鵬科技招股說明書,截至 2021 年末,佈局 LiFSI 數量已達到 15 家,計劃擴產產能超過 10 萬噸。其中既包括天賜材料、新宙邦等電解 液全產業鏈佈局企業,也包括多氟多、石大勝華等專注電解液產業鏈中某一環節的企 業。我們認為未來 LiFSI 滲透率將持續提升,產業鏈相關企業會受益。

3。隔膜:行業技術壁壘較高,中國有望實現進口替代

隔膜是鋰電池不可或缺的核心元件。對於電池的安全性、熱穩定性、迴圈效能、 能量密度皆具有重大影響,在鋰電池中主要起兩個作用:第一是作為絕緣層,防止因 正負電極相接觸而導致的鋰電池內部的短路;第二是作為半透層,阻止體積

較大

分子 透過,允許小體積的帶電離子透過,提高正負電極附近的濃度差,有利於離子的擴 散,從而提高鋰電池的儲存效率。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

隔膜生產分為幹法和溼法兩種工藝。幹法工藝主要以聚丙烯(PP)為原料,透過 將聚烯烴薄膜進行單向或雙向拉伸形的方式形成允許帶電離子透過的微孔,因此稱為 幹法;溼法工藝主要以聚乙烯(PE)為原料,透過加入成孔劑的方式形成微孔,工藝 中需要用到石蠟油等液體,在拉伸工藝後還需使用溶劑將殘留的石蠟油和成孔劑萃取 移除,因此被稱為溼法。

溼法隔膜綜合性能優於幹法,但在熱學穩定性上有所不足。根據星源材質可轉換 公司債券募集說明書,通常從一致性、穩定性和安全性三個角度評價隔膜效能。由於 溼法隔膜原料 PE 本身強度比 PP 更高,且在工藝過程中可對隔膜從 MD、TD 方向進 行更大倍數的拉伸,從而獲得更高 MD/TD 拉伸強度和更薄的產品,因此溼法隔膜在一 致性、力學穩定性和安全性三方面均強於幹法隔膜。在熱學穩定性方面,由於 PE 原 料熔點低於 PP 原料,在 110℃/1H 的溫度環境下就會產生較大皺褶,因此溼法隔膜的 熱學穩定性和熱失控性不如干法隔膜。

溼法隔膜透過塗覆改善熱學穩定性。根據矩大鋰電,由於溼法隔膜在熱學穩定性 上有所不足,目前主要透過塗覆工藝進行改進。在隔膜表面增加一層塗覆層後,既可 提高隔膜的熱穩定性,又能增加隔膜對電解液的潤浸性,還可以阻止和降低隔膜氧 化,從而提高電池的迴圈壽命。溼法+塗覆技術在保留了溼法隔膜高機械強度優異效能 的同時,改善了溼法隔膜本身存在的隔膜熔點低、安全性差等缺陷,使其更適用於制 備高能量密度動力鋰電池。 無機塗覆材料為市場主流的塗覆材料。根據壹石通招股說明書,可根據塗覆材料 種類將塗覆隔膜分為無機塗覆、有機+無機塗覆和有機塗覆三個種類,目前以勃姆石、 氧化鋁為主要塗覆材料的無機塗覆較以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳綸為代表的有機塗覆和有機無機混合塗覆技術更加成熟。根據《中國鋰離子電池隔膜行業白皮書(2020 年)》,2019 年中國鋰電池塗覆材料出貨量為 1。55 萬噸,其中無機塗覆材料出貨 1。4 萬 噸,佔比達 90。32%,有機塗覆材料、有機和無機結合的塗覆材料佔比不到 10%。

溼法隔膜與幹法隔膜未來將長期共存。幹法隔膜優勢體現在生產成本較低、未來 適用於儲能領域、消費電池領域以及磷酸鐵鋰類動力電池領域;溼法隔膜的優勢主要 體現在輕薄性上,“溼法基膜+塗覆層”隔膜被認為更合適於製造高能量密度的動力電 池。根據星源材質落實函回覆公告,2022-2025 年,全球溼法隔膜需求量將從 59 億平 方米增長至 205 億平方米,幹法隔膜需求量將從 23 億平方米增至 56 億平方米。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

2025 年全球隔膜市場規模接近 300 億元。根據 Wind 統計,2016 年以來,由於 技術進步以及產能增長,隔膜市場競爭日趨激烈,隔膜價格呈現下降趨勢。2020 年以 來,溼法隔膜市場均價穩定在 1。2 元/平米左右,幹法隔膜市場均價穩定在 0。9 元/平米 左右,以此為依據估算 2025 年隔膜市場規模,預計 2025 年全球溼法隔膜市場將達到 246 億元,幹法隔膜市場規模將達到 50。4 億元。

中國隔膜市場向頭部集中,未來將實現進口替代。全球隔膜競爭格局主要由中 國、韓國、日本和美國四個國家主導,市場份額分別為 43%、28%、21%和 6%。近年來中國企業擴產速度較快,份額提升明顯,預計隔膜未來有望成為繼負極、電解液 之後第三個實現全面出口的鋰電中游材料。在行業內部,向頭部集中趨勢明顯, 2021 年中國溼法隔膜 CR3 已達到 76%,幹法隔膜 CR3 已達到 70%。

隔膜市場向龍頭集中原因有以下兩點:

(1)隔膜核心裝置生產週期較長,龍頭透過協議鎖定裝置供應,透過改裝積 累 know-how,獲得先發優勢

隔膜裝置生產週期較長,龍頭透過協議鎖定供應。主流鋰電池隔膜廠商普遍選 用核心進口裝置(裝置廠商主要在日本和德國),而裝置廠產能有限,難以短期擴 產。根據恩捷股份非公開發行股票反饋意見回覆報告,一般情況下一條生產線的生 產週期為 9-12 個月,考慮裝置廠商產能不足,實際交付週期可能會延長,生產完 成後的測試周期至少還需要 3-6 個月的時間。恩捷股份透過與全球規模最大、品質 最好的裝置供應商日本製鋼所簽訂了協議,鎖定其絕大部分產能來保證了恩捷未來 幾年持續大規模擴張的裝置供應。 裝置改裝積累 know-how。根據恩捷股份反饋意見回覆報告,恩捷股份在收 到日本製剛所裝置後又進行了許多除錯改良並配備了許多檢測裝置,以保證生產的 效率和質量。上海恩捷對於其第一條生產線除錯時間長達 3 年,此後上海恩捷所投 產的新生產線均在之前的生產線除錯經驗上持續改良、迭代升級。在裝置改良中, 企業可以透過多種方法降低成本,積累 know-how,如:(1)改進配方。恩捷股份 經過改良配方後採用的聚乙烯價格較原型號的聚乙烯價格下降 4-5%;(2)降低單耗。恩捷股份在輔料迴圈利用等技術上持續提升,大幅降低對天然氣、水、白油等 原材料單耗。(3)改進工藝,增加良品率;(4)提高裝置幅寬和轉速,增加有效 產能。隨著 know-how 持續積累,公司逐漸建立自身成本和質量優勢,獲得客戶訂 單持續增加,這又可以幫助公司減少產線的切換次數,降低切換成本,提升產線的 實際產量和產能利用率,從而形成正反饋。

(2)驗證壁壘,具備先發優勢

隔膜壁壘:驗證。隔膜廠商與供應商的認證過程較長,企業若未經下游電池廠 商認證無法向其供貨。國內電池廠商需要 9-12 月認證時間,海外電池廠商需要 18-24 月的認證時間。

4。負極材料:人造石墨佔據主流,矽基負極未來可期

負極材料目前以人造石墨為主,矽基負極是未來趨勢。負極是由負極活性物質碳 材料或非碳材料、粘合劑和新增劑混合製成糊狀膠合劑均勻塗抹在銅箔兩側,經幹 燥、滾壓而成。鋰離子電池能否成功地製成,關鍵在於能否製備出可逆地脫/嵌鋰離子 的負極材料。就當前的市場而言,在大規模商業化應用方面,負極材料以人造石墨

主,但由於其材料克容量已接近理論克容量,提升空間較小。在此背景下,

容量高 達 4200mAh/g 左右的矽基負極材料成為各大負極廠商重點研究物件。儘管目前矽基負 極材料還存在體積變化大等缺陷,但未來隨著動力電池能量密度要求的提高,矽基負 極搭配高鎳三元材料體系將成為發展趨勢。除人造石墨和矽基材料外,其他型別負極 材料還包括鈦酸鋰、硬碳、碳奈米管等,由於存在

容量低、合成難度大等問題應用 受限,難以大規模產業化。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

2025 年中國負極材料出貨量將達 271 萬噸,2030 年將達 705 萬噸。根據 EVTANK 和伊維經濟研究院《中國負極材料行業發展白皮書(2022 年)》,隨著新能源車 滲透率提升,2025 年中國負極材料出貨量將達到 271 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 37%;2030 年,出貨量將達 705 萬噸,2021-2030 年 CAGR 為 28%。

2021-2025 年人造石墨將保持主流地位,矽基材料產業化後出貨量將大幅增長。 從細分種類來看,2021 年,人造石墨出貨量 61 萬噸,天然石墨出貨量 10 萬噸,矽基 材料產業化程度較低,出貨量僅 1。1 萬噸。假設 2025 年人造石墨佔負極材料出貨量的 80%,矽基材料佔總出貨量的 5%,預計 2025 年人造石墨出貨量將達 216 萬噸,矽基 材料出貨量將達 13。53 萬噸,2021-2025 CAGR 為 87%。

預計 2025 年中國負極材料市場規模將破千億。根據百川盈孚,2018-2022 年, 負極材料市場均價約為 5 萬元/噸,以此乘以中國負極材料出貨量預測,可推算得到 2021 年國內負極材料市場約為 390 億元,預計 2025 年將增長至 1353 億元,2030 年 將增長至 3527 億元。

中國是全球負極主產國,行業內呈現“四大三小”格局。根據貝特瑞募集說明書 援引高工鋰電、鑫欏資訊資料,全球電池負極材料生產企業主要分佈於中國,2021 年 全球負極材料出貨量為 88。27 萬噸,中國鋰電池負極材料企業共出貨 81。59 萬噸,佔 全球市場份額比重達 92。43%。

4.1人造石墨:改進石墨化工序是降本重點

人造石墨原材料為石油焦和針狀焦,透過改性造粒、石墨化等流程加工而成。根 據尚太科技招股說明書,人造石墨原材料為針狀焦、低硫鍛後石油焦和普通石油焦, 透過破碎、改性造粒、焙燒等六個步驟加工而成。根據翔豐華募集說明書,負極生產 工藝中的改性造粒、石墨化和包覆炭化三個環節技術含量較高,能夠體現行業的技術 門檻和企業生產水平,行業領導者的技術領先性主要體現在二次造粒,炭化包覆、二 次包覆和摻雜改性等工序程式上。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

人造石墨成本中製造費用和加工費佔比較高,主要來源於石墨化工序。由於負極 材料加工工藝流程較多,且在加工過程中能耗較大,成本結構中製造費用佔比較大。 根據貝特瑞問詢函回覆,2019 年貝特瑞負極材料成本中原材料僅佔 51%,剩餘 49% 為加工費、直接人工和製造費用。根據凱金能源招股說明書,石墨化是負極生產中成 本最高的工序,單位成本達 12000 元/噸,遠超破碎、炭化等。

石墨負極降本手段之一:石墨化一體化。根據璞泰來非公開發行 A 股準備工作告 知函的回覆,石墨化占人造石墨成本的 30%以上,上市工廠通常採用委外加工方式生 產。隨著負極材料廠商的市場集中度不斷提升,石墨化加工成為負極材料廠商的產能 提升瓶頸,故包含石墨化加工的一體化負極材料生產成為主要趨勢。 石墨負極降本手段之二:工藝和裝置改進。根據SMM 鈷鋰新能源和高風楊等《負 極材料石墨化主流工藝及技術要點》,目前石墨化主要包括間歇式和連續式兩種加工工 藝,間歇式工藝主要採用艾奇遜爐和廂式爐,連續式工藝主要採用連續式石墨化爐。 目前艾奇遜石墨化爐使用最普遍,箱式爐和連續石墨化爐是近幾年新開發的新型爐 型,在電單耗方面低於艾奇遜石墨化爐,具有較大降本空間。

4.2矽基材料:生產流程與人造石墨相似,改性是生產難點

矽基負極生產流程與人造石墨類似。以翔豐華生產矽碳負極為例,根據翔豐華招 股說明書,矽碳負極生產包括粗磨、細磨、配料、石墨化等環節,與人造石墨生產

程類似。主要區別在於矽碳負極生產中需要加入矽粉等矽源,與碳粉按比例混合後

成複合漿料進行加工。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

改性是矽基負極材料生產難點。根據高工鋰電,由於矽負極在嵌脫鋰迴圈過程中 會發生嚴重的體積膨脹和收縮,造成材料結構的破壞和機械粉碎,導致電極迴圈效能較 差,因此研究人員在對矽基負極材料進行了大量的改性研究,具體手段包括矽的奈米 化、矽的複合化、矽的多孔化等等,以解決矽在充放電過程中體積變化過大的問題。實 驗證明,單一的改性手段難以使矽基負極達到商業化要求,必須透過多種手段複合改 性,並開發新型的工程技術,才能實現矽基負極材料的可控制備。

矽碳複合負極材料和 SiO 負極材料是目前主流矽基複合材料。根據凱金能源招股 說明書,未來最有希望實現較大規模應用的矽基負極主要有 SiO、矽碳複合負極材料 及矽基合金負極材料三大類。矽碳複合負極材料以及 SiO 負極材料的工藝相對成熟, 綜合電化學效能較優,是目前最為主流的矽基負極材料。矽基合金負極材料相對碳負 極材料克容量提升效果明顯,但因為其工藝難度高、生產成本高,且首次充放電效率 較低,目前尚未大規模使用。

5。正極材料:三元材料和磷酸鐵鋰是目前主流

正極材料是鋰離子電池中主要的鋰離子來源,在鋰電池充電過程中,鋰離子從正 極脫嵌透過電解液進入負極,放電時則相反。正極材料是電池材料中產值最高的環 節,佔比材料成本約 40%,其價格與效能對鋰電池影響較大。 商業化正極材料主要包括三元材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰四類。鈷酸鋰鈷 含量過高,價格昂貴,主要應用於 3C 領域;錳酸鋰能量密度低,迴圈壽命短,主要應 用於小動力及新能源專用車領域。磷酸鐵鋰和三元材料是目前動力電池使用的主流正 極材料,其中三元電池比容量比磷酸鐵鋰電池更高,但安全性和穩定性不如磷酸鐵鋰 電池。

三元材料和磷酸鐵鋰是鋰電池正極

材料

主流。鋰電池正極材料行業在 2014 年前 以鈷酸鋰為主導。隨後,磷酸鐵鋰以其成本低、高迴圈次數、安全性好、環境友好的 優勢異軍突起,搶佔主要市場份額。2015 年之後三元正極材料開始發展起步,以其高 能量密度的優勢藉助政府補貼政策的東風迅速席捲汽車動力電池市場。2021 年以來, 隨著補貼政策的逐步退坡,消費者價格敏感性使得磷酸鐵鋰正極材料在中低端乘用車 市場的份額逐步提升,與三元正極材料形成互補。根據 evtank 搜狐號資料,2021 年 中國三元材料出貨量達 42 萬噸,佔比約 39%,磷酸鐵鋰出貨量大 45 萬噸,佔比約 41%。鑑於三元材料和磷酸鐵鋰細分市場定位的差異以及各自優劣勢的互補性,我們 預計未來兩者將共同主導鋰電池正極材料產業發展。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

5.1三元材料:向高鎳低鈷發展,對生產工藝要求持續提升

三元材料根據鎳含量分為低鎳、中鎳、中高鎳和高鎳四類,能量密度依次提升。 三元材料主要指以鎳、鈷、錳或鎳、鈷、鋁為原料製成的三元複合正極材料,根據鎳 含量的差異,當前行業主流的三元正極材料可以分為低鎳(以 NCM333 等 3 係為 主)、中鎳(以 NCM523 等 5 係為主)、中高鎳(以 NCM613、NCM622 等 6 係為 主)和高鎳(以 NCM811 等 8 係為主),能量密度隨著鎳含量的提高而提升。

三元材料由前驅體和碳酸鋰/氫氧化鋰製成。三元正極材料產業鏈涉及環節較多, 產業鏈結構較為複雜,自上而下可分為三個環節:上游鎳、鈷、錳、鋰與其他輔料供 應商、中游前驅體與三元正極材料製造商、下游鋰電池生產廠。在實際生產中,三元 材料由三元前驅體(氫氧化鎳鈷錳)和碳酸鋰/氫氧化鋰混合後,經燒結、包覆、篩分 等工藝後製成。

三元材料市場競爭格局較分散。根據長遠鋰科募集說明書,中國三元材料市場集 中度相對較低。2021、2020 年生產三元材料企業前五名佔比均為 52%左右。容百科 技佔比 14%,位居第一,巴莫科技、長遠鋰科、當升科技等緊隨其後,市場份額均為 10%左右,各廠商之間的差距相對較小。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

高鎳、低鈷是未來三元材料發展趨勢,對生產工藝要求持續提升。在三元材料成本構成中,鈷材料成本佔比較大。為降低鋰電池成本,正極材料將向著高鎳、低鈷或 無鈷化的方向發展。以目前市場產品型號為例,從 3 繫到 8 系三元材料,鎳含量持續 提升,鈷含量一直在降低,在提升鋰電池能量密度的同時,有效降低三元材料對鈷金 屬的依賴,滿足降低鋰電池成本和新能源汽車長續航里程的需求。與低鎳和中低鎳三 元相比,高鎳三元材料以 8 系前驅體和氫氧化鋰為原材料,需要經過三次燒結,每噸 生產需要 128 個工時,在原材料要求和工藝複雜程度方面均高於低鎳和中低鎳三元材 料。

預計 2025 年高鎳三元將成為主流,出貨量達 173 萬噸。根據容百科技問詢函回 復公告援引 GGII 及高工鋰電網資料,2020 年全球高鎳三元出貨量約 14 萬噸,約佔三 元整體出貨量的 33%,預計 2025 年高鎳三元出貨量將達 173 萬噸,佔三元整體出貨 量的比例將達到 58%。

容百科技和長遠鋰科在高鎳三元領域處於領先地位。根據天力鋰能招股意向書, 目前國內天力鋰能、容百科技、當升科技等企業均在高鎳三元領域進行佈局。其中容 百科技和長遠鋰科出貨量達到萬噸級/年,在行業內處於領先地位。天力鋰能、當升科 技等出貨量為千噸級/年,廈鎢新能出貨量低於 100 噸/年。

5.2磷酸鐵鋰材料:磷酸錳鐵鋰是未來升級方向

磷酸鐵鋰在安全性、生產成本及迴圈效能方面優於三元材料。磷酸鐵鋰是一種橄 欖石結構的磷酸鹽,主要用於鋰離子動力電池和儲能鋰離子電池的正極材料。根據 《德方奈米:2021 年度向特定物件發行股票並在創業板上市募集說明書》,與三元材 料相比,磷酸鐵鋰的主要優勢體現在安全性、生產成本及迴圈效能上。在安全性方 面,磷酸鐵鋰分解溫度高於三元材料,且分解時不產生氧氣,燃燒不如三元材料劇 烈;在生產成本方面,三元材料的原材料鈷鹽、鎳鹽在中國可開採儲量小,供應較為 緊張,而磷酸鐵鋰主要原材料鐵源和磷源在中國較為豐富,使得磷酸鐵鋰顯示出明顯 成本優勢;在迴圈效能方面,磷酸鐵鋰的晶格結構比三元材料更穩定,鋰離子嵌入和 脫出對晶格的影響不大,因此具有良好的可逆性。磷酸鐵鋰電池單體電芯的迴圈壽命 在 3000 次以上,三元材料電池單體電芯的迴圈壽命僅為 1500 次以上。 磷酸鐵鋰由磷酸鐵前驅體和鋰源製成。磷酸鐵鋰正極材料產業鏈主要分為上游 磷、鐵、鋰供應商、中游磷酸鐵前驅體及磷酸鐵鋰正極材料製造商和下游電池生產廠 商三個環節。在生產過程中,首先將鐵源、磷源和其他材料混合並加工,製成磷酸鐵 前驅體,再將磷酸鐵前驅體和鋰源經過燒結等工藝製成磷酸鐵鋰。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

2025 年全球磷酸鐵鋰出貨量將達 287 萬噸,市場規模約 2066 億元。根據《湖南 裕能會計師事務所第二輪迴複意見》,湖南裕能預計 2025 年全球動力電池出貨量為 1550GWh。儲能電池出貨量為 416Gwh,對應磷酸鐵鋰材料需求 287 萬噸。根據百川 盈孚,2017-2022 年磷酸鐵鋰材料市場均價約為 7。2 萬元/噸,相乘可計算算得 2025 年全球磷酸鐵鋰市場規模有望達到 2066 億元。

磷酸鐵鋰競爭格局優於三元材料。根據長遠鋰科募集說明書援引中國電池工業協 會資料,2021 年中國磷酸鐵鋰市場 CR5 約為 70%,湖南裕能佔比 25%,位居第一; 德方奈米佔比 20%緊隨其後,融通高科、龍蟠科技、湖北萬潤等佔比均在 10%以下。

6。銅箔:複合銅箔相比傳統銅箔優勢突出

鋰電池銅箔是鋰電池負極材料集流體的主要材料。集流體的作用是將電池活性物 質產生的電流彙集起來,以便輸出較大電流。鋰電池的生產工藝、成本和效能與作為 集流體的鋰電池銅箔密切相關。根據鋰電池的工作原理和結構設計,負極材料需塗覆 於集流體上,經乾燥、輥壓、分切等工序,製備得到鋰電池負極片。為得到更高效能 的鋰電池,集流體應與活性物質充分接觸,且內阻應儘可能小。鋰電池銅箔由於具有 良好的導電性、質地較軟、製造技術較成熟、成本優勢突出等特點,是鋰電池負極集 流體的首選。 銅箔生產分為溶銅造液、生箔製造與防氧化處理、分切包裝三個環節。集流鋰電 池銅箔以純銅與硫酸為原材料,在生產中分為溶銅造液、生箔製造與防氧化處理、分 切包裝三個環節。首先,將銅與硫酸反應生成硫酸銅溶液,再經過濾、淨化、調溫等 工藝,製備出高純度電解液,然後再對電解液進行電解生成原箔,對原箔進行酸洗和 表面防氧化處理後卷繞為銅箔卷,最後進行分切包裝製成銅箔。

在確保安全性前提下,鋰電池銅箔約薄越好。對於鋰電池銅箔而言,厚度為其主 要效能指標之一,厚度越薄,單位面積銅箔質量越輕,電池能量密度越高;但隨著鋰 電池銅箔產品厚度變薄,產品單位寬度抗張能力與箔面抗壓變形能力降低,銅箔斷裂 或出現裂縫的可能性相對較大,可能影響鋰電池的安全性。為此,在確保電池安全性 的前提下,鋰電池銅箔厚度越薄,質量越輕,單位質量電池所含有的活性物質越多, 電池容量越大。此外,銅箔厚度的均勻性、抗拉強度、表面潤溼性等特性,都決定著 鋰電池銅箔能否商用,對其容量大小、良品率的高低、電阻的大小、使用壽命具有直 接影響。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

鋰電銅箔厚度越薄,技術含量越高。根據中一科技招股說明書,公司雙面光 4。5μm 和雙面光 6μm 鋰電銅箔產品具有較良好的綜合物理特性,適用於較高質量鋰離 子電池製造,但生產難度和工藝成本與雙面光 7-12μm 和單面光鋰電銅箔產品相比較 高,因而主要用於要求較高的新能源汽車用動力電池領域。雙面光 7-12μm 主要應用 於未對鋰電銅箔效能有較高要求的場景。

2021-2025 年全球鋰電銅箔需求 CAGR 達 44%,薄銅箔滲透率持續提升。根 據嘉元科技第二輪稽核問詢函之回覆報告援引 GGII、Marklines、SNEResearch 等資料,2021 年全球鋰電池銅箔需求量約為 29。68 萬噸,2025 年將增長至 126。08 萬噸,CAGR 達 44%。其中 8m 及以上厚度鋰電銅箔佔比將從 44%下降 至 19%,4。5m 及以下厚度鋰電銅箔佔比將從 5%上升至 33%,6m 厚度鋰電銅 箔佔比保持在 50%左右。

國內鋰電銅箔集中度較高。根據銅冠銅箔招股說明書,諾德股份和嘉元科技在 國內鋰電銅箔市場佔有率較高,2018-2020 年保持在 20%以上。中一科技和銅冠 銅箔市場佔有率保持在 10%左右。其他廠商市場佔有率合計約在 20%-30%之間。

複合銅箔是新一代銅箔技術。根據艾邦鋰電產業網,複合銅箔主要由 3 部分組 成,中間一層為 PET、PP、PI 等材質的基層薄膜,薄膜兩側為厚度 1μm 左右的 銅。複合銅箔與傳統銅箔製造工藝不同。傳統銅箔主要是由輥壓或電解工藝生產得 到;複合銅箔是在厚度 3。5-6μm 的塑膠薄膜表面採用磁控濺射或真空蒸鍍的方 式,製作一層 20-80nm 的銅金屬層,然後透過水電鍍的方式,將金屬層加厚到 1 μm,製作總厚度在 5。5-8μm 之間的複合金屬箔,用以代替 6-9μm 的電解金屬 箔。

石油化工行業專題研究報告:鋰電材料行業分析

與採用傳統銅箔的鋰電池相比,採用複合銅箔的鋰電池具備以下三點優勢: (1)能量密度更高;(2)安全性更強;(3)降本空間更大。 複合銅箔提供了一種不需薄化就可增加電池能量密度的方法。減輕材料重量可 提高電池能量密度。目前 1GWh 電池大概需要正負集流體各 1000 萬平方米,面積 比例固定;鋰電體系最好的集流體是鋁和銅,密度不會改變,傳統方法只能透過薄 化降低銅箔重量,增加能量密度。但越薄的銅箔抗壓強度越差,不可無限制薄化。 複合銅箔中間是 4μm 薄膜,正反兩面各 1μm 的銅箔,總厚度 6μm, 但重量僅 相當於 2。4μm 的傳統銅箔,能在保持合理厚度的同時提升了電池的能量密度。 複合銅箔安全性強於傳統銅箔。電池反覆使用後,其中的金屬材料會疲勞斷 裂,斷裂後會在邊緣形成小刺,小刺方向隨機,有可能刺穿隔膜,發生短路,造成 電池起火。PET 銅箔不容易斷裂,即使斷裂,1μm 鍍銅的量也無法刺穿隔膜,可 降低短路起火的風險。

複合銅箔降本空間大。PET、PP、PI 等基層薄膜的價格比銅更低。根據艾邦 鋰電產業網,複合銅箔中原材料成本佔比約 40%~50%,低於傳統電解銅箔的 78%。按照 2022 年 8 月銅價估算,量產後複合銅箔單位生產成本約為 3。1 元/平米 左右,低於電解銅箔成本,且隨著裝置環節的技術進步,成本仍有較大下降空間。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。

Top