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锂電級pvdf仍然緊缺

圖文 更新时间:2025-01-10 23:19:24

(報告出品方/作者:長江證券,馬太)

1 PVDF:性能優異的氟樹脂,锂電池生産

特種氟樹脂材料,産品附加值較高。PVDF(聚偏氟乙烯),是指 VDF(偏氟乙烯)的均聚物或者 VDF 與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物,是市場規模僅次于 PTFE(聚四氟 乙烯)的第二大氟樹脂。PVDF 廣泛用于航空航天、高端塗料、新能源、環保、醫療、 科研等高精尖領域,産品附加價值較高。

耐老化和易于加工,應用前景廣闊。PVDF 同時具有耐老化和易于加工的性能,性質上 兼具高強氟樹脂的化學穩定性和通用樹脂的易加工性。此外,PVDF 還具有耐老性、壓 電性、低介電損耗性、熱電性、耐溶脹性等其他特殊性能,極大的豐富了其應用場景。

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PVDF 在锂電池中應用于正極粘結劑和隔膜塗敷,适配锂電池的工作環境主要得益于其 優質的耐老化性、低介電損耗,以及在電極溶劑中的耐溶脹性。 耐老化性:具備較長的循環壽命;低介電損耗:對于電極的充放電幹預較少; 耐溶脹性:溶解于正極漿料溶劑 NMP 且不易溶脹,電池粘結劑溶脹會導緻極片的 厚度增加膨脹,不利于電池的充放電循環。

非同質化産品,終端應用廣泛。PVDF 産業鍊較長,資源端為電石和螢石,二者制備成 乙炔、氫氟酸等基礎原料,再合成關鍵中間體 R142b。R142b 是單體 VDF 主流工業制 備方案的原料,除用于化工生産外,也是一種氟利昂制冷劑。PVDF 是非同質化産品, 存在牌号差異。PVDF 産品的非同質源于分子量、平均聚合度、端基、共聚時添加單體 的不同等,不同型号的 PVDF 産品适配不同應用場景。根據應用領域,PVDF 可分為常 規級産品和锂電粘結劑産品,常規級 PVDF 應用于塗料、注塑、濾膜、光伏背闆、隔膜 塗敷等領域,锂電粘結劑 PVDF 屬于較高端的産品型号,是最常用的正極油性粘結劑。

PVDF 生産廠商根據不同的下遊應用場景,生産定制化産品。以東嶽集團子公司山東華 夏神舟新材料為例,其 PVDF 氟樹脂産品有多種型号,分為塗料用、膜用、锂電池用、 模塑用等等,锂電池粘結劑 PVDF 産品價格相對較高。

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2 需求端:粘結劑需求具備剛性,锂電驅動發展

市場快速增長,粘結劑産品需求具備剛性

PVDF 在 1961 年由美國 Pennwalt 公司首先實現商品化,20 世紀 90 年代後在我國首 先應用于塗料領域。進入 21 世紀,我國基建、工業、科技飛速發展,PVDF 在建築、 化工防腐、電氣電子、水處理、新能源等領域應用範圍持續拓寬,市場規模逐漸擴大。 2013-2021 年我國 PVDF 表觀消費量從 1.2 萬噸增長至 4.8 萬噸,年複合增長率高達 19.0%。

從消費結構上看,2020 年常規級 PVDF 占比逾八成,塗料、注塑、水處理膜、太陽能 背闆膜的消費占比分别達到 37%、21%、13%和 10%,整體需求增長平穩。

常規級 PVDF 往往作為特種材料,滿足較高的耐候性、耐腐蝕性等要求。

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塗料領域:PVDF 塗料采用 PVDF 氟樹脂和耐候性極好的特殊顔料為主要成分, 戶外使用達 20 年以上,寫字樓、商業建築、機場等建築主要選用 PVDF 塗料。

注塑領域:PVDF 加工性能優異,可通過擠出成型等方法加工為薄膜、片材、管材、 棒材等,具備良好的耐化學性、加工性、抗疲勞和蠕變性,常用于反應釜。

光伏領域:PVDF 是優異的光伏背闆氟膜材料,阻燃性好于傳統 PVF 材料,優秀的 耐候性使 PVDF 能長時間曝光于陽光、空氣中不老化,使用壽命可達 50 年。

濾膜領域:PVDF 不易吸附有機物,具備良好抗污性能,相對于 PES/PS/PVC 膜 等材料具有耐氧化性,耐頻繁化學清洗,機械強度高。

锂電粘結劑 PVDF在全部正極粘結劑的市場滲透率高達 90%。PVDF 在正極上可以粘 接活性物質、導電劑和集流體,保持活性物質制漿時的均勻性和穩定性,提供電極内所 需的電子傳導,對電池的容量維持、使用壽命、穩定性等起到至關重要的作用。

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锂電粘結劑 PVDF 在其應用領域内無成熟替代品,需求具備剛性。常規級 PVDF 在塗 料、注塑領域的應用主要因為其相對傳統樹脂材料更為穩定,起到“錦上添花”的作用, 存在替代品;在光伏背闆氟膜領域受雙玻組件占比上升影響,存在被逐漸替代的可能性; 在隔膜塗敷領域受到 PAA、PMMA 等替代材料沖擊。锂電粘結劑 PVDF 是锂電池的核 心輔材,與溶劑 NMP 經過複雜的比例調整搭配使用。粘結劑用量較小,但性能優劣直 接影響電池的各項電化學性能,即使有新型粘結劑的出現,實際應用前也須通過下遊漫 長而嚴苛的測試。因此锂電粘結劑 PVDF 具備較強的需求剛性。

锂電粘結劑 PVDF 占下遊成本低,有提價潛力。以甯德時代 2020 年 3.48 億/GWh 的原 料采購成本測算,PVDF 僅占其采購成本的約 1.7%(按照 PVDF 添加量 50 噸/GWh, 2020 年锂電用 PVDF 價格 11 萬元/噸測算)。2021 年來,盡管 PVDF 價格飙升,但在 锂電材料整體價格大漲的背景下,其成本占比也僅上升至約 5%。假設其他材料價格保 持不變,未來锂電正極粘結劑級 PVDF 每漲價 10 萬元/噸,成本占比提升僅約 1%,其 價格上漲對下遊電池廠成本端影響較小,仍具備潛在提價潛力。(報告來源:未來智庫)

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锂電高速成長賽道,拉動粘結劑産品需求高增

受益新能源高速成長賽道,锂電粘結劑 PVDF 需求進入放量期。受益于近年新能源汽車 産量的快速增長,動力電池需求保持快速增加,預計 2025 年全球新能源汽車産量可達 2318 萬輛,較 2021 年增長 269.0%,2021 到 2025 年複合增長率高達 38.6%。電動車 外,儲能、3C 等需求同樣增長可觀,預計 2021 到 2025 年,全球锂電總裝機量年複合 增速可達 35.2%。受益于下遊锂電池裝機需求高速增長,锂電粘結劑 PVDF 的需求将有 較快增長。

鐵锂正極出貨占比提升,帶動 PVDF 粘結劑需求上行。正極材料結構性的變化也會帶動 PVDF 需求量上行。與三元正極相比,鐵锂正極的活性物質顆粒更小,所需 PVDF 正極 粘結劑也更多,添加量為 3.5%(質量分數),較三元正極添加量 1.5%(質量分數)有 明顯提升。

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甯德時代 CTP 技術對于鐵锂能量密度的提升以及政策端對于三元的補貼的弱化,加強 了鐵锂正極的競争力,鐵锂正極的産量在 2021 年迎來爆發,2021 年我國鐵锂正極材 料的出貨量約達 47 萬噸,同比約大幅增長 279%。未來,儲能電池需求将快速增長且 鐵锂在動力電池領域的滲透将逐漸提升,锂電粘結劑 PVDF 的需求量将受到明顯拉動。

受益于锂電行業的高速增長和鐵锂正極滲透率提升的結構性變化,我國锂電級 PVDF 需 求增長十分可觀,預計将由 2021 年的 2.5 萬噸增長至 2024 年的 9.4 萬噸,2021 至 2024 年複合增長率高達 55.5%。

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3 供給端:龍頭寡占技術,原料供給受限

2021 年我國 PVDF 産能約 7.1 萬噸/年,産業規模化起步時間相比歐美較晚。2020 年 及以前,我國 PVDF 行業開工率較低,主要由于市場以低端注塑級産品為主,行業供給 過剩,競争激烈,行業開工率隻有不足 70%。2021 年,受益于地産竣工景氣的塗料等 需求提升和锂電池快速放量,PVDF 需求大幅放量,行業開工率一度上升至 90%以上, 根據百川盈孚數據,2021 年我國 PVDF 行業開工負荷高達 82%。

行業集中度較高,外資企業技術領先。當前我國 PVDF 行業有 10 餘家生産企業,行業 集中度較高,CR4 達 60%,三家外資企業(法國阿科瑪、比利時索爾維、日本吳羽株式 會社)産能占比約 37%。法國阿科瑪、東嶽集團 PVDF 産能分别為 14500 噸/年、12000 噸/年,規模領跑行業。

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粘結劑産品生産壁壘高,寡頭壟斷市場

我國于 20 世紀 60 年代展開 PVDF 聚合工藝探究,當前常規級 PVDF 的生産技術已較 為成熟,幾乎不存在技術壁壘,锂電粘結劑 PVDF 生産技術要求較高,隻有少數企業掌 握并具備量産能力。

常規以均聚為主的 PVDF 産品難以滿足锂電池粘結劑的使用要求。具體表現為:易結晶 使得電解液分子難以流通,充放電複合增大;收縮率和集流體的收縮率差異較大,活性 物質易從集流體剝離;分子量不足導緻粘結能力不足等。因此锂電粘結劑 PVDF 一般選 用 PVDF 均聚物改性,以解決降低結晶度、提高粘結性、适當的分子質量和對電解液的 溶脹性等問題。聚合物改性的方法、共聚單體的選取、設備參數的設定等都需要複雜的 研發、測試,難度較大。

針對锂電粘結劑 PVDF 性能要求,生産廠商提供的産品解決方案不同。聚合方式對于 PVDF 的性能具有重要影響,兩種聚合方式的介質、引發劑、鍊轉移劑、分散穩定劑以 及後處理方法均不同,工藝相差很大,性能各有多長。阿科瑪采取乳液聚合工藝,産品 HSV900 具備較低的結晶度,吳羽采用懸浮聚合工藝,代表産品 PVDF7300 溶脹度較 小、剝離強度較大。

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由于技術壁壘高,少數 PVDF 能夠量産通過電池廠商驗證的锂電粘結劑 PVDF 産品, 2021 年我國锂電粘結劑 PVDF 年産能預計僅 1.9 萬噸/年。

原料 R142b 流通受制,PVDF 投産周期較長

配額政策限制關鍵原料 R142b 供給,PVDF 産能放量受限。R142b 為 PVDF 單體 VDF 的主要原料,屬于 HCFCs 型(氫氯氟烴)第二代含氟制冷劑,由于環保不達标,已不 符合我國對于環保新型制冷劑要求零 ODP、低 GWP,即将被第三代制冷劑所取代。

我國已制定了具體的第二代制冷劑生産配額制度,總生産配額逐漸縮減。2021 年我國 用于制冷劑用途的 R142b 總生産配額為 13890 噸,計劃逐年縮減後于 2030 年清零。 生态環境部于 2018 年發布的《關于生産和使用消耗臭氧層物質建設項目管理有關工作 的通知》中明确規定:“新建、改建、擴建生産化工原料用途的消耗臭氧層物質(包含 R142b)的建設項目,生産的消耗臭氧層物質僅用于企業自身下遊化工産品的專用原料 用途,不得對外銷售”。原有 R142b 配額逐年減少,新增産能不允許出廠上市,R142b 流通環節受阻,原料限制導緻部分 PVDF 生産企業開工不滿。

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原料涉及危險化學,審批難度較大。R142b-PVDF 一體化生産過程涉及多種危毒化學品, 乙炔和 VDF 是易燃易爆的危化品,而 R142b 制備過程中添加的氯氣也是劇毒物質,受 到嚴格管控。由于原料 R142b 受到嚴格管控,現有 PVDF 新建項目大部分為配套原料 R142b 的一體化裝置,一體化裝置生産過程中涉及較多危毒物質,審批難度大。在近年 化工安全生産監管趨嚴的大背景下,項目的審批面臨較嚴重的考驗。

PVDF 生産工藝複雜,裝置建設周期較長。僅從 R142b 制備 PVDF 就須經曆十餘步驟, 過程冗長,裝置較多,生産建設繁複,裝置投資規模高。锂電粘結劑 PVDF 裝置要求更 高,且需額外改性調試、後期加工、并通過下遊驗證,達到使用條件耗時常高于預期。 東嶽集團(2019 年 4 月二期項目環評)、巨化股份(2014 年 12 月項目環評)、昊華科 技(2016 年 7 月項目環評)的粘結劑 PVDF 項目實際達産時間均較預期延後。

受锂電需求高速增長影響,PVDF 粘結劑需求暴增,内外資企業紛紛布局擴産 PVDF 産 能,在建及規劃用于锂電池粘結劑的 PVDF 新産能預計高達 12.4 萬噸/年,但投産進度 普遍較慢,多集中在 2022 年底後投産。

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4 價格端:波動分化,粘結劑産品景氣持續向上

根據供需平衡測算,我國锂電粘結劑 PVDF 在 2021 年出現 0.6 萬噸的供需缺口,導緻 價格飛速上漲,且短期内新增産能難以滿足锂電粘結劑 PVDF 預期的高速增長,供需缺 口将維系至 2022 年。

不同型号 PVDF 産品漲價出現分化,锂電粘結劑 PVDF 産品價格持續創造新高。2021 年,由于地産竣工維持高位和新能源電動車需求放量,全線 PVDF 及 R142b 價格持續 上漲,行業景氣高行。根據百川盈孚統計, 2022 年 3 月 8 日,華東地區锂電池粘結劑 PVDF 産品價格為 46.5 萬元/噸,锂電粘結劑 PVDF 價格連續上漲,當前缺貨現象仍然 嚴重;粉料、粒料級 PVDF 産品價格分别為 32 萬元/噸、30 萬元/噸,由于常規級 PVDF 在塗料、光伏背闆等領域下遊替代品較多,産品價格上漲導緻市場占比不斷壓縮,價格 較 2021 年 11 月最高點(粉料級 36 萬元/噸,粒料級 32.5 萬元/噸)有所下滑。同時, 原料 R142b 價格同樣大幅上漲,2022 年 3 月 8 日主流價格達到 19.5 萬元/噸,PVDF 生産廠家自給原料成為盈利關鍵。(報告來源:未來智庫)

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5 昊華科技:高端氟樹脂龍頭,PVDF 貢獻增長

昊華科技是中國化工旗下重要的新材料上市平台,主營氟材料、特種氣體、特種橡塑制 品、精細化學品和技術服務五大闆塊,随着公司近年産品線的不斷拓展及下遊高端應用 的持續拓寬,業績增長勢如破竹。

全資子公司 “中昊晨光化工研究院有限公司”專業從事有機氟材料研究開發和生産,是 中國有機氟高分子材料行業的領航者,晨光院的 PVDF 生産技術研發始于上世紀八十年 代初,經過三十多年的發展,已申請了多項發明專利,中試 PVDF 産品各項指标達到國 際先進水平,可有效應用于锂電池等領域。晨光院 2500 噸/年锂電粘結劑 PVDF 項目将 于 2022 年一季度投産,屆時産品有望延續景氣高位,為公司帶來新的業績增長點,帶 動公司進入新台階,預計公司 2021-2023 年業績分别為 9.1/12.5/14.9 億元。

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

精選報告來源:【未來智庫】。

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