2016年7月出版正文目录1、需求持续增长,传统锂盐供给仍将紧张 (4)1.1、受益新能源汽车产业发展,六氟磷酸锂需求持续增长 (4)1.2、受制产能扩张速度,年底前锂盐持续紧张 (5)1.3、供给扩产加速,但形成有效供给需要时间 (6)2、新型溶质开始产业化 (7)2.1、目前锂电池电解液所面临的问题 (7)2.1.1、电池高低温性能波动很大,带来车辆使用的不便 (8)2.1.2、电池中水分含量影响电池使用寿命 (10)2.2、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)概述 (11)2.3、LiFSI的性能及比较优势 (12)3、新型溶质应用现状及展望 (15)3.1、LiFSI当前行业发展现状 (15)3.2、LiFSI 有望在固态电池领域大显身手 (16)3.3、LiFSI 市场空间测算 (17)4、主要公司分析 (18)4.1、天赐材料 (18)4.2、长园集团 (19)4.3、天际股份 (20)4.4、其他公司 (20)图表目录图表 1:六氟磷酸锂在电解液中成本占比(涨价之前) (4)图表 2:2015-2020年六氟磷酸锂需求量测算 (4)图表 3:2012-2016年6月六氟磷酸锂现货价格走势 (5)图表 4:上市公司关于六氟磷酸锂的投建信息 (6)图表 5:2015年六氟磷酸锂主要生产企业及产能规模 (6)图表 6:电解液是电池结构中正负极的导电载体 (7)图表 7:锂离子电池高温性能比较 (8)图表 8:锂离子电池低温性能比较 (9)图表 9:电解液溶质LIPF6(六氟磷酸锂)与水发生反应生产强腐蚀的HF(氢氟酸) (10)图表 10:水分对电池内阻的影响 (10)图表 11:水分对电池寿命的影响 (11)图表 12:LiFSI 介绍 (11)图表 13:LiFSI 与LiPF6 分子式比较 (12)图表 14:LiFSI 生产工艺示意 (12)图表 15:早期锂电池电解液溶质的比较与选择 (13)图表 16:LiFSI与LiPF6的性能比较 (13)图表 17:相比LIPF6,LiFSI 遇水有更好的稳定性 (13)图表 18:LiFSI 关键性能优势对下游应用的改变 (14)图表 19:LiFSI离产业化应用需要解决的问题 (15)图表 20:中国汽车动力电池技术路线图 (16)图表 21:固态锂电池发展趋势 (16)图表 22:固态电池应用带来的产品体验提升 (17)图表 23:LiFSI 市场空间测算 (18)图表 24:天赐材料募资投建项目 (18)图表 25:天赐材料新型锂盐投资说明 (19)图表 26:江苏华盛2015年经营情况 (19)图表 27:江苏华盛新型锂盐产品 (19)图表 28:天际股份融资方案 (20)六氟磷酸锂下半年将继续产能吃紧。
LiPF6(六氟磷酸锂)生产技术壁垒高,同时扩产周期长,2016年新投放的产能只能满足行业20%左右增长的需求。
预计六氟磷酸锂下半年将继续产能吃紧,价格维持高位。
六氟磷酸锂国内参与者加速扩产,但要形成有效产能仍需要时间。
在需求持续繁荣背景下,以国内参与者为主,开始了一轮产能投放。
但由于生产中极高的工艺、安全性壁垒,六氟磷酸锂的产能周期长达一年半以上;而且要真正形成有效供给还需要更长时间的验证。
当前锂电池的两个主要问题可通过电解液改进得以改善。
1. 电池高低温性能波动很大,主要是因为电解液在高低温环境下电导率会出现波动。
2. 电池中水分含量影响电池使用寿命,主要系电解液溶质LiPF6易与水发生反应产生氢氟酸,影响电池性能。
以上问题,均有望通过改进电解液与溶质解决。
LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)是目前最有产业化前景的新溶质。
在现有新型溶质中,LIFSI离产业化最近。
首先,LiFSI环境友好,且安全性能好,具备产业化基本条件;同时,LiFSI相比于传统溶质,最大优势在于稳定性高、低温性能优异、电导率高。
日本触媒2013年已实现LIFSI产业化生产;目前日韩电池企业已在高端场合,将LiFSI与LiPF6混合使用。
预计2020年LiFSI将有20亿以上产值,且仅有个别企业具备生产能力。
到2020年,保守估计LiFSI市场空间在20亿元以上;而且由于其产业化生产技术壁垒高,且需要对下游需求有深刻理解,预计只有少数企业具备生产能力。
1、需求持续增长,传统锂盐供给仍将紧张1.1、受益新能源汽车产业发展,六氟磷酸锂需求持续增长六氟磷酸锂作为当前锂电池电解液体系中扮演导电介质的核心材料,凭借其稳定的性能表现广泛应用于数码锂电和动力锂电领域,且暂时尚没有可替代物质。
所以自2014 年我国动力电池市场爆发式增长以来,六氟磷酸锂的需求也随着行业发展增速明显。
参考国家未来 5 年新能源汽车发展规划,及动力电池需求的情况,预计六氟磷酸锂需求将持续旺盛。
图表 1:六氟磷酸锂在电解液中成本占比(涨价之前)图表 2:2015-2020年六氟磷酸锂需求量测算1.2、受制产能扩张速度,年底前锂盐持续紧张自2013年国内逐渐实现六氟磷酸锂国产化以来,六氟磷酸锂产品的价格逐年下跌,到2015年年初,从最初的20万以上每吨的价格,跌到了8~9万每吨的水平。
本身来说,六氟磷酸锂生产壁垒高,在生产工艺方面要求非常严格,同时由于生产过程中会产生强腐蚀性物质,所以对于生产设备、现场管理也提出了更加高的要求。
六氟磷酸锂另一方面,在2015年初之前,六氟磷酸锂价格一路下跌,导致潜在新的进入者,六氟磷酸锂项目投入产出比越来越低。
所以国内能够实现产业化生产六氟磷酸锂的企业集中度非常高,例如多氟多、天津金牛、天赐材料、新泰材料等。
而且之前价格处于低位,六氟磷酸锂生产企业大部分产能规模也都有限,与下游需求处于弱平衡状态,且原有的扩产节奏基本上也是基于对锂电过去数年发展速度而设定。
2015年,动力锂电大发展,全球锂电产量首次突破100Gwh大关,同比2014年涨幅近40%,下游的爆发式增长,瞬间拉动六氟磷酸锂需求,所以到了2015年后三季度之后,六氟磷酸锂全线供不应求,供需的失衡,导致六氟磷酸锂市场售价一路攀升。
据统计,六氟磷酸锂现货市场售价2016年最高时涨到44万/吨,同比涨幅高达4倍以上。
图表 3:2012-2016年6月六氟磷酸锂现货价格走势1.3、供给扩产加速,但形成有效供给需要时间基于下游需求快速扩张,相关企业也在积极扩产;目前的扩产,又以国内企业为主,其中,天赐材料、新泰科技、多氟多等行业原有参与者,已经有了比较明确的扩产计划,原有锂电池熔剂企业如石大胜华,也开始涉足该领域。
由于生产中的氟化物的排放等可能出现问题,六氟磷酸锂的环保审核非常严格,客观上也提高了进入者门槛。
由于氟化物生产的安全性等要求,整个六氟磷酸锂生产过程需要无水无氧操作,需要高低温控制、高纯精制、强腐蚀等特殊工艺,对生产装备与操作人员的要求都非常高。
所以一般而言,六氟磷酸锂项目如果前期有所准备,新产能项目预计需要1年半左右的时间才能投产。
如果新产能是完全从新开始,扩产周期可能会超过2年。
图表 4:上市公司关于六氟磷酸锂的投建信息需要强调的是,由于六氟磷酸锂的生产技术壁垒很高,国内不少投资过六氟磷酸锂生产线的企业因为工艺不成熟,生产线产能利用率迟迟无法提高,且产品质量稳定性也比较差。
所以,六氟磷酸锂后期的新产业也将主要来自于现有的产业化生产的企业。
据统计和公司调研,参考当前企业产能扩张节奏,2016年会有部分新产能和原有产能该着带来供给的提升,但预计只能满足20%左右新增需求(考虑到产能利用率),全行业的有效产能将在2017年上半年陆续释放。
所以在此期间,六氟磷酸锂将持续维持供给吃紧状态,所以与价格将维持当前的高位。
图表 5:2015年六氟磷酸锂主要生产企业及产能规模注:在建产能根据公开信息整理,由于企业披露程度有限,此表为不完全统计补充说明的是:石大胜华公司主营业务为电解液溶剂生产,包括碳酸二甲酯、乙烯酯、丙烯酯、甲乙酯、二乙酯等,公司设立石大新材料(占股51%),拟投建运营5000吨六氟磷酸锂,以构建更加完整的锂电池电解液产品系列。
2、新型溶质开始产业化2.1、目前锂电池电解液所面临的问题众所周知,锂电池的四大关键原材料为正极、负极、隔膜、电解液。
锂电池的复杂性在于通过物理形式将四种原材料组合,实现稳定的化学性能,所以每个材料本身可扮演的角色基本属性的改变,对于电池化学性能的改变都会带来直接的效用。
参照一个广泛采用的定义,锂电池电解液是电池中离子传输的载体,电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。
所以,1. 电解液是配合性材料,如果正极负极等其他材料因为性能要求发生变化,需要电解液的性能随之同步发生变化。
此过程一般通过添加剂的选用和电解液配方的调整来实现。
2. 电解液对电池的安全性(溶剂为易燃物质)、高低温性能、循环寿命、倍率放电能力等起到重要影响,所以对新材料的应用,是改善电解液新能源的关键方式。
图表 6:电解液是电池结构中正负极的导电载体自20世纪90年代索尼发明了锂离子电池,经过近30年的发展,锂离子电池在二次电池领域攻城略地,特别是在电子产品领域,对曾经的霸主镍氢/镍镉电池进行了碾压式的替代,使镍氢电池市场占有率大幅下降至个位。
而近几年,随着新能源汽车产业的发展,锂电池正在从数码领域向新能源汽车领域扩张,已被越来越多的主流车型选为新能源汽车动力电池的技术路线。
不过,在应用中发现,锂离子电池作为动力电池存在以下尚需要解决的问题:2.1.1、电池高低温性能波动很大,带来车辆使用的不便参考《电池》杂志《高低温对磷酸铁锂动力锂离子电池新能源的影响》的论文,文章比较10Ah磷酸铁锂电池在55℃、25℃以及-20℃下的电池放电对比,发现现有电池体系,在高低温环境下电池性能出现较大波动。
其中分析结论为:电池在高温下,电池内部环境不能很好与外部进行热交换,内部出现热量堆积。
随着内部热量累计下温度的升高,电解液可能会发生副反应,导致负极表面出现锂沉积,从而出现不规则的锂枝晶,容易刺穿隔膜,造成内部微短路,出现电压波动,并带来安全隐患。
在低温性能下,有由于电解液电导率下降、SEI阻抗上升,同时电解液粘度增加,所以电池性能出现恶化。
图表 7:锂离子电池高温性能比较图表 8:锂离子电池低温性能比较所以,在实际应用中发现,在北方城市里,夏天电动车续航里程200公里左右,到了冬天,只有不到140公里(不开空调情况下)。
所以这样为车辆使用的便捷性带来的困扰,特别是在公共交通领域(公交车、出租车等),车辆使用性能的波动,对于运营管理也会带来较大的不便。
2.1.2、电池中水分含量影响电池使用寿命水分的存在,对锂电池的新能源会带来非常大的影响,电解液与水发生分解反应,对电池新能源影响具体表现为电池容量变小,放电时间变短,内阻增大,循环容量衰减,电池膨胀等现象。