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(報(bào)告出品方/作者:長(zhǎng)江證券,馬太)1PVDF:性能優(yōu)異的氟樹脂,鋰電池生產(chǎn)特種氟樹脂材料,產(chǎn)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(chǎng)規(guī)模僅次于PTFE(聚四氟乙
(報(bào)告出品方/作者:長(zhǎng)江證券,馬太)
1 PVDF:性能優(yōu)異的氟樹脂,鋰電池生產(chǎn)
特種氟樹脂材料,產(chǎn)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(chǎng)規(guī)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、高端涂料、新能源、環(huán)保、醫(yī)療、 科研等高精尖領(lǐng)域,產(chǎn)品附加價(jià)值較高。
耐老化和易于加工,應(yīng)用前景廣闊。PVDF 同時(shí)具有耐老化和易于加工的性能,性質(zhì)上 兼具高強(qiáng)氟樹脂的化學(xué)穩(wěn)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(yīng)用場(chǎng)景。
PVDF 在鋰電池中應(yīng)用于正極粘結(jié)劑和隔膜涂敷,適配鋰電池的工作環(huán)境主要得益于其 優(yōu)質(zhì)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(zhǎng)的循環(huán)壽命;低介電損耗:對(duì)于電極的充放電干預(yù)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(jié)劑溶脹會(huì)導(dǎo)致極片的 厚度增加膨脹,不利于電池的充放電循環(huán)。
非同質(zhì)化產(chǎn)品,終端應(yīng)用廣泛。PVDF 產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng),資源端為電石和螢石,二者制備成 乙炔、氫氟酸等基礎(chǔ)原料,再合成關(guān)鍵中間體 R142b。R142b 是單體 VDF 主流工業(yè)制 備方案的原料,除用于化工生產(chǎn)外,也是一種氟利昂制冷劑。PVDF 是非同質(zhì)化產(chǎn)品, 存在牌號(hào)差異。PVDF 產(chǎn)品的非同質(zhì)源于分子量、平均聚合度、端基、共聚時(shí)添加單體 的不同等,不同型號(hào)的 PVDF 產(chǎn)品適配不同應(yīng)用場(chǎng)景。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,PVDF 可分為常 規(guī)級(jí)產(chǎn)品和鋰電粘結(jié)劑產(chǎn)品,常規(guī)級(jí) PVDF 應(yīng)用于涂料、注塑、濾膜、光伏背板、隔膜 涂敷等領(lǐng)域,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 屬于較高端的產(chǎn)品型號(hào),是最常用的正極油性粘結(jié)劑。
PVDF 生產(chǎn)廠商根據(jù)不同的下游應(yīng)用場(chǎng)景,生產(chǎn)定制化產(chǎn)品。以東岳集團(tuán)子公司山東華 夏神舟新材料為例,其 PVDF 氟樹脂產(chǎn)品有多種型號(hào),分為涂料用、膜用、鋰電池用、 模塑用等等,鋰電池粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高。
2 需求端:粘結(jié)劑需求具備剛性,鋰電驅(qū)動(dòng)發(fā)展
市場(chǎng)快速增長(zhǎng),粘結(jié)劑產(chǎn)品需求具備剛性
PVDF 在 1961 年由美國 Pennwalt 公司首先實(shí)現(xiàn)商品化,20 世紀(jì) 90 年代后在我國首 先應(yīng)用于涂料領(lǐng)域。進(jìn)入 21 世紀(jì),我國基建、工業(yè)、科技飛速發(fā)展,PVDF 在建筑、 化工防腐、電氣電子、水處理、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用范圍持續(xù)拓寬,市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。 2013-2021 年我國 PVDF 表觀消費(fèi)量從 1.2 萬噸增長(zhǎng)至 4.8 萬噸,年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 19.0%。
從消費(fèi)結(jié)構(gòu)上看,2020 年常規(guī)級(jí) PVDF 占比逾八成,涂料、注塑、水處理膜、太陽能 背板膜的消費(fèi)占比分別達(dá)到 37%、21%、13%和 10%,整體需求增長(zhǎng)平穩(wěn)。
常規(guī)級(jí) PVDF 往往作為特種材料,滿足較高的耐候性、耐腐蝕性等要求。
涂料領(lǐng)域:PVDF 涂料采用 PVDF 氟樹脂和耐候性極好的特殊顏料為主要成分, 戶外使用達(dá) 20 年以上,寫字樓、商業(yè)建筑、機(jī)場(chǎng)等建筑主要選用 PVDF 涂料。
注塑領(lǐng)域:PVDF 加工性能優(yōu)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(xué)性、加工性、抗疲勞和蠕變性,常用于反應(yīng)釜。
光伏領(lǐng)域:PVDF 是優(yōu)異的光伏背板氟膜材料,阻燃性好于傳統(tǒng) PVF 材料,優(yōu)秀的 耐候性使 PVDF 能長(zhǎng)時(shí)間曝光于陽光、空氣中不老化,使用壽命可達(dá) 50 年。
濾膜領(lǐng)域:PVDF 不易吸附有機(jī)物,具備良好抗污性能,相對(duì)于 PES/PS/PVC 膜 等材料具有耐氧化性,耐頻繁化學(xué)清洗,機(jī)械強(qiáng)度高。
鋰電粘結(jié)劑 PVDF在全部正極粘結(jié)劑的市場(chǎng)滲透率高達(dá) 90%。PVDF 在正極上可以粘 接活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體,保持活性物質(zhì)制漿時(shí)的均勻性和穩(wěn)定性,提供電極內(nèi)所 需的電子傳導(dǎo),對(duì)電池的容量維持、使用壽命、穩(wěn)定性等起到至關(guān)重要的作用。
鋰電粘結(jié)劑 PVDF 在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)無成熟替代品,需求具備剛性。常規(guī)級(jí) PVDF 在涂 料、注塑領(lǐng)域的應(yīng)用主要因?yàn)槠湎鄬?duì)傳統(tǒng)樹脂材料更為穩(wěn)定,起到“錦上添花”的作用, 存在替代品;在光伏背板氟膜領(lǐng)域受雙玻組件占比上升影響,存在被逐漸替代的可能性; 在隔膜涂敷領(lǐng)域受到 PAA、PMMA 等替代材料沖擊。鋰電粘結(jié)劑 PVDF 是鋰電池的核 心輔材,與溶劑 NMP 經(jīng)過復(fù)雜的比例調(diào)整搭配使用。粘結(jié)劑用量較小,但性能優(yōu)劣直 接影響電池的各項(xiàng)電化學(xué)性能,即使有新型粘結(jié)劑的出現(xiàn),實(shí)際應(yīng)用前也須通過下游漫 長(zhǎng)而嚴(yán)苛的測(cè)試。因此鋰電粘結(jié)劑 PVDF 具備較強(qiáng)的需求剛性。
鋰電粘結(jié)劑 PVDF 占下游成本低,有提價(jià)潛力。以寧德時(shí)代 2020 年 3.48 億/GWh 的原 料采購成本測(cè)算,PVDF 僅占其采購成本的約 1.7%(按照 PVDF 添加量 50 噸/GWh, 2020 年鋰電用 PVDF 價(jià)格 11 萬元/噸測(cè)算)。2021 年來,盡管 PVDF 價(jià)格飆升,但在 鋰電材料整體價(jià)格大漲的背景下,其成本占比也僅上升至約 5%。假設(shè)其他材料價(jià)格保 持不變,未來鋰電正極粘結(jié)劑級(jí) PVDF 每漲價(jià) 10 萬元/噸,成本占比提升僅約 1%,其 價(jià)格上漲對(duì)下游電池廠成本端影響較小,仍具備潛在提價(jià)潛力。(報(bào)告來源:未來智庫)
鋰電高速成長(zhǎng)賽道,拉動(dòng)粘結(jié)劑產(chǎn)品需求高增
受益新能源高速成長(zhǎng)賽道,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 需求進(jìn)入放量期。受益于近年新能源汽車 產(chǎn)量的快速增長(zhǎng),動(dòng)力電池需求保持快速增加,預(yù)計(jì) 2025 年全球新能源汽車產(chǎn)量可達(dá) 2318 萬輛,較 2021 年增長(zhǎng) 269.0%,2021 到 2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 38.6%。電動(dòng)車 外,儲(chǔ)能、3C 等需求同樣增長(zhǎng)可觀,預(yù)計(jì) 2021 到 2025 年,全球鋰電總裝機(jī)量年復(fù)合 增速可達(dá) 35.2%。受益于下游鋰電池裝機(jī)需求高速增長(zhǎng),鋰電粘結(jié)劑 PVDF 的需求將有 較快增長(zhǎng)。
鐵鋰正極出貨占比提升,帶動(dòng) PVDF 粘結(jié)劑需求上行。正極材料結(jié)構(gòu)性的變化也會(huì)帶動(dòng) PVDF 需求量上行。與三元正極相比,鐵鋰正極的活性物質(zhì)顆粒更小,所需 PVDF 正極 粘結(jié)劑也更多,添加量為 3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),較三元正極添加量 1.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))有 明顯提升。
寧德時(shí)代 CTP 技術(shù)對(duì)于鐵鋰能量密度的提升以及政策端對(duì)于三元的補(bǔ)貼的弱化,加強(qiáng) 了鐵鋰正極的競(jìng)爭(zhēng)力,鐵鋰正極的產(chǎn)量在 2021 年迎來爆發(fā),2021 年我國鐵鋰正極材 料的出貨量約達(dá) 47 萬噸,同比約大幅增長(zhǎng) 279%。未來,儲(chǔ)能電池需求將快速增長(zhǎng)且 鐵鋰在動(dòng)力電池領(lǐng)域的滲透將逐漸提升,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 的需求量將受到明顯拉動(dòng)。
受益于鋰電行業(yè)的高速增長(zhǎng)和鐵鋰正極滲透率提升的結(jié)構(gòu)性變化,我國鋰電級(jí) PVDF 需 求增長(zhǎng)十分可觀,預(yù)計(jì)將由 2021 年的 2.5 萬噸增長(zhǎng)至 2024 年的 9.4 萬噸,2021 至 2024 年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 55.5%。
3 供給端:龍頭寡占技術(shù),原料供給受限
2021 年我國 PVDF 產(chǎn)能約 7.1 萬噸/年,產(chǎn)業(yè)規(guī)模化起步時(shí)間相比歐美較晚。2020 年 及以前,我國 PVDF 行業(yè)開工率較低,主要由于市場(chǎng)以低端注塑級(jí)產(chǎn)品為主,行業(yè)供給 過剩,競(jìng)爭(zhēng)激烈,行業(yè)開工率只有不足 70%。2021 年,受益于地產(chǎn)竣工景氣的涂料等 需求提升和鋰電池快速放量,PVDF 需求大幅放量,行業(yè)開工率一度上升至 90%以上, 根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù),2021 年我國 PVDF 行業(yè)開工負(fù)荷高達(dá) 82%。
行業(yè)集中度較高,外資企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先。當(dāng)前我國 PVDF 行業(yè)有 10 余家生產(chǎn)企業(yè),行業(yè) 集中度較高,CR4 達(dá) 60%,三家外資企業(yè)(法國阿科瑪、比利時(shí)索爾維、日本吳羽株式 會(huì)社)產(chǎn)能占比約 37%。法國阿科瑪、東岳集團(tuán) PVDF 產(chǎn)能分別為 14500 噸/年、12000 噸/年,規(guī)模領(lǐng)跑行業(yè)。
粘結(jié)劑產(chǎn)品生產(chǎn)壁壘高,寡頭壟斷市場(chǎng)
我國于 20 世紀(jì) 60 年代展開 PVDF 聚合工藝探究,當(dāng)前常規(guī)級(jí) PVDF 的生產(chǎn)技術(shù)已較 為成熟,幾乎不存在技術(shù)壁壘,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 生產(chǎn)技術(shù)要求較高,只有少數(shù)企業(yè)掌 握并具備量產(chǎn)能力。
常規(guī)以均聚為主的 PVDF 產(chǎn)品難以滿足鋰電池粘結(jié)劑的使用要求。具體表現(xiàn)為:易結(jié)晶 使得電解液分子難以流通,充放電復(fù)合增大;收縮率和集流體的收縮率差異較大,活性 物質(zhì)易從集流體剝離;分子量不足導(dǎo)致粘結(jié)能力不足等。因此鋰電粘結(jié)劑 PVDF 一般選 用 PVDF 均聚物改性,以解決降低結(jié)晶度、提高粘結(jié)性、適當(dāng)?shù)姆肿淤|(zhì)量和對(duì)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(shè)備參數(shù)的設(shè)定等都需要復(fù)雜的 研發(fā)、測(cè)試,難度較大。
針對(duì)鋰電粘結(jié)劑 PVDF 性能要求,生產(chǎn)廠商提供的產(chǎn)品解決方案不同。聚合方式對(duì)于 PVDF 的性能具有重要影響,兩種聚合方式的介質(zhì)、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、分散穩(wěn)定劑以 及后處理方法均不同,工藝相差很大,性能各有多長(zhǎng)。阿科瑪采取乳液聚合工藝,產(chǎn)品 HSV900 具備較低的結(jié)晶度,吳羽采用懸浮聚合工藝,代表產(chǎn)品 PVDF7300 溶脹度較 小、剝離強(qiáng)度較大。
由于技術(shù)壁壘高,少數(shù) PVDF 能夠量產(chǎn)通過電池廠商驗(yàn)證的鋰電粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品, 2021 年我國鋰電粘結(jié)劑 PVDF 年產(chǎn)能預(yù)計(jì)僅 1.9 萬噸/年。
原料 R142b 流通受制,PVDF 投產(chǎn)周期較長(zhǎng)
配額政策限制關(guān)鍵原料 R142b 供給,PVDF 產(chǎn)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(huán)保不達(dá)標(biāo),已不 符合我國對(duì)于環(huán)保新型制冷劑要求零 ODP、低 GWP,即將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產(chǎn)配額制度,總生產(chǎn)配額逐漸縮減。2021 年我國 用于制冷劑用途的 R142b 總生產(chǎn)配額為 13890 噸,計(jì)劃逐年縮減后于 2030 年清零。 生態(tài)環(huán)境部于 2018 年發(fā)布的《關(guān)于生產(chǎn)和使用消耗臭氧層物質(zhì)建設(shè)項(xiàng)目管理有關(guān)工作 的通知》中明確規(guī)定:“新建、改建、擴(kuò)建生產(chǎn)化工原料用途的消耗臭氧層物質(zhì)(包含 R142b)的建設(shè)項(xiàng)目,生產(chǎn)的消耗臭氧層物質(zhì)僅用于企業(yè)自身下游化工產(chǎn)品的專用原料 用途,不得對(duì)外銷售”。原有 R142b 配額逐年減少,新增產(chǎn)能不允許出廠上市,R142b 流通環(huán)節(jié)受阻,原料限制導(dǎo)致部分 PVDF 生產(chǎn)企業(yè)開工不滿。
原料涉及危險(xiǎn)化學(xué),審批難度較大。R142b-PVDF 一體化生產(chǎn)過程涉及多種危毒化學(xué)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(zhì),受 到嚴(yán)格管控。由于原料 R142b 受到嚴(yán)格管控,現(xiàn)有 PVDF 新建項(xiàng)目大部分為配套原料 R142b 的一體化裝置,一體化裝置生產(chǎn)過程中涉及較多危毒物質(zhì),審批難度大。在近年 化工安全生產(chǎn)監(jiān)管趨嚴(yán)的大背景下,項(xiàng)目的審批面臨較嚴(yán)重的考驗(yàn)。
PVDF 生產(chǎn)工藝復(fù)雜,裝置建設(shè)周期較長(zhǎng)。僅從 R142b 制備 PVDF 就須經(jīng)歷十余步驟, 過程冗長(zhǎng),裝置較多,生產(chǎn)建設(shè)繁復(fù),裝置投資規(guī)模高。鋰電粘結(jié)劑 PVDF 裝置要求更 高,且需額外改性調(diào)試、后期加工、并通過下游驗(yàn)證,達(dá)到使用條件耗時(shí)常高于預(yù)期。 東岳集團(tuán)(2019 年 4 月二期項(xiàng)目環(huán)評(píng))、巨化股份(2014 年 12 月項(xiàng)目環(huán)評(píng))、昊華科 技(2016 年 7 月項(xiàng)目環(huán)評(píng))的粘結(jié)劑 PVDF 項(xiàng)目實(shí)際達(dá)產(chǎn)時(shí)間均較預(yù)期延后。
受鋰電需求高速增長(zhǎng)影響,PVDF 粘結(jié)劑需求暴增,內(nèi)外資企業(yè)紛紛布局?jǐn)U產(chǎn) PVDF 產(chǎn) 能,在建及規(guī)劃用于鋰電池粘結(jié)劑的 PVDF 新產(chǎn)能預(yù)計(jì)高達(dá) 12.4 萬噸/年,但投產(chǎn)進(jìn)度 普遍較慢,多集中在 2022 年底后投產(chǎn)。
4 價(jià)格端:波動(dòng)分化,粘結(jié)劑產(chǎn)品景氣持續(xù)向上
根據(jù)供需平衡測(cè)算,我國鋰電粘結(jié)劑 PVDF 在 2021 年出現(xiàn) 0.6 萬噸的供需缺口,導(dǎo)致 價(jià)格飛速上漲,且短期內(nèi)新增產(chǎn)能難以滿足鋰電粘結(jié)劑 PVDF 預(yù)期的高速增長(zhǎng),供需缺 口將維系至 2022 年。
不同型號(hào) PVDF 產(chǎn)品漲價(jià)出現(xiàn)分化,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)創(chuàng)造新高。2021 年,由于地產(chǎn)竣工維持高位和新能源電動(dòng)車需求放量,全線 PVDF 及 R142b 價(jià)格持續(xù) 上漲,行業(yè)景氣高行。根據(jù)百川盈孚統(tǒng)計(jì), 2022 年 3 月 8 日,華東地區(qū)鋰電池粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品價(jià)格為 46.5 萬元/噸,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 價(jià)格連續(xù)上漲,當(dāng)前缺貨現(xiàn)象仍然 嚴(yán)重;粉料、粒料級(jí) PVDF 產(chǎn)品價(jià)格分別為 32 萬元/噸、30 萬元/噸,由于常規(guī)級(jí) PVDF 在涂料、光伏背板等領(lǐng)域下游替代品較多,產(chǎn)品價(jià)格上漲導(dǎo)致市場(chǎng)占比不斷壓縮,價(jià)格 較 2021 年 11 月最高點(diǎn)(粉料級(jí) 36 萬元/噸,粒料級(jí) 32.5 萬元/噸)有所下滑。同時(shí), 原料 R142b 價(jià)格同樣大幅上漲,2022 年 3 月 8 日主流價(jià)格達(dá)到 19.5 萬元/噸,PVDF 生產(chǎn)廠家自給原料成為盈利關(guān)鍵。(報(bào)告來源:未來智庫)
5 昊華科技:高端氟樹脂龍頭,PVDF 貢獻(xiàn)增長(zhǎng)
昊華科技是中國化工旗下重要的新材料上市平臺(tái),主營氟材料、特種氣體、特種橡塑制 品、精細(xì)化學(xué)品和技術(shù)服務(wù)五大板塊,隨著公司近年產(chǎn)品線的不斷拓展及下游高端應(yīng)用 的持續(xù)拓寬,業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)勢(shì)如破竹。
全資子公司 “中昊晨光化工研究院有限公司”專業(yè)從事有機(jī)氟材料研究開發(fā)和生產(chǎn),是 中國有機(jī)氟高分子材料行業(yè)的領(lǐng)航者,晨光院的 PVDF 生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)始于上世紀(jì)八十年 代初,經(jīng)過三十多年的發(fā)展,已申請(qǐng)了多項(xiàng)發(fā)明專利,中試 PVDF 產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國 際先進(jìn)水平,可有效應(yīng)用于鋰電池等領(lǐng)域。晨光院 2500 噸/年鋰電粘結(jié)劑 PVDF 項(xiàng)目將 于 2022 年一季度投產(chǎn),屆時(shí)產(chǎn)品有望延續(xù)景氣高位,為公司帶來新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn),帶 動(dòng)公司進(jìn)入新臺(tái)階,預(yù)計(jì)公司 2021-2023 年業(yè)績(jī)分別為 9.1/12.5/14.9 億元。
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精選報(bào)告來源:【未來智庫】。
王熙
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