电力设备新能源行业LiFSI：电解液产业链的下一个制高点

LiFSI：电解液产业链的下一个制高点长江证券研究所电新研究小组分析师：马军SAC执业证书编号： S0490515070001分析师：邬博华SAC执业证书编号： S0490514040001联系人：司鸿历2021年04月18日目 录01引言：LiFSI性能优异，国内群雄并起03应用：电池厂普遍布局配方，一线企业身位领先04成本：降本空间较为可观，市场空间有望超百亿• 研究报告 •评级看好维持02工艺：主线思想相近，细节各异，先发优势明显05标的：电解液龙头天赐材料、新宙邦积极布局tOnRmOxPyQ6M9R8OnPrRpNmNfQmMnReRmNyR6MnMsMNZsRvMwMrRpO01引言：LiFSI性能优异，国内群雄并起01➢电解液作为锂电池主要原材料之一，由三部分组成：溶质（提供锂离子）、溶剂（提供锂离子传输介质）、添加剂（少量使用、改善性能）。➢电解液的核心要求在于高导电率、安全、成本可控，六氟磷酸锂（6F）由于综合性能相对较优且可商业化，过去一直作为电解液溶质的主要选择。图：电解液是锂电池核心材料之一资料来源：GGII，长江证券研究所表：电解液指标性能优异，LiFSI有望成为下一代电解液锂盐资料来源：康鹏科技公司公告，长江证券研究所电解液指标指标要求对动力电池性能的影响电导率高高电导率的电解液可以使其迅速地传导锂离子提高充放电效率，充放电性能好。化学稳定性分解电压高高工作电压是锂离子电池能量密度优势的关键。由于正极材料在比容量方面的瓶颈，更高电压的材料成为研究热点。可使用温度范围宽可使用温度范围宽的电解液保障了锂离子电池在高、低温度下的工作性能。安全性好电解液的高燃性是影响锂离子电池尤其是动力类锂离子电池安全性的主要问题。安全性好的电解液是锂离子电池具有良好安全性能的关键。锂盐优点缺点LiPF6综合性能比较好易吸水水解LiBF4低温性能比较好价格昂贵、溶解度比较低LiAsF6综合性能比较好毒性太大LiClO4综合性能比较好强氧化性导致安全性不高LiBOB高温性能比较好，尤其能抑制溶剂对负极的插入破坏溶解度太低表：目前6F是溶质的第一选择资料来源：Ofweek锂电网，长江证券研究所01➢虽然6F大部分性能适用于电解液，但是仍存在一些难以改变的劣势：1）热稳定性差，一般在60-80度以上开始分解；2）低温循环效果较为一般等。因此6F不能很好地满足日益趋严的电池性能要求，市场也在不断寻找新的化合物以对6F形成替代。➢目前来看，双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）不仅体现出优异的热稳定性能，而且在电导率、循环寿命、低温性能等方面也要优于6F；虽然可能对铝箔具有一定的腐蚀作用（有学术论文表明对铝箔的腐蚀主要来自LiFSI中FSI-离子），但通过添加剂（含氟钝化铝箔添加剂等）可以解决。因此LiFSI成为下一代电解液主流锂盐之一的趋势愈来愈明显。表：LiFSI性能优于6F资料来源：康鹏科技公司公告，长江证券研究所性能优异，LiFSI有望成为下一代电解液锂盐比较项目LiPF6LiFSILiTFSI基础物性分解温度>80℃>200℃>100℃氧化电压>5V≤4.5V>5V溶解度易溶易溶易溶电导率较高最高中等化学稳定性差较稳定稳定热稳定性差较好好电池性能低温性能一般好较好循环寿命一般高高耐高温性能差好好工艺成本合成工艺简单复杂复杂成本低高高01➢LiFSI于1995年被发现，但由于生产工艺和技术瓶颈一直难以突破，直到2012年日本触媒率先确立LiFSI的工业制作方法并且2013年开始规模化生产。➢随着国内电动车市场2015年逐渐爆发以及产业链的发展健全，2015年后陆续有相关产业链企业开始推进LiFSI的量产落地，包括康鹏科技、天赐材料、新宙邦、多氟多、永太科技、氟特电池等。目前，除日本触媒、韩国天宝两家海外企业外，国内多家企业具备LiFSI量产产能。我们预计与6F不同，LiFSI未来市场中国内企业将从始至终扮演重要角色。➢LiFSI处产业初期，工艺未成熟，价格较高（约40-50万元/吨），使用比例尚低。本篇报告我们着重探讨解答工艺异同、下游接受意愿、产品成本三个问题。表：目前全球LiFSI行业中国内企业数量较多资料来源：各公司公告，长江证券研究所国内多方势力进场，奠定LiFSI国产优势国家企业量产时间产能（吨/年，截至2020年底）最新进展当前规划总产能（吨/年）日本日本触媒2013年300拟投建的3000吨/年的LiFSI产线计划于2023年建设完毕3300韩国韩国天宝2017年740LiFSI二厂于2020年6月竣工740中国天赐材料2018年（预计时间）2300目前仍有4000吨/年的LiFSI产能在建6300中国康鹏科技2016年及以前17002020年下半年原本因事故停工的产线恢复生产1700中国新宙邦2018年产生收入200目前仍有2400吨/年的LiFSI产能在建2600中国多氟多2019年（预计时间）目前800吨/年的LiFSI产能在建1600中国永太科技2019年100预计2021年二季度达到500吨/年产能2000中国氟特电池2018年3002021年初张家港市人民法院受理苏州氟特电池材料股份有限公司破产清算一案02工艺：主线思想相近，细节各异，先发优势明显02由于具体工艺在各公司公告中披露较少，本章相关内容主要通过梳理相关企业专利以及建设项目环评书进行分析。➢通过对海内外企业在LiFSI相关专利内容以及部分生产项目实际工艺的梳理，我们发现目前全球LiFSI商业化生产工艺的本质思想基本相近，主要分为氯化、氟化、成盐、提纯四个步骤。图：目前LiFSI商业化生产的主线资料来源：相关专利，长江证券研究所工艺主线基本确立，包含氯化、氟化、成盐、提纯氯化（生成HClSI)氟化（引入F离子）成盐（引入Li离子）提纯HClSIHFSILiFSI粗品氨基磺酸、二氯亚砜、氯磺酸氯磺酸、氯磺酰异氰酸酯HFKFNH4FLiOHLiFLi2CO3LiFSI成品02➢具体来看，各企业之间的差异主要在于不同环节会选择不同的原材料或者催化剂，以及最终的提纯环节选取的试剂和方式。➢LiFSI作为电池级产品，纯度要求99.9%及以上，考虑生产流程复杂且反应原料较多，因此原料选择和最终提纯往往是纯度控制的核心。前三个步骤中额外离子的引入和最后的去除是难点，提纯环节各家企业差异较大。表：LiFSI对于纯度要求较高资料来源：康鹏科技公司公告，长江证券研究所图：康鹏科技、氟特电池提纯环节差异明显各环节原料存细分差异，纯度控制是核心壁垒资料来源：各公司环境影响评价报告，长江证券研究所行业标准指标国外厂商指标国内厂商指标康鹏科技指标LiFSI含量≥99.9%≥99.0%≥99.9%99.90%水分，ppm≤50≤200≤150≤50氟化物 （以F-计），ppm≤100--≤50氯化物 （以Cl-计），ppm≤10≤20≤5≤10硫酸盐 （以SO42-计），ppm≤50≤200≤50≤50游离酸 （以HF计），ppm≤100-≤20≤100钠，ppm≤10≤20≤50≤10钾，ppm≤5≤20≤5康鹏科技氟特电池02➢具体拆分前三个反应步骤来看，➢氯化环节：HClSI的生产属于比较成熟的工业工艺，主要有两种路线：1）氨基磺酸、二