锂电溶剂和粘结剂行业分析报告.docx
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锂电溶剂和粘结剂行业分析报告
2017年锂电溶剂和粘结剂
行业分析报告
2017年7月
目录
一、锂电池粘结剂:
极少的用量发挥了重要的功效............................4
1、粘结剂以3%的用量发挥了粘结和提高电池性能的作用..............................4
2、正极使用油溶性粘结剂、负极使用水性粘结剂............................................5
3、水性粘结剂性价比高且环保............................................................................7
4、水性粘结剂具有不可比拟的性能优势............................................................7
二、PVDF:
最为常用的正极粘结剂.....................................................8
1、PVDF—正极油溶性粘结剂..............................................................................8
2、PVDF主要用在电缆等领域,锂电粘结剂仅占5%.......................................9
3、国外企业长期垄断PVDF粘结剂市场..........................................................10
三、SBR:
最常用的负极粘结剂..........................................................11
1、SBR—负极水性粘结剂...................................................................................11
2、粘结剂占SBR总量份额极微,总体增速趋缓.............................................12
3、晶瑞股份在SBR粘结剂市场市占率达44%...............................................13
四、NMP:
最常用的溶剂.....................................................................14
1、NMP—PVDF结剂的必备溶剂......................................................................14
2、CMC—SBR粘结剂的增稠剂.........................................................................17
五、相关公司梳理..................................................................................18
1、蓝海黑石公司..................................................................................................18
2、晶瑞股份..........................................................................................................19
六、主要风险..........................................................................................20
1、电池粘结剂价格下滑幅度超预期..................................................................20
2、新能源车销量不及预期..................................................................................20
正极粘结剂市场空间为5-10亿元,负极粘结剂市场空间为2-3亿元,溶剂空间为17亿元,溶剂和粘结剂占电池成本较小,但是作用不可或缺。
锂电辅材成本占比较小,但是作用重要。
锂电辅材主要包括溶剂和粘结剂,溶剂主要作用是溶解正负极活性物质,而粘结剂主要作用是将活性物质粘结在集流体上,辅材用量一般为2%-5%,相比四大材料,成本占比较小,但是作用重要。
PVDF为最常用的正极粘结剂,市场空间为5-10亿元。
PVDF粘结剂用量占正极材料的3%。
2016年正极材料总产量为16万吨,对应需要PVDF为0.48万吨,PVDF单价为10-20万吨,对应市场空间为5-10亿元左右。
PVDF主要运用于氟碳涂料领域、电线电缆领域等领域,锂电池粘结剂领域仅占总需求的不到5%。
SBR是最常用的负极粘结剂,市场空间为2-3亿元。
负极粘结剂占负极用量3%左右,按照2016年我国锂电池总产量为7Gwh及每Gwh电池需要680kg石墨负极计算,SBR总需求为1700kg,当前价格为10-15万/吨,市场空间为2-3亿元。
SBR还广泛的应用于轮胎橡胶等行业,锂电池使用的SBR仅占总需求不到1%。
晶瑞股份在负极粘结剂行业市占率高达40%以上。
NMP为最常用的溶剂,市场规模为17亿元。
NMP作为溶剂用量较大,每Gwh锂电池需要NMP为1700吨,其用量接近正极用量,按照其价格为1.6万/吨计算,对应每Gwh需要NMP价值量为2700万元左右,占锂电池成本约为3%左右。
2016年我国锂电池总产量为68Gwh,对应锂电NMP需求总量为10.2万吨,市场总规模为17亿元。
一、锂电池粘结剂:
极少的用量发挥了重要的功效
1、粘结剂以3%的用量发挥了粘结和提高电池性能的作用
粘结剂粘结电极材料中的各种物质,并将其粘结到集流体上制成电极片。
锂电池粘结剂是一种将锂电池电极活性物质粘附在集流体上的高分子化合物。
专门用于粘结和保持电极活性物质,增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触,更好地稳定极片的结构。
通常粘结剂的用量只占正、负极活性物质的1.5%~3%,并且正极用量是负极的3倍。
粘结剂在电池成本中占比不到1%,作用却很重要。
粘结剂在锂电池中用量极少,占锂电池成本也仅不到1%,但能发挥决定性的作用:
(1)保证活性物质制浆时的均匀性和安全性
(2)对活性物质颗粒间起到粘接作用
(3)将活性物质粘接到集流体上
(4)保持活性物质间以及和集流体间的粘接作用
(5)有利于在碳材料(石墨)表面上形成SEI膜
(6)提高电池的循环性能、快速充放能力,同时降低电池内阻。
粘结剂需要先溶解混合,再烘干涂布最终制成电极片,要求所用材料具有较好的黏性和热稳定性。
通常粘结剂是粉末状的,在电极片制作过程中,首先将粘结剂溶解于分散剂,使其与电极的活性材料、导电剂和电解液充分接触并均匀分散于其中,再将其涂布于集流体上制成电极片。
涂覆过程中,还需要将分散剂烘干挥发。
2、正极使用油溶性粘结剂、负极使用水性粘结剂
锂电池粘结剂分为油溶性和水溶性两类。
油溶性粘结剂以聚偏氟乙烯(PVDF)的均聚物和共聚物应用最为广泛,采用有机溶剂作为分散剂;水溶性粘结剂以丁苯(SBR)乳业粘结剂的使用较为广泛,采用水作为分散剂。
选择一种合适的锂电池粘结剂,要求其在电池中的欧姆电阻小,在电解液中能够保持稳定的性能。
正极使用油溶性粘结剂,负极使用水性粘结剂。
结合各电极材料的特性,目前正极材料主要使用PVDF油溶性材料作粘结剂,用有机溶剂进行溶解,常用的有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
负极片的制造则通常采用丁苯(SBR)胶乳水溶性材料作粘结剂,以水或去离子水作溶剂,羧甲基纤维素(CMC)为增稠剂。
3、水性粘结剂性价比高且环保
水性粘结剂的性价比高于油溶性粘结剂。
1)油溶性粘结剂容易造成污染,水性粘结剂更加环保。
油溶性粘结剂在加工过程中需要用到有机溶剂(目前通常用NMP),在锂电池电极制造过程中涂布机会产生高温有机废气,它不仅对环境造成严重污染,而且会损害操作人员身体健康。
而水性粘结剂在加工过程中无溶剂释放,更加绿色环保。
2)油溶性粘结剂较水性粘结及成本高。
有机溶剂和粘结剂PVDF的价格都比较高,采用PVDF作粘结剂的极片涂布工艺要求严格密封,使得能耗大、回收费用大,生产成本高。
而水性粘结剂的涂布过程更加流畅,烘干温度≤80°,降低了对涂布设备的要求,价格也更加低廉,总体成本较低。
4、水性粘结剂具有不可比拟的性能优势
水性粘结剂在性能方面具有以下几个优势:
(1)水性粘结剂分解温度高于270℃而具有较好的热稳定性;
(2)在加工稳定性方面,与常规的乳液相比,水性粘结剂具有良好的抗冻融性能,并且在高速剪切下不会破乳,具有优异的研磨稳
定性,非常适合与粉料一起进行机械分散;
(3)在储运稳定性方面,常规乳液在低于冰点后就会出现破乳固化失效,而水性粘结剂即使在温度低于冰点以下也不会破乳,当温度恢复到冰点以上时,即恢复流动性,仍能够继续使用;
(4)在加工方面,突破了溶剂型粘结剂效率低下的限制,极大的提高涂布的生产效率,并且其压实密度可以与传统的油系PVDF相媲美。
待业内相关技术逐渐成熟,尤其是正极水性粘结剂的逐步发展,水性粘结剂将会最终替代油性粘结剂。
二、PVDF:
最为常用的正极粘结剂
1、PVDF—正极油溶性粘结剂
电池正极以PVDF油溶性粘结剂为主,占比高达90%,其余10%为水溶性粘结剂。
PVDF是聚偏氟乙烯的英文缩写,是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物,是一种半透明或白色粉末,它兼具氟树脂和通用树脂的特性,具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性等。
PVDF是目前使用最为广泛的锂电正极粘结剂,占比高达90%以上。
PVDF粘结剂用量占正极材料的3%,市场空间为5-10亿元。
在制作锂电池时,PVDF粘结剂用量占正极材料的3%。
根高工锂电报告,2016年正极材料总产量为16万吨,对应需要PVDF为0.48万吨,PVDF单价为10-20万吨(物化协会数据),对应市场空间为5-10亿元左右。
2、PVDF主要用在电缆等领域,锂电粘结剂仅占5%
PVDF仅5%用于锂电粘结剂,PVDF总市场规模高达177亿元。
PVDF主要运用于氟碳涂料领域、电线电缆领域以及锂电池粘结剂领域。
氟碳涂料是当前用量最大的部分,占PVDF75%的市场,其次是电线电缆,占PVDF市场的20%,而粘结剂占比较低,仅为5%。
氟碳涂料和电线电缆两个行业发展平稳,对应的PVDF需求量未来增速在4%左右。
PVDF树脂作为粘结剂在锂电池中的应用已经成为PVDF需求增长最快的市场。
据产业信息网预测,2017年PVDF总需求量为9.8万吨,市场规模达177亿元,其中0.45万吨用于锂电池作为粘结剂。
3、国外企业长期垄断PVDF粘结剂市场
国内对PVDF粘结剂的研究开发较少,该市场基本被国外企业垄断。
比利时的索尔维集团、日本的吴羽株式会社、法国的阿科玛集团以及美国的苏威公司,都是PVDF粘结剂厂商中的佼佼者,共享全球锂电池正极粘结剂的市场。
上海三爱富是目前国内少有的能够量产PVDF的企业,但其产品较少用于锂电粘结剂领域。
三、SBR:
最常用的负极粘结剂
1、SBR—负极水性粘结剂
SBR是应用最广泛的水性粘结剂,98%锂电负极粘结剂采用了SBR。
SBR是丁苯胶乳的英文缩写,SBR粘结剂的固含量一般为49%~51%,极易溶于水和极性溶剂中,具有很高的粘结强度以及良好的机械稳定性和可操作性,用在电池业作为粘结剂,粘结剂效果良好,质量稳定。
负极粘结剂的用量通常占负极材料的1.5%。
2、粘结剂占SBR总量份额极微,总体增速趋缓
SBR仅0.06%用于锂电粘结剂。
目前约76%的丁苯橡胶用于制造轮胎及其制品,13.6%用于橡胶机械制品,10.44%用于鞋与其他胶黏用品,粘结剂占SBR市场份额仅0.06%。
根据产业信息网报告,2017年SBR总需求量高达154万吨,约1544亿的市场规模。
在不考虑粘结剂市场发展的条件下,通过对国内汽车、轮胎、制鞋等行业的发展趋势研究,预计SBR需求量年均增速为3.9%,增幅较低。
SBR锂电粘结剂的市场规模为2-3亿元左右。
1Gwh电池需要856吨石墨,负极粘结剂用量占负极材料的3%,可推算出2016年67.7Gwh的锂电池需要1700吨的SBR粘结剂,若以当前市场平均10~15万元/吨的价格计算,对应2-3亿的市场规模,仅为SBR总市场规模的0.06%。
根据高工锂电预测,至2020年我国锂电池总需求量达151.7Gwh,SBR粘结剂的需求量达1948吨,以不变价格推测的市场规模为4亿,年复合增长率高达30.87%。
粘结剂在SBR市场上的份额也提升至0.11%。
3、晶瑞股份在SBR粘结剂市场市占率达44%
SBR粘结剂在负极粘结剂市场上占比高达98%。
在SBR粘结剂市场上,国外产品多年占据市场主要地位,近年来国内产品逐渐替代进口产品。
日本的瑞翁集团是负极水性粘结剂的龙头企业,其技术和产品都走在行业前沿。
日本的A&L株式会社以及JSR株式会社也是行业发展极好的企业。
我国晶瑞股份公司近年来在负极粘结剂方面取得了快速发展,逐步实现了负极粘结剂的进口替代,目前在负极粘结剂的市占率已达44%,与瑞翁、A&L以及JSR共分国内负极粘结剂市场。
四、NMP:
最常用的溶剂
1、NMP—PVDF结剂的必备溶剂
NMP是PVDF粘结剂必不可少的辅助材料。
NMP是PVDF粘
结剂的溶剂,是N-甲基吡咯烷酮的英文缩写,一种无色透明液体,能与水、PVDF、正、负极材料等物质互溶,广泛运用于锂电池制备中。
制作电极片时,NMP作为溶剂,将粘结剂、正极活性物质、导电剂等各种电极所需物质融合在一起,使粘结剂与其他物质充分接触,均匀分布。
NMP作为溶剂,
其质量直接影响锂离子电池拉浆涂布质量,其价格近来稳定于1.48万~1.55万元/吨。
每Gwh电池需要1700吨NMP,成本占比为3%,市场规模为17亿元。
NMP作为溶剂用量较大,每Gwh锂电池需要NMP为1700吨,其用量接近正极用量,按照其价格为1.6万/吨计算,对应每Gwh需要NMP价值量为2700万元左右,占锂电池成本约为3%左右。
根据高工锂电报告,2016年我国锂电池总产量为67Gwh,对应锂电NMP需求总量为11万吨,市场总规模为17亿元。
NMP在其他领域的使用包括:
1、高分子行业,NMP作为对位芳纶缩聚反应溶剂存在,预计需求量为2.3万吨;
2、绝缘材料行业,NMP在绝缘材料行业中用于聚酰亚胺漆的反应和稀释溶剂,国内市场集中在华东和中西部,共有9家,NMP年需求约8000吨;
3、电子材料行业,NMP在电子材料上用于IC、PCB、LED、半导体清洗,以超纯电子化学品为主,目前国内产量较少,多为进口,年需求为2500吨左右‘
4、石油化工,如丁二烯抽提、异戊二烯萃取、合成气的脱硫、乙炔的回收、润滑油精制等,年需求量为2800吨。
2、CMC—SBR粘结剂的增稠剂
CMC是与SBR粘结剂配合使用的粘结剂增稠剂。
CMC羧甲基纤维素的英文缩写,是一种呈白色或微黄色的粉末、粒状或纤维状固体,具有增稠、分散、粘合等优良性能,广泛运用于锂电池行业。
CMC作为在极板集流体上进行涂布时浆化电极的活性物质,一般在干燥粘结剂以及浆化电极物质时使用。
CMC和SBR都具有黏性,CMC主要起分散作用,SBR主要起粘结作用,两者配合使用时,只需加入极少量的粘结剂,就能充分发挥粘结效果。
CMC价格高低不等,分散于43元~230元/kg。
CMC市场规模仅0.4亿元。
CMC根据负极材料、规格等需要调整,用量通常仅占负极材料的0.8%~1%,其成本仅为电池总成本的0.1%。
根据2017年锂电池总需求量对应的负极材料需求量,按照1%的用量比可推算出CMC的需求量为580吨,以7.2万元每吨的价格可知其市场规模为0.4亿。
五、相关公司梳理
1、蓝海黑石公司
北京蓝海黑石科技有限公司是一家专业从事新材料开发的高科技企业。
公司致力于环保型水性极粘结剂的研发与生产,产品广泛应用于新能源锂离子电池、高速铁路等领域。
公司专注于水性粘结剂的生产,其正极水性粘结剂的生产技术已走在行业前沿,得到了国际巨头瑞翁集团的关注,但目前正极水性粘结剂尚未用于新能源车动力锂电池。
公司目前基本独占正极市场上10%的水性粘结剂市场,未来在绿色环
保的大方向下,结合电池下游各领域广阔的发展前景,看好公司发展。
2、晶瑞股份
负极粘结剂SBR龙头。
晶瑞股份成立于2001年,是国内一流的专业从事微电子化学品产品研发、生产和销售的高薪技术企业。
主要生产四大类微电子化学品:
超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料和锂电池粘结剂。
锂电池粘结剂是公司第二大营收来源,占营业收入的比重为34.2%,2016年锂电池粘结剂收入为1.49亿元,占我国市场份额将近一半。
稀缺的锂电池粘结标的,市占率高达40%以上。
SBR是锂电池负极使用最为广泛的粘结剂,但是整个行业市场空间较小,仅为2-3亿元,晶瑞股份在这个行业市占率在40%以上,是其余为国外厂商,公司也是锂电粘结剂唯一的上市公司。
SBR还广泛的应用于轮胎橡胶等行业,锂电池使用的SBR仅占总需求不到1%。
超高纯试剂增长迅速,募投项目带来新增长。
近年公司超高纯试剂增长较快,2016年销售收入增长高达65%,产能利用率一直高达100%,超高纯试剂光伏用于半导体和光伏行业等多个,2016年总需求为58万吨,目前公司总产能为3.8万吨,2016年产量为3.8万吨,市占率仅6.6%,还有较大提升空间,随着募投项目2万吨产能逐步释放,将为公司带来新的增长点。
六、主要风险
1、电池粘结剂价格下滑幅度超预期
2017年补贴退坡20%以上,电池产业链价格面临较大压力,锂电池粘结剂有可能因此面临较大的价格压力,若锂电池粘结剂价格下滑幅度超预期,公司的毛利率和净利水平也将有所下滑。
2、新能源车销量不及预期
电动车销量拉动锂电池需求,进而拉动锂电辅材需求,电动车销量受政策及市场等多个因素影响,有较大的不确定性。
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