六氟磷酸锂LiPF6市场研究报告Word下载.docx
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同时六氟磷酸锂的生产条件苛刻、工艺难度极大、是典型的高技术难度、高污染、高危险的“三高型”精细化工产品。
因此六氟磷酸锂项目通常不仅建设周期长,初始投资大,获得环保审批的周期也相对较长。
六氟磷酸锂产品纯度和湿含量等主要取决于原材料无水氟化氢和氟化锂产品纯度。
若选择在合成工艺中除去痕量杂质,其方法复杂且极为困难,成本也高。
一般只有使用高纯度的氟化锂和无水氟化氢原料,六氟磷酸锂产品的质量才有保证。
多氟多现采用的原料氟化锂和无水氟化氢均为自产,原料要求氟化锂产品控制单个金属杂质离子质量分数小于5×
10-6,单个非金属杂质离子质量分数小于2×
10-5;
无水氟化氢产品主含量质量分数达到99.995%以上,单个非金属杂质离子质量分数小于5×
10-5。
1.2、六氟磷酸锂价格已见底回升,成本有支撑
由于六氟磷酸锂要求纯度高、游离酸与水分低,由于产品本身极易吸潮分解,因此生产难度极大,对原料及设备要求苛刻,属于典型的高科技、高生产难度的技术产品。
六氟磷酸锂的高技术门槛决定了在全球范围内具备规模化生产六氟磷酸锂能力的企业较少,以前的核心技术主要掌握在日本企业手中,日本的Stella、森田化学和关东电化曾一度占据全球六氟磷酸锂产能一半以上。
当时六氟磷酸锂的价格在60万元/吨以上。
从2010年开始,高纯晶体六氟磷酸锂技术被攻克并实现产业化后,打破了国外的技术封锁和市场垄断,进入国内电解液企业的供应链,促使六氟磷酸锂价格逐渐走低,2012年价格为25万元/吨。
2013年后,六氟磷酸锂出现产能过剩现象,至2014年底价格达到最低点8.4万元/吨,跌破日韩企业成本价,森田日本本土工厂停产,关东电化和日本Stella大幅减产。
此后,受益于国内新能源汽车产销两旺,与动力电池有关的材料价格均大幅上扬。
作为锂电池电解液原料的六氟磷酸锂,价格自2015年下半年起开始快速上涨,仅几个月的时间就涨至40万元/吨。
进入2016年,随着国内六氟磷酸锂企业扩产,六氟磷酸锂价格相对趋稳。
2017-2018年随着新产能释放,六氟磷酸锂价格出现较大程度的下降,最低时跌至低于9万元/吨。
2018年底,受主要原材料氢氟酸涨价,同时部分六氟磷酸锂企业开工率不足,市场供给紧张的影响,六氟磷酸锂价格已探底回升。
图表1:
六氟磷酸锂价格走势(万元/吨)
六氟磷酸锂成本主要由碳酸锂(氟化锂)和无水氟化氢价格驱动。
六氟磷酸锂生产成本主要由直接材料、直接人工和制造费用等构成。
直接材料包含五氯化磷、氟化锂、无水氟化氢、氮气等;
直接人工主要是生产工人工资支出;
制造费用包含折旧、修理费、机物料消耗、水电费等。
其中氟化锂和氢氟酸成本占比较高,两者合计成本占比近7成,氟化锂由碳酸锂制备。
根据我们测算,在现有价格条件下,我国六氟磷酸锂生产成本基本控制在7.5万元/吨左右。
2017年是六氟磷酸锂的产能释放高峰,价格出现大幅下跌,最低时已达到中小企业的盈亏平衡线,在现有原材料价格下,我国六氟磷酸锂生产成本基本控制在7.5万元/吨左右,对于现有10-11万元/吨价格,毛利率仅为11%-18%,单吨毛利在1.15-2万元/吨。
降低成本的途径主要有:
(1)降低原材料成本受市场制约较大,可通过提高元素利用率以降低原材料单耗。
(2)构建垂直一体化体系,上游原材料自产以降低成本。
(3)降低制造费用、直接人工,只有进行连续稳定生产和设备持续优化,提高现有装置产能利用率,降低直接人工、耗电、折旧和修理费用。
图表2:
六氟磷酸锂成本拆分
1.3、需求:
2018-2020年全球六氟磷酸锂需求复合增速32%
六氟磷酸锂主要用于锂电池电解液的锂盐,其需求与锂电池需求密切相关。
动力电池是锂电池需求增长的主要驱动力。
根据EVTank数据,2017年全球锂电池的出货量达到143.5Gwh,其中动力锂电池的出货量达到58.1Gwh,储能锂电池出货量达到11.0Gwh,其他传统领域锂电池出货量达到74.4Gwh。
到2020年动力锂电池占比有望超60%。
全球新能源汽车市场:
2017年告别0-1阶段,2018年开启1-10新阶段。
2017年全球新能源汽车渗透率首次超过1%。
按照产业发展的规律,一般情况下,当产品渗透率超过1%,意味着市场导入期结束,并将迎来快速发展的成长期。
2014-2017年,动力电池的年复合增速达到80%;
同期,传统消费类电池的复合增速仅有7%,锂电池行业的新增需求动力由消费电池逐步转向动力电池驱动。
国外传统汽车巨头发力新能源汽车,特斯拉“鲶鱼效应”逐步发酵,全球市场有望大规模放量。
传统汽车巨头凭借成熟的供应链体系、稳定的销售渠道以及品牌优势,将会推动全球新能源汽车渗透率提升。
多家汽车巨头提出2025年新能源汽车销量占比达到15%-25%,凭借传统汽车巨头的号召力,新能源汽车认可度将大大提升,届时全球新能源汽车市场将步入千万辆级别,整个产业链规模效应尽显,从而加快新能源汽车成本的下降以及渗透率进一步提升。
我国是全球最大的新能源汽车市场,也是增长最快的市场,是推动全球新能源车市增长的主要动力。
2017年,我国新能源汽车渗透率已达到2.69%,2018年渗450透率超4%。
这一数据提升的背后,显示出汽车产业新旧动能的加速转换和中国汽车工业的加速转型,汽车电动化趋势日趋明朗。
我们预计2018-2020年全球新能源汽车产量分别为219.5、304.4和428.0万辆。
图表3:
全球新能源汽车产量(万辆)
图表4:
全球锂电池需求量(GWh)
锂电池需求快速提升带动电解液需求持续成长。
我们预计到2020年,全球锂电总需求量为326GWh,其中动力锂电池需求有望达到222GWh。
锂离子电池需求快速提升带动电解液出货量持续成长。
我们预计2018-2020年全球锂电池对应电解液需求量分别为24.64、32.00和42.91万吨,2018-2020年复合增速达到32%;
其中汽车动力锂电池电解液需求分别为12.80、19.17和28.81万吨。
随着电解液需求快速增长,我们预计2018-2020年全球六氟磷酸锂需求分别为3.08、4.00和5.36万吨,2018-2020年复合增速达到32%。
图表5:
全球锂电池电解液需求量(万吨)
图表6:
全球六氟磷酸锂需求量(万吨)
1.4、供给:
产能集中释放的影响正逐渐被消化,净出口量快速增长
截止2018年底,全球主要企业六氟磷酸锂产能达到5.88万吨,根据统计到2019年底产能有望达到超7万吨。
如果考虑投产时间、爬坡期、产能利用率不足以及检修等原因,且部分产能以自用为主,综合多方面原因产能并不能完全转化为产量释放。
图表7:
全球六氟磷酸锂产能统计
(1)需求存在季节性差异
六氟磷酸锂需求存在季节性差异,需求量较大的三四季度有可能会导致结构性的供应紧张。
新能源汽车行业销量有很明显的季节性,带动动力电池装机量呈现“前低后高”。
如果设有过渡期,则过渡期前1-2个月会有比较明显的放量,比如2018年4、5月装机量有明显提升。
一般下半年,尤其是Q4受补贴退坡预期影响存在大规模抢装。
受动力电池装机量影响,电解液出货量也存在“前低后高”,考虑从电解液备货到电池计入装机量需要2-3个月时间,各季度电解液出货量季节性相对电池装机量较为平滑。
电解液出货量的季度性差异会带来六氟磷酸锂需求的季度性差异,在需求量较大的三四季度有可能会导致结构性的供应紧张。
图表8:
我国动力电池月度装机量(GWh)
图表9:
我国动力电解液季度出货量(吨)
(2)扩产热情降低,产能集中释放的影响正逐渐被消化
受价格下跌影响,除少数龙头企业外,六氟磷酸锂扩产热情降低,产能集中释放影响在减少。
2017年是六氟磷酸锂的产能释放高峰,价格出现大幅下跌,最低时已达到中小企业的盈亏平衡线,根据前面对六氟磷酸锂成本的分析,在现有原材料价格下,我国六氟磷酸锂生产成本基本控制在7.5万元/吨左右,对于现有10-11万元/吨价格下,毛利率仅为11%-18%,单吨毛利在1.15-2万元/吨。
由于六氟磷酸锂满产折旧占比6%以上,对于中小企业,一旦开工率不足,将会明显侵蚀已经很微薄的毛利。
2017年以来六氟磷酸锂企业扩产热情有所降低,部分企业已调整了新增产能的投放计划,总体上有所缩减或延后,产能集中释放的影响正逐渐被消化。
国内六氟磷酸锂企业可分为三类,传统资深派(以多氟多、必康股份为代表)、新进跨界派(以天际股份、宏源药业、永太科技为代表)、产业链延伸派(电解液企业天赐材料、杉杉股份;
国内锂电池溶剂龙头石大胜华)。
未来一段时期,高端相对紧缺、低端过剩仍然是市场主要矛盾,具备技术优势和成本优势的企业有望持续受益。
图表10:
国内六氟磷酸锂企业分类
(3)净出口量快速增长,国外产量逐步转移到国内
2018年以来,六氟磷酸锂出口数量快速攀升,进口数量逐步减少,出口-进口量(净出口量)快速增长,国外产量逐步转移到国内。
2018年,我国六氟磷酸锂进口总量为1058吨,同比下降45%;
六氟磷酸锂出口总量为3053吨,同比增长超300%。
我国六氟磷酸锂技术逐渐成熟,产能、产量逐渐增加,并且国内六氟磷酸锂价格较高点已大幅下降,从而导致六氟磷酸锂进口量减少、出口量增加,出口量-进口量快速增长。
随着国内六氟磷酸锂产能的释放,预计未来六氟磷酸锂进口量或将逐渐下降。
2018年六氟磷酸锂出口量-进口量在2000吨左右,占全球需求量的6%,相当于这6%的产量由国外转移至国内。
2019年1月六氟磷酸锂出口量-进口量为315吨,保守假设2019年月均出口量-进口量为315吨,则2019年有3780吨六氟磷酸锂由国外转移至国内生产。
图表11:
六氟磷酸锂出口量快速攀升,进口量逐步减少
图表12:
2018年出口-进口量快速增长
1.5、打破国外垄断,技术持续进步,成为进口替代龙头
打破国外垄断,开创晶体六氟磷酸锂国产化新纪元。
2010年以前,关东电化、SUTERAKEMIFA和森田化学等日本企业是全球六氟磷酸锂主要生产厂家,日本企业为确保其垄断地位,对六氟磷酸锂生产技术和市场严密封锁。
公司于2006年组织成立了六氟磷酸锂研究小组,分别于2008、2009、2012年进行小试、中试到建厂,将自主研发的晶体六氟磷酸锂专利成功应用于工业化生产,开发了利用工业级碳酸锂、无水氟化氢、三氯化磷法制备六氟磷酸锂,打破了国外垄断,开创了晶体六氟磷酸锂国产化的新纪元。
由于六氟磷酸锂热稳定性不好、又极易与水反应,一般六氟磷酸锂产品制备时要在无水氟化氢、低烷基醚、腈和吡啶等非水溶剂中进行。
制备六氟磷酸锂的方法主要有4种,气固反应法、离子交换法、氟化氢溶剂法和有机溶剂法,形成较大规模产业化的主要有氟化氢溶剂法和有机溶剂法。
氟化氢溶剂法,主要以不同锂源或磷源作为原料,氟化氢液体作为溶剂,通过系列反应制得固体六氟磷酸锂。
优点是由于五氟化磷与氟化锂都易溶于氟化氢中,可以在液相中发生均相反应,使整个反应易于进行和控制。
缺点是:
(1)结晶不易控制;
(2)残留HF对电池材料有腐蚀,从而影响电池电性能;
(3)对设备材质及防腐措施以及生产的安全措施要求均高,加大了资金投入;
(4)该工艺为深冷工艺,能耗大,生产成本高。
有机溶剂法是采用制造锂离子电池电解液的有机溶剂如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)为溶剂,添加催化剂或增溶剂制备液态六氟磷酸锂;
或将制备六氟磷酸锂所需原料溶解在溶解性和分散性比较好的有机溶剂中进行反应,此类有机溶剂可选择无水乙腈、碳酸酯类、乙二醇二甲醚、无水乙醚、吡啶、四氢呋喃中的一种或多种。
该工艺直接生产以六氟磷酸锂为锂盐的电解液,只适合制备液体六氟磷酸锂,不适合制备晶体六氟磷酸锂。
图表13:
氟化氢溶剂法工艺流程
图表14:
有机溶剂法工艺流程
从我国公开的六氟磷酸锂生产工艺来看,氟化氢溶剂法占80%以上,产品为晶体状。
从国内外产业化规模生产来看,氟化氢溶剂法也是主要工艺。
图表15:
森田化工氟化氢溶剂法制备6F工艺流程图
图表16:
多氟多氟化氢溶剂法制备6F工艺流程图
多氟多公司采用的双反应釜氟化氢溶剂法制六氟磷酸锂技术,原料利用率提高30%,成本降低20%,生产效率提高10%。
公司采用的工艺技术路线为:
将五氯化磷与无水氢氟酸在-20至-30℃反应制取五氟化磷,加入氟化锂在特制的双反应釜中循环反应,经过过滤干燥制得高纯六氟磷酸锂。
采用此种工艺路线五氟化磷、氟化锂反应充分,六氟磷酸锂产品纯度高。
国内外采用的单反应釜工艺存在原料利用率低、生产成本高的缺点,公司采用“双反应釜氟化氢溶剂法”来制取六氟磷酸锂可实现连续循环反应,提高了中间产物五氟化磷的利用率,原料利用率提高30%左右,成本降低20%左右,实现了“零排放”。
公司采用真空过滤干燥一体化,将过滤及干燥在同一体系中完成,和国内外其它同类技术的过滤和烘干为两个工段相比,缩短了工艺流程,提高生产效率10%,有效地避免了外部环境对产品质量的影响,提高了产品质量,间接地降低了生产成本。
六氟磷酸锂工艺技术领先,高纯晶体六氟磷酸锂关键技术开发与产业化获得了2017年度国家科技进步二等奖。
截至2017年底,公司六氟磷酸锂工艺方法已申报了多项专利技术,其中发明专利22项,实用新型专利10项;
授权专利20项,授权发明专利16项。
此外,公司自主研发的双反应釜氟化氢溶剂法制备技术、动态结晶技术、利用高通量设备合成等一系列核心技术,可以有效地提高原料利用率、降低生产成本、提高质量稳定性、减少污染排放,帮助产品质量达到世界水准,在国内处于领先地位。
公司高纯晶体六氟磷酸锂关键技术开发与产业化获得了2017年度国家科技进步二等奖。
公司六氟磷酸锂产品指标明显高于国内行业标准,部分指标领先国外产品。
对于不溶物、水分、游离酸、硫酸盐、氯化物等关键指标,公司的产品优于国外产品和行业标准;
但在某些金属杂质离子方面,公司产品略差于国外企业,这主要是因为公司现有的设备材质还不能配套满足现有的高端产品的生产,后期公司还需要结合设备材质厂家进行材质优化或升级换代。
图表17:
六氟磷酸锂行业标准、多氟多产品、国外某企业产品对比
1.6、垂直一体化产业链,拥有成本优势
目前公司具有6000吨高纯晶体六氟磷酸锂的生产能力。
通过定增新建1万吨产能,到2019底有望达到1万吨,产能建设完毕后有望达到1.6万吨。
根据前面分析,降低成本的途径主要有:
(3)降低制造费用、直接人工,只有进行连续稳定生产和设备持续优化,提高现有装置产能利用率,才可降低直接人工、电耗、折旧和修理费用。
六氟磷酸锂垂直一体化产业链,产能利用率高,具备成本优势。
在降低成本途径中,公司具备萤石—高纯氢氟酸—氟化锂—六氟磷酸锂垂直一体化产业链,拥有全产业链的原材料优势,成本要低于同行平均成本;
公司实际产量长期位于国内第一,自2016年以来公司六氟磷酸锂的产能利用率保持高位,基本保持满产满销,公司能够进行连续稳定生产和设备持续优化,依托规模优势降低直接人工和制造费用。
图表18:
公司六氟磷酸锂产能利用率140%
公司六氟磷酸锂客户结构优秀,全球市占率第一。
公司六氟磷酸锂的国内客户主要有比亚迪、杉杉股份、新宙邦等,海外客户主要有三菱、三井、宇部、LG等,国内市占率约35%,国际市占率约20%。
2、传统氟化盐龙头地位稳固,电子氢氟酸切入半导体级
2.1、传统氟化盐行业第一,龙头地位稳固
目前,国际上均采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法进行电解铝生产,氟化盐是电解铝生产过程中不可或缺的重要原料。
冰晶石(Na3AlF6)、氟化铝等氟化盐作为助熔剂能够有效降低物质的熔点。
铝电解时,氧化铝的熔点很高(2050℃),若存在于冰晶石制造的电解液中,氧化铝的熔点可降至960℃左右。
作为助熔剂的冰晶石在较长时期内无可替代,其主要用于铝电解的启动阶段,制造电解液;
铝电解正常生产运行时,温度较高(960℃),造成电解液挥发损失,需添加氟化铝以调整电解液的分子比,从而降低电解温度,增加导电性能,有利于氧化铝的电解和降低电解过程中的能源消耗。
两者用量占铝用氟化盐产品的95%以上。
图表19:
铝电解过程示意图
图表20:
2010年至今铝价走势
冰晶石(Na3AlF6),主要用作铝电解的助熔剂,也用作橡胶、砂轮的耐磨填充剂、陶瓷和玻璃制造的助熔剂等。
冰晶石主要分为高分子比冰晶石和普通冰晶石。
其中高分子比冰晶石能够延长电解槽的使用寿命,可使电解质水平平稳、收缩较慢、分子比变化平缓等优点,有利于电解质成分的稳定保持;
阴极吸钠均匀,有利于延长电解槽寿命;
电解温度合理、变化小,易于控制;
挥发损失少,能有效的改善现场作业条件;
可大量节约氟化钠或纯碱用量,降低电解铝生产成本。
氟化铝(AlF3),主要用作铝电解的助熔剂,可降低电解温度,增强导电性能,调整电解质分子比,有利于氧化铝的电解和降低电解过程中的能源消耗。
氟化铝还可用作酒精生产中副发酵作用的抑制剂、非铁金属的熔剂、陶瓷釉和搪瓷的助熔剂等。
氟化铝分为无水氟化铝、干法氟化铝和湿法氟化铝。
目前湿法氟化铝已被国家明令禁止生产。
无水氟化铝生产工艺先进,产品具有主含量高、杂质含量低、容重大的特点,在电解铝生产过程中,能够有效地调整电解质分子比,降低挥发物的损失,最大限度地减少环境污染,提高节能减排效果,是氟化铝的升级换代产品和发展方向。
2.2、氟化盐与萤石关联性较大,氟化盐受益萤石景气向上
氟化盐上游原材料占比最大的是萤石。
萤石也称作氟石,氟化钙的结晶体,是工业上氟元素的主要来源,是世界上二十几种重要的非金属矿物原料之一,下游应用广泛,例如氟是制冷剂行业不可或缺的重要元素,在传统领域,萤石具有降低难熔物质熔点的能力,因此作为助溶剂而应用于钢铁冶炼、铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼,在新兴领域,萤石广泛用于新能源、新材料中。
萤石产品具体划分为酸级精粉、冶金级精粉、高品位矿,应用于化学工业、冶金工业及建筑建材等领域,各下游需求占比分别约为53%、32%、13%。
在酸级萤石粉中,制冷剂占据其需求的70%以上,是目前最大的萤石需求领域。
制冷剂产品主要应用于家用空调、汽车空调、冰箱、冷库以及工商制冷领域,受技术升级及环保要求提高,全球制冷剂正在更新换代,从而带动萤石需求,根据Chemours公司预测,全球制冷剂市场规模将从2016年54亿美元提高至2025年的88亿美元,复合增速5.57%。
总体而言,近年来国内氟化工产业发展迅速,对萤石需求稳定增长。
图表21:
萤石产品分类及对应用途
图表22:
萤石下游消费结构
全球查明的萤石资源矿物储量约2.7亿吨,其中中国、南非、墨西哥、蒙古储量位居世界前四位,其萤石总可开采量占全球50%。
全球萤石产量约600万吨,2000-2011年产量处于稳步增长阶段,2011年至今全球产量逐步下降。
按国家看,中国的萤石产量从2001年的245万吨到2011年最高450万吨,在2011年国家出台相关整改行业的文件后,我国萤石产量又逐步降低到2018年的350万吨。
但20年来中国产量占全球比重却整体处于上升趋势,已经从2001年54%提高至2018年63%,目前是全球最大萤石生产国。
图表23:
2000-2017E全球萤石产量(万吨)及增速
图表24:
2017年全球萤石产量分布(分国别)-15%
国内萤石行业“散、小、乱”,环保与监管双管齐下,国内萤石供给急剧收缩。
国内萤石矿山超1000座,大多数是小型矿山,规模较大且在行业内具有较大影响力的萤石采选企业仅几家,集中分布在浙江、江西、内蒙古、湖南等萤石资源大省,且以民营企业为主。
在内蒙地区,萤石资源丰富但小矿企偷采严重,导致资源浪费、环境破坏等问题,2010年以来,国家陆续出台相关政策规范萤石行业生产,萤石产量整体呈下降态势。
图表25:
2000~2018年国内萤石产量(万吨,左)及增速(右)
作为萤石下游的重要产品,氢氟酸伴随萤石价格走强出现较大程度的上涨。
2012年至2016年间,氟化工行业整体行情低迷,萤石价格处在1500元/吨左右的低位。
2017年后,受益于萤石开采规范化、环保督查趋严,国内部分萤石厂家部分停工或直接停产,导致萤石装置开工率严重不足,市场供需矛盾凸显,萤石价格中枢整体上移。
由于北方冬天温度低,内蒙为主的萤石企业冬天基本处于停产状态,因此萤石季节性特征明显,价格波动性较大。
作为萤石下游的重要产品,氢氟酸伴随原材料价格走强而大幅上涨。
图表26:
97%萤石湿粉价格走势(元/吨)
图表27:
氢氟酸价格走势(元/吨)1000
受上游原材料氢氟酸上涨影响,有效拉动氟化铝价格,2017年以来氟化铝开启上升通道,目前价格处于高位震荡,约1.1万元/吨。
2018年公司氟化铝产销量达23万吨,毛利率在30%以上。
冰晶石主要用于电解铝启动阶段和停产检修后复产阶段,由于电解铝新增产能有限,冰晶石整体需求比较平稳,2018年以来价格比较稳定,目前价格在6400-7000元/吨。
2018年公司冰晶石产销量在3
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