LiFSI双氟磺酰亚胺锂市场研究报告.docx
《LiFSI双氟磺酰亚胺锂市场研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LiFSI双氟磺酰亚胺锂市场研究报告.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
LiFSI双氟磺酰亚胺锂市场研究报告
2018年LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）市场研究报告
目录
前言1
一、需求持续增长，传统锂盐供给仍将紧张2
1、受益新能源汽车产业发展，六氟磷酸锂需求持续增长2
2、受制产能扩张速度，年底前锂盐持续紧张3
3、供给扩产加速，但形成有效供给需要时间5
二、新型溶质开始产业化7
1、目前锂电池电解液所面临的问题7
2、什么是LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）11
3、LiFSI的性能及比较优势13
三、新型溶质应用现状及展望16
1、LiFSI当前行业发展现状16
2、LiFSI有望在固态电池领域大显身手17
3、LiFSI市场空间测算20
四、LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）相关企业分析20
1、天赐材料20
2、长园集团22
3、天际股份23
4、其他企业23
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）2
图表2：
六氟磷酸锂需求量测算3
图表3：
六氟磷酸锂现货价格走势4
图表4：
上市公司关于六氟磷酸锂的投建信息5
图表5：
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9
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12
图表13：
LiFSI与LiPF6分子式比较12
图表14：
LiFSI生产工艺示意13
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14
图表17：
相比LIPF6，LiFSI遇水有更好的稳定性14
图表18：
LiFSI关键性能优势对下游应用的改变15
图表19：
LiFSI离产业化应用需要解决的问题17
图表20：
中国汽车动力电池技术路线图18
图表21：
固态锂电池发展趋势18
图表22：
固态电池应用带来的产品体验提升19
图表23：
LiFSI市场空间测算20
图表24：
天赐材料募资投建项目21
图表25：
天赐材料新型锂盐投资说明21
图表26：
江苏华盛2015年经营情况22
图表27：
江苏华盛新型锂盐产品22
图表28：
天际股份融资方案23
图表29：
新能源行业历史PEBand23
图表30：
新能源行业历史PBBand24
前言
预计传统电解液溶质六氟磷酸锂下半年供给仍将吃紧，产品价格有望维持在相对高位。
国内参与者扩产加速，但由于工艺的特殊性与复杂性，真正形成有效产能还需要时间。
电池材料的进步是提升电池性能最关键的因素之一，作为四大关键材料之一的电解液，承载电池导电性能，同时在电池的安全性、循环性等多方面扮演重要角色，因此电解液及关键溶质的技术进步，将会显著提升电池性能。
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。
一、需求持续增长，传统锂盐供给仍将紧张
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：
六氟磷酸锂需求量测算
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：
六氟磷酸锂现货价格走势
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。
据我们的统计和公司调研，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，所以我们与价格将维持当前的高位。
图表5：
六氟磷酸锂主要生产企业及产能规模
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。
二、新型溶质开始产业化
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：
Ø电池高低温性能波动很大，带来车辆使用的不便
我们参考《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，我们在实际应用中发现，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。
Ø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。
由于电池制备过程中水分无法完全避免，而六氟磷酸锂与水极易发生反应，所以电池最终的性能，就与电池制备过程中水分的控制有直接关系，这对电池生产企业的生产管理能力提出较高要求。
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）
图表10：
水分对电池内阻的影响
图表11：
水分对电池寿命的影响
2、什么是LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）
目前在学术界，LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）已经不是新鲜物，而且国内外电池生产企业及电解液生产企业对其性能研究也已有数年。
相比于其他实验室阶段的新型溶质或者电解液添加剂，LiFSI离产业化已经非常近，其优秀的性能表现已经被越来越多的下游企业所认可，其未来应用的场景是，在现有的液态电解液系统中与六氟磷酸锂一起作为混合型溶质进行使用。
而在未来固态电池领域，LiFSI有望会有更大比例的使用。
图表12：
LiFSI介绍
图表13：
LiFSI与LiPF6分子式比较
目前全球LiFSI的开发和应用还处于早期阶段，各个生产企业都在尝试性的寻找和优化LiFSI的生产工艺，所以目前市场中没有一个相对成熟的技术路线可供参考，我们参考某行业论坛交流中展示的LiFSI化学反应流程情况如下：
图表14：
LiFSI生产工艺示意
3、LiFSI的性能及比较优势
目前产业化的电池材料选择，是一种对多样性能进行综合评判的折中选择。
锂离子电池早期电解液溶质开发过程中，虽然六氟磷酸锂在多项性能比较中与同时代的其他溶质并不很具有绝对优势，但是就是凭借其较显著的综合性能而被接受产业化用于锂离子电解液中。
基于这样的理由选择六氟磷酸锂，也为后来的新材料开发去逐步配合并尝试替代六氟磷酸锂在电解液中溶质的角色，提供可能。
图表15：
早期锂电池电解液溶质的比较与选择
在现有的锂电池电解液新材料开发过程中，LIFSI离产业化最近。
首先，LiFSI环境友好，且安全性能良好，所以具备产业化生产的基本条件。
同时，LiFSI相比于传统电解液溶质LiPF6（六氟磷酸锂），其最大的优势在于稳定性高，低温性能优异，电导率高。
目前设想将LiFSI与LiPF6等混合使用。
根据行业技术网站日经技术在线的报道：
“电解质中添加LiFSI后，可提高离子导电率及电池充放电特性。
比如，反复充放电300次后，1.2MLiPF6的情况下放电容量保持率会降至约60％，而在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI后，保持率可超过80％。
另外，添加LiFSI还可有效提高低温下的放电负荷特性以及高温保存后的容量保持率，同时还有抑制膨胀的效果。
如果将30℃下充满电（4.2V）并在80℃下放臵1周后的、使用1.2MLiPF6的电池单元的厚度变化设定为100，那么在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI时便会降至60。
”
图表16：
LiFSI与LiPF6的性能比较
图表17：
相比LIPF6，LiFSI遇水有更好的稳定性
所以我们可以有这样的应用场景：
LiFSI商用化应用使其性能优势发挥，可以显著显著的降低电池在高低温环境下性能存在的波动，同时其不易与水发生反应，所以更好的安全性和稳定性。
另外，LiFSI良好的导电性，可以提高电芯的倍率放电能力。
这些性能在新能源汽车动力电池领域，将会有重要的意义。
图表18：
LiFSI关键性能优势对下游应用的改变
在LiFSI被开发之前，也还有别曾被广泛测试，有的材料因为该溶质在材料稳定性比六氟磷酸锂有明显优势，特别是在高低温性能稳定性方面。
但是性能存在缺陷，例如的电导新能源弱于六氟磷酸锂，存在对电池正极集流体铝箔的腐蚀无法解决等。
随着LiFSI生产工艺提升及产品性能逐步被测试和验证，LiFSI产业化应用的趋势也变得越来越清晰。
三、新型溶质应用现状及展望
1、LiFSI当前行业发展现状
据日经技术在线报道，LiFSI最早于2012年亮相，日本触媒在东京有明国际会展中心举行的“第三届国际充电电池展”上展出了该电解质，并确立了该电解质的工业制造方法。
目前全球也只有日本触媒对LiFSI进行产业化生产，由于工艺技术路线的原因，年产能200~300吨，市场售价在1500~2000人民币元/kg。
参考当前应用案例，100公斤电解液中，六氟磷酸锂的使用量为13公斤左右，而LiFSI的添加量如果达到3公斤以上，就会出现显著电池性能改善，随着LiFSI使用量的增加，电池性能将会越来越明显。
我们通过对公开资料的整理发现，目前LiFSI已经被行业中大部分企业进行过性能测试，特别是行业排名靠前的企业，如松下、LG、三星、索尼，以及日本的主流电解液生产商，如宇部化学、中央硝子等，同时其年使用量也处于趋势性上上升阶段。
受制于LiFSI可采购的产能限制，部分企业可以的月采购量3~5吨，同时相较于LiPF6，LiFSI的价格非常昂贵，所以LiFSI主要使用于对新能源要求高，而且价格相对敏感度较低的高端领域。
在当前的电池体系下，LiFSI的生产壁垒远远高于应用壁垒。
所以目前影响LiFSI产业化应用的制约因素，主要两点：
1.工艺壁垒较高，能够产业化生产的企业少，所以下游市场可采购的量非常有限。
2.价格昂贵，单只电芯如果使用LiFSI，电解液成本增加增加近20%。
图表19：
LiFSI离产业化应用需要解决的问题
2、LiFSI有望在固态电池领域大显身手
参考国家对新能源汽车动力电池的技术路线图，不断降低电池成本、提到电池能量密度（在保证安全性的情况下），是动力电池发展的未来必然趋势。
很明显，现有的电池体系在性能上存在天花板，所以未来会不断有新的电池体系研发、测试和应用。
图表20：
中国汽车动力电池技术路线图
图表21：
固态锂电池发展趋势
基于对电池性能提升的考虑，全固态电池一直是学术界和产业界积极努力的方向。
固态电池对现有的电池体系进行洗心革面式的变化，特别是在电池的能量密度、电池安全性等方面改进明显。
另一方面，由于固态电池在电池结构设计方面可以大幅改善正负极材料的能量密度，所以未来可以把电池厚度越做越薄，这在当前对能量密度追求加剧的新能源汽车、数码电子产品领域，会有广阔的发展前景。
而在固态电池电解液体系的变化，可能会降低其导电性。
所以LiFSI的应用可以改善固态电解液的导电性能，并且LiFSI良好的高低温定性和安全性，可以提升电池系统的安全稳定性。
图表22：
固态电池应用带来的产品体验提升
3、LiFSI市场空间测算
在现有的锂电池体系下，LiFSI将随着销售价格和产品供应量，越来越多的被应用。
通过调研下游企业测算数据反馈，如果当LiFSI的市场售价降至40~50万，其应用将具有显著的经济价值，所以随着国内LiFSI产业化进度加大，我们预计LiFSI在2020年将形成年产值百亿级别的规模。
图表23：
LiFSI市场空间测算
四、LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）相关企业分析
1、天赐材料
当期，天赐材料已经具备2000吨晶体六氟磷酸锂生产能力，同时6000吨液态六氟磷酸锂（折合为2000吨晶体六氟磷酸锂）产能预计2016年三季度投产。
考虑到原有生产线产能利用率和新生产线的产能逐步释放，2016年全年预计能够完成2000吨左右六氟磷酸锂产量规模。
另外，公司也通过募投项目在九江新建2000吨晶体六氟磷酸锂，按照公司项目规划，该条生产线预计与2017年2季度左右投产。
另一方面，天赐材料作为率先将LiFSI列为产业化目标的公司，公司在2016年4月制定的非公开增发方案中，公司拟投资2亿建设新型锂盐，其中，准备与2017年投建2000吨LiFSI产能，预期投建周期11个月。
图表24：
天赐材料募资投建项目
图表25：
天赐材料新型锂盐投资说明
目前，天赐材料已经启动300T/年的LiFSI中试线建设，预计2016年10月投产。
天赐材料本年度LiFSI产能的达产及客户开拓，将对公司未来在该市场的开拓，已经公司存量产业进行客户结构优化等，带来非常积极的影响。
2、长园集团
长园集团控股的江苏华盛，是全球领先的锂离子电池电解液添加剂生产商。
公司成立于1997年，业务遍及东南亚和欧洲北美，覆盖全球90%以上的目标客户，是全球最大的VC和FEC的供应商，产品应用于全球超过50%带有锂电池的终端产品。
图表26：
江苏华盛2015年经营情况
在江苏华盛的产品介绍中，公司已经开发出多类型的新型电解液添加剂，其中LiFSI也具备小规模生产能力。
图表27：
江苏华盛新型锂盐产品
3、天际股份
据天际股份2016年6月30日公告，公司拟以27亿收购江苏新泰材料100%股权。
新泰材料是国内已经产业化生产六氟磷酸锂的企业，当前年产能1080吨。
参考新泰材料公开资料，公司也正在计划新建六氟磷酸锂产能6000吨。
图表28：
天际股份融资方案
根据本次增发方案，新泰材料未来三年的业绩承诺为2016年18,700万元、2017年为24,000万元、2018年为24,800万元，累计承诺净利润为67,500万元
4、其他企业
多氟多：
当前多氟多六氟磷酸锂产能3000吨，在建产能3000吨。
将受益于六氟磷酸锂行业的周期性机会。
新宙邦：
国内锂电池电解液龙头企业，在电解液添加剂的开发和应用方面具有领先行业的技术优势。
与此同时，公司与国内外多家六氟磷酸锂生产企业建立长期合作关系，凭借长单优势，可购买到比其他竞争对手价格更有优势的六氟磷酸锂产品。
图表29：
新能源行业历史PEBand
图表30：
新能源行业历史PBBand
升级会员 