锂电材料系列深度报告（一）：电解液洗牌告一段落，行业景气上行.pdf

本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 电解液洗牌告一段落，行业景气上行 证券研究报告 所属部门 制造业团队 报告类别 行业深度 所属行业 汽车/新能源 行业评级 增持评级 报告时间 2020/2/27 分析师 黄博 证书编号： S1100519090001 021-68595119 huangbocczq 联系人 张天楠 证书编号：S1100118060014 021-68595116 zhangtiannancczq 川财研究所 北京 西城区平安里西大街 28 号 中海国际中心 15 楼， 100034 上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大 厦 11 楼，200120 深圳 福田区福华一路 6 号免税商 务大厦 30 层，518000 成都 中国（四川）自由贸易试验 区成都市高新区交子大道 177 号中海国际中心B 座 17 楼，610041 锂电材料系列深度报告（一） 行业洗牌告一段落，电解液回归化工品属性。经历2015-2016 年量价齐升 阶段以及 2016-2018 年产能过剩、价格战激烈的阶段之后，电解液及六氟磷 酸锂逐步回归化工属性。其生产工艺和制备流程并不复杂，然而安全和环保 是行业较为重要的门槛。在我国，具备前期生产经验、上下游整合能力、行业 地位稳固的企业才能在竞争中胜出，不断扩大规模优势，强者恒强。 动力市场空间广阔，电解液需求将持续增长。2019年末，工信部发布新 能源汽车产业发展规划（2021-2035） 征求意见稿，明确到 2025 年，新能源 汽车新车销量占比达 25%左右。根据测算，2025 年新能源汽车销量有望达到 725.5 万辆，CAGR超过 30%，增速可观，动力电池装机量及锂电材料消耗量增 速可期，电解液需求将持续增长。 磷酸铁锂电池重获青睐， 电解液迎来新机遇。 在补贴退坡时代， 成本较低、 安全性佳、循环寿命长的铁锂电池的性价比凸显，随着 CTP 技术应用、刀片 电池技术成熟，铁锂电池有望摆脱低能量密度的短板，在乘用车领域的渗透 率将显著回升。铁锂电池对电解液的需求量较三元电池提升了约 30%（400吨 /GWh） ，若 2020 年之后磷酸铁锂电池的渗透率如期大幅提升，电解液的市场 需求将大幅高于预期水平。同时，铁锂电池渗透率的提升也将增加溶剂的使 用量 20%30%，因此将大幅拉动溶剂的市场需求，溶剂有望迎来爆发式增长。 横向纵向深化布局，产品差异化提升企业竞争力。产品同质化难以获得超 额收益， 头部企业通过对产业链的横向或纵向整合， 获得成本和技术优势， 提 升产品差异化水平。天赐材料拥有碳酸锂-电解质-电解液的纵向一体化的生 产线，具备成本方面的优势；新宙邦具有电解液-有机溶剂-添加剂-电解质的 横向协同优势， 不断开发优质添加剂，丰富产品结构， 有助于公司拓展高端市 场； 多氟多具有 HF-电解质的纵向产业链， 成本可控； 石大胜华也向下游渗透， 形成溶剂-电解液的协同产业链。 投资建议 受益全球新能源汽车的快速推广、国内发展规划的定调，电解液市场需求有望 持续向好；磷酸铁锂电池重新获得国内乘用车市场的青睐，将进一步扩大市场 对电解液（包括六氟磷酸锂和电池溶剂）的需求，行业景气度有望持续走高。 规模效应、产业链延伸布局、深度绑定优质客户已成为电解液头部企业进一步 扩大领先优势的三大手段，我们看好具备这三大优势的行业领跑企业。 相关标的：新宙邦、天赐材料、江苏国泰、杉杉股份、多氟多、石大胜华。 风险提示：政策风险、重大安全事故风险、新能源汽车销量不及预期。 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 2/26 正文目录 一、锂电核心材料，性能保障 . 4 1.1 锂电池核心，正负极的桥梁 . 4 1.2 成分复杂，功能多样 . 5 1.2.1 溶质 . 5 1.2.2 溶剂 . 6 1.2.3 添加剂 . 7 1.3 制备体系要求苛刻，安全环保是核心 . 8 二、行业格局日益明朗，头部企业竞争优势突出 . 10 2.1 电解液是锂电池四大核心主材之一 . 10 2.1.1 中游 . 10 2.1.2 上游 . 11 2.1.3 下游 . 12 2.2 行业集中度持续提升，头部企业强者恒强 . 14 2.3 行业趋势与发展战略 . 16 2.3.1 回归化工品属性，头部企业释放规模效应 . 16 2.3.2 横向纵向深化布局，产品差异化提升竞争力 . 17 2.3.3 绑定核心客户，共享行业高成长红利 . 18 三、行业看点：需求持续增长无疑，铁锂电池带来新机遇 . 19 3.1 动力市场空间广阔，电解液需求有望持续增长. 19 3.2 铁锂路线重获重视，电解液需求或迎爆发 . 21 四、投资建议 . 22 风险提示 . 25 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 3/26 图表目录 图 1： 锂电池及电解液工作原理 . 4 图 2： 电解液成分 . 5 图 3： 溶质及对应参数 . 6 图 4： 常见溶剂及对应参数 . 6 图 5： SEI 的形成 . 7 图 6： 六氟磷酸锂的制备流程 . 9 图 7： 电解液制备流程 . 9 图 8： 国内电解液出货量快速增长 . 10 图 9： 电解液原材料成本拆分 . 11 图 10： 电解液与六氟磷酸锂价格走势 . 11 图 11： 六氟磷酸锂产能统计. 12 图 12： 锂电池应用领域（2018 年） . 12 图 13： 电解液细分市场出货量统计 . 13 图 14： 电解液细分市场占比统计 . 13 图 15： 国产动力电解液出货量占比持续提升 . 13 图 16： 国产消费电解液出货量占比逐年下滑 . 13 图 17： 电解液市场 2018 年 CR6 市场集中度 . 14 图 18： 电解液市场 2019 年 CR6 市场集中度 . 14 图 19： 2017 年我国电解液市场出货量份额情况 . 14 图 20： 2018 年我国电解液市场出货量份额情况 . 14 图 21： 主流电解液上市公司财务数据对比 . 15 图 22： 行业主要上市公司销售费用率对比 . 15 图 23： 行业主要上市公司毛利率对比 . 15 图 24： 行业主要上市公司 ROA 对比 . 16 图 25： 行业主要上市公司 ROE 对比 . 16 图 26： 国内主流电解液企业产能及规划 . 16 图 27： 海外主流电解液企业产能及规划 . 17 图 28： 天赐材料产业链布局. 17 图 29： 新宙邦产业链布局 . 18 图 30： 多氟多产业链布局 . 18 图 31： 石大胜华产业链布局. 18 图 32： 电解液企业与主流锂电池厂商的配套情况 . 19 图 33： 全球动力电池需求高增长 . 19 图 34： 国内新能源汽车产量短期承压 . 19 图 35： 2020-2025 年我国新能源汽车销量预测 . 20 图 36： EV 乘用车领域铁锂电池渗透率及预测 . 21 图 37： 电解液相关标的一览. 22 图 38： 锂电产业链标的年初至今涨幅及估值情况 . 24 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 4/26 一、锂电核心材料，性能保障 1.1锂电池核心，正负极的桥梁 锂电池是伟大的发明，化学类储能中的佼佼者。锂电池是一种电化学的储能装 置，其应用历史源远流长，早期锂电池使用金属锂作为负极，但由于充电过程 易形成枝晶，安全性难以保障，因此初期的锂电池以一次电池为主。在 1990 年，索尼成功将石墨作为负极应用之后，可多次充放电的锂离子电池正式商用 化。在化学类储能电池中，锂电池拥有最优秀的综合性能，包括能量密度、功 率密度、循环寿命及安全性等。现阶段的锂电池已经成熟供应电子产品、电动 工具、交通工具、储能等领域。 锂电池四大主材之一，电解液用离子连通正负极。锂离子电池工作原理是将电 能转化为化学能储备在电极中，在需要的时候可以重新以电能释放。核心材料 主要有正极、负极、电解液和隔膜，其中电解液对综合性能的影响最大。电解 液作为锂离子的载体，在充放电的过程中，完成锂离子的传输，因此需要具备 极大的离子导电率及极小的电子导电率。 图 1： 锂电池及电解液工作原理 资料来源：Chem. Rev.，川财证券研究所 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 5/26 1.2成分复杂，功能多样 电解液是溶质、溶剂和添加剂的混合液体。电解液的作用是在充放电过程中承 载锂离子，因此需要有锂离子载体、分散介质、性能优化剂，分别为溶质、溶 剂、添加剂。 图 2： 电解液成分 资料来源：公司公告，川财证券研究所 1.2.1溶质 六氟磷酸锂脱颖而出，综合性能最佳。溶质是锂离子的载体，需要尽量满足 五大标准：1、在溶剂中能够完全溶解并电离；2、电离后阳离子为锂离子， 阴离子必须呈现电学稳定；3、阴离子需要在体系中化学稳定；4、阴阳离子 与其他组件不产生反应； 5、 阴离子无毒， 对环境友好。 由于锂离子半径极小， 所形成的化合物 LiX拥有较高介电常数，难以溶解在非水的有机溶剂里，因 此选择范围相对较小，只有 LiMXn(M 代表 B/As/P/Sb, n 只能为 4 或者 6)的 复合化合物才能满足需求。历史上，筛选的溶质有几种，但是因为各类原因 大部分已经淘汰：LiClO4 化学活性太高，易于溶剂发生反应；LiAsF6 由于金 属的特殊性与毒性，未进行商业化使用；LiBF4由于其较低的离子导电率，在后 期受到弃用； LiTf 与 Lilm类物质由于化学稳定性和导电率原因并未真正应用。 LiPF6 是早在 1960 年提出的物质，其单一性能并非最优，然而综合五项要求，六氟磷酸 锂成为最终商业化并且大规模使用的溶质，同时在未来有限的时间内，依旧没有看 到有足够竞争力的替代物质，因为锂离子的极化特性，可替代的物质本就是寥寥无 几的。 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 6/26 图 3： 溶质及对应参数 资料来源：Chem. Rev.，川财证券研究所 1.2.2溶剂 混合溶剂改善性能，链式和环式碳酸酯为主。溶剂是电解液中的介质，需要满 足五大要求：1、较高的介电常数（） ，有能力溶剂足够浓度的锂盐溶质；2、 以液体的形式存在，意味着低粘性（） ；3、与电池内个部件界面呈现化学 稳定；4、凝固点（Tm）和熔点（Tb）区间相对较宽，稳定以液态形式存在;5、 具备安全性、无毒性、且环境友好。有机溶剂能够满足以上标准的种类聊聊无 几，碳酸酯类是最佳选择，能够达到综合性能的最优。环式与链式碳酸酯混合 使用能够改善体系的溶解能力与工作温度，常用的环式溶剂包括 PC/EC，链式 溶剂包括 DMC/DEC/EMC 等，展望未来 510 年，基础溶剂也相对稳定，暂未有 足够竞争力的替代产品。 图 4： 常见溶剂及对应参数 资料来源：Chem. Rev.，川财证券研究所 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 7/26 1.2.3 添加剂 添加剂作为补充，定向优化各类性能。溶剂和溶质构成了电解液的主体，能够 达到体系要求的综合性能，但在各项性能上并未达到最优，因此添加剂尤为重 要。添加剂可以定向改善性能，能够适应不同类型电池的不同要求，例如北方 对低温性能有更严厉要求；储能对循环寿命的需求更强烈；电动工具对功率的 要求更加突出。 因此基于各类电池的不同特点， 以及电池对能量、 功率、 循环、 安全的持续追求，添加剂的意义不可小视。添加剂根据用途通常分为五类:1、 改善成膜质量（SEI）； 2、抑止过充风险；3、改善高低温性能；4、酸性物质中 和剂；5、抑制燃烧（阻燃剂） 。 成膜剂：SEI 直接决定循环寿命，大部分的添加剂都基于此项性能作为优化目 标。SEI的形成是由于负极电位超出有机溶剂自身安全电势的范围，负极、电 解液、锂离子三者必然产生的化学反应，形成一层保护膜防止持续而剧烈的副 反应，优秀的 SEI是致密、轻薄且具备良好离子导电率的一层膜壮物质，因此 添加剂的选择尤其重要， 其配方已经成为各大电解液和电池厂最为重视的商业 核心。在通常实践中，VC、CC、丁二酰亚胺等性能相对更优。 图 5： SEI的形成 资料来源：Chem. Rev.，川财证券研究所 过充保护剂：不同于成膜添加剂，过充保护添加剂着眼于保护正极。当锂电池 发生过充时，正极材料的晶体结构将会受到破坏，让锂离子充放变得不可逆， 损害了循环，严重时还将在负极形成锂枝晶，让体系暴露在短路的风险中，因 此过充保护添加剂对绝大多数锂电池类型而言必不可少。 具有各种替代基团的 苯类物质是现阶段通常采用的物质。 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 8/26 高低温性能改善剂：锂电池的正常工作温度在 25 摄氏度左右，然而相对于消 费应用主要发生在室内，新能源车通常在室外，既需要适应北方寒冷的冬季气 候，同时还要适应在大功率放电下的过热环境，因此根据不同的应用场景，着 眼高温和低温性能的改善剂也必不可少。 中和剂：六氟磷酸锂由于其在极端情况下或者有水分存在的环境中，易发生分 解，形成强酸 HF，将会对电极和 SEI 形成较大破坏，影响综合性能，因此为 防止该情况产生，具有碱性基团的有机物质成为中和剂的最佳选择。 阻燃剂：极端情况减小电池燃烧和爆炸的风险。由于电解液体系以有机溶剂为 主，在热失控的情况下，具备可燃物、燃点和氧气的三大因素，在极端条件下 有燃烧和爆炸的风险。 过往具有瑕疵的锂电池引爆手机或者汽车的案例不在少 数，因此降低燃烧风险和剧烈程度的添加剂同样至关重要。 1.3制备体系要求苛刻，安全环保是核心 六氟磷酸锂作为溶质，是电解液的核心成分。六氟磷酸锂的商业化的历程已经 超过 20 年，是锂离子电池材料中附加值最高的部分之一。六氟磷酸锂与有机 溶剂 （含添加剂） 用量比例大约为1:7， 其成本约占整个电解液生产成本的50%， 六氟磷酸锂的技术研发水平、生产供应能力、价格水平等在很大程度上影响着 锂离子电池行业的发展规模和利润水平。 过往制备核心技术主要掌握在日本企业手中， 近十年我国锂电池产业获得长足 发展，材料国产化之路进程迅速，不仅完全自给自足，同时具备质量和成本的 优势，已经进入海外主流供应链，其中的佼佼者有多氟多、天赐材料、九九久 等企业。 虽然六氟磷酸锂具备溶质所要求的综合性能， 但其毒性与危险等级依然是非常 高的，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。目前的主流制备方法是基于 LiF与 PF5在 HF介质中的合成。 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 9/26 图 6： 六氟磷酸锂的制备流程 资料来源：公司公告，川财证券研究所 电解液的制备涉及到有机溶剂的处理，溶质要求低湿度环境，水分的摄入会到 时电解质的分解，进而产生强酸腐蚀性物质 HF，对人员和环境造成威胁。因 此安全与环保是电解液生产的核心门槛，同时配方也直接影响到电池的性能， 是各大产商主攻的方向。 图 7： 电解液制备流程 资料来源：公司公告，川财证券研究所 川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 10/26 二、行业格局日益明朗，头部企业竞争优势突出 2.1电解液是锂电池四大核心主材之一 电解液是锂电池四大材料之一， 配方与添加剂的开发与应用是决定电解液产品 差异化的核心要素，发展初期具备一定的技术壁垒，但随着产业化的推进、产 品逐渐同质化，竞争愈发激烈，产业逐步回归供需决定的化工属性。电解液的 直接下游是锂电池，随着补贴的退坡，产业链利润受到大幅压缩，产业进入阵 痛与洗牌期，头部企业集中度高，在产业链中议价能力逐步增强。电解液价格 受上游原材料影响较大，因此主流电解液企业大多通过布局上游环节，平抑原 料价格波动，以此提升行业地位和竞争优势。2019 年以来，六氟磷酸锂价格 企稳带动电解液价格企稳，行业有效产能开工回暖；受益于终端下游新能源汽 车迅速发展、 5G浪潮来袭， 电解液市场需求量有望继续保持较快速度的增长。 2.1.1中游 行业快速发展，电解液出货量高速增长。我国电解液出货量由 2014年的 4.25 万吨快速增长至 2019年的 18.3 万吨，CAGR高达 33.91%，增速迅猛。随着 各国新能源汽车政策加码，节能减排期限接近，新能源汽车渗透率将会快速提 升，叠加特斯拉国产化等因素推动，预计 2020 年电解液出货量仍将保持高速 增长。 图 8： 国内电解液出货量快速增长 资料来源：GGII，川财证券研究所 4.25 6.33 8.54 11 14 18.3 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 国产电解液出货量（万吨） 同比增速（%）川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 11/26 2.1.2上游 六氟磷酸锂占成本比重较高，直接影响电解液价格。电解液一般是由高纯度的 有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂等主要材料在一定的条件下，按照某一 特定的比例配置而成。电解质是最核心的组成部分，约占电解液原材料成本的 60%，有机溶剂约占 30%，添加剂约占 10%。因为六氟磷酸锂（LiPF6）在电 解液总成本中占比较高，因此电解液价格主要受六氟磷酸锂（LiPF6）价格影 响，历史上电解液价格走势和六氟磷酸锂（LiPF6）价格走势基本同步。 图 9： 电解液原材料成本拆分 图 10： 电解液与六氟磷酸锂价格走势 资料来源：wind，中国产业信息网，川财证券研究所 资料来源：wind，中国产业信息网，川财证券研究所 国内六氟磷酸锂产业化始于 2008 年，随着技术成熟与进步以及下游电解液需 求急剧扩张， 行业产能规模极具扩张， 2016 年六氟磷酸锂价格达到阶段峰值， 新进入企业的数量也达到高峰期。2019 年全球六氟磷酸锂产能超过 7 万吨， 市场呈现供过于求的格局，但产能扩张并未停止，依然有多家企业积极进入该 领域，行业竞争将会愈发激烈。 60% 30% 10% 电解质 有机溶剂 添加剂川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 12/26 图 11： 六氟磷酸锂产能统计 资料来源：GGII，公司公告，川财证券研究所；单位：吨 2.1.3下游 动力市场增速迅猛、前景广阔，数码受益 5G浪潮，储能方兴未艾。从国内电 解液细分市场出货量来看，在 2014-2018 年期间，动力电解液从 1.65 万吨增 长至 10.26 万吨，复合增长率达 58%；数码电解液从 2.2 万吨增长至 6.17 万 吨，复合增长率为 29%；目前储能电解液市场相对较小，处于萌芽期，由 0.4 万吨增长至 0.91 万吨。从国内电解液细分市场占比来看，动力电解液占比从 2014年的 39%提升至 2018年的 59%； 数码电解液占比从 52%下降至 46%； 储能电解液占比下降 4 个百分点至 5%。 图 12： 锂电池应用领域（2018 年） 资料来源：中国产业信息网，川财证券研究所 公司 2014 2015 2016 2017 2018 2019E 多氟多 2200 2200 3000 6000 6000 10000 天赐材料 300 2000 2000 4000 14000 14000 森田化学（中国） 3000 3200 3500 5000 5000 10000 九九久 2000 2000 4000 4000 5000 5000 新泰材料 1080 1080 5160 8160 8160 石大胜华 1000 2000 2000 永太科技 1500 3000 3000 湖北宏源 600 1000 1000 5000 江西石磊 600 600 汕头金光 500 500 天津金牛 700 1000 1000 1000 1000 1000 杉杉股份 2000 2000 国内合计 8200 11480 15180 28660 48260 61260 关东电化 1400 2100 5400 5400 中央硝子 100 100 500 500 韩国厚成 500 2000 2000 2000 日本Stella 2000 2000 2150 2150 蔚山化学 500 500 海外合计 4000 6200 10550 10550 全球合计 8200 11480 19180 34860 58810 71810 38.76% 25.39% 11.86% 5.86% 1.77% 16.36% 新能源汽车 手机 PC 储能 电动自行车 其他川财证券研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 13/26 图 13： 电解液细分市场出货量统计 图 14： 电解液细分市场占比统计 资料来源：中国产业信息网，川财证券研究所；单位：万吨 资料来源：中国产业信息网，川财证券研究所 动力市场：新能源汽车销量直接影响新能源汽车用动力电池的装机量，从而影 响动力电解液市场需求。近年来，新能源汽车发展迅猛，迅速渗透入传统汽车 市场，带动新能源汽车用动力电池装机量迅速提升。尽管目前在补贴退坡、降 成本诉求提升背景下，我国动力电池增速略显颓势。但长期来看，下游新能源 汽车行业发展依旧向好，伴随特斯拉国产化降低新能源汽车成本，动力电解液 市场前景广阔，年增速有望保持较高水平。 消费市场： PC 需求疲软，5G 引领手机需求。智能手机引领了 2012-2017 年 国内手机市场的爆发式增长，2018 年后手机市场进入下行周期，结束了高增 长，2018 年国内手机产量 17.98 亿部，同比下降 4.1%。受移动互联的冲击， 近年 PC需求较为惨淡， 2013 年以来， 全球 PC 出货量连续六年负增长， 2018 年全球 PC 出货量 2.58 亿台，同比下降 0.57%，下降趋势有所减缓。展望未 来，PC 需求有望触底，同时 5G 落地之后有望引领新一波的手机换机热潮， 手机厂商积极备货，给消费级锂电池的需求带来增量。 图 15： 国产动力电解液出货量占比持续提升 图 16： 国产消费电解液出货量占比逐年下滑 资料来源：中国产业信息网，川财证券研究所 资料来源：中国产业信息网，川财证券研究所 1.65 3.26 4.06 5.93 10.26 35% 40% 45% 50% 55% 60% 0 2 4 6 8 10 12 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 国产动力电解液出货量（万吨） 占比（%） 2.2 2.65 4.03 4.66 6.17 30