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1、電解液是鋰電關鍵材料之一
電解液為鋰電池“血液”電解液是鋰電池四大關鍵原材料之一,是電池中離子傳輸的載體,在正負極之間起到傳導鋰離子的作用,為鋰離子提供一個自由脫嵌的環境,對鋰電池的能量密度、比容量、工作溫度范圍、循環壽命、安全性能等均有重要影響。
電解液約占動力電池總成本的 10%-15%。按質量占比劃分,電解質鋰鹽占電解液的比例約 10%-15%,有機溶劑占比約 80%,添加劑占比約 5%-10%。
按成本占比劃分,一般而言,電解質鋰鹽占比約 45%,有機溶劑占比約 25%,添加劑占比約 20%,制造費用約 10%。具體的配比要依據下游動力電池廠商的需求來定制。
電解質鋰鹽
隨著新能源汽車產業對動力電池能量密度、安全性能等要求的不斷提升以及正極材料高鎳化發展的趨勢,需要更高性能的電解液與之相匹配。
在電解液三大組分中,溶劑的變化不大,提升性能的關鍵在于鋰鹽和添加劑。電解質鋰鹽決定了電解液的基本理化性能,是電解液成分中對鋰電池特性影響最重要的成分,電解質鋰鹽、添加劑,以及電解液的配方是電解液的核心技術所在。
根據性能要求不同,鋰鹽可以采用單一種類鋰鹽、混合鋰鹽或把另一種鋰鹽作為添加劑。動力電池電解液廠商主要通過探索新型電解質鋰鹽、添加劑或調整電解質鋰鹽、添加劑、溶劑的配比,從而使動力電池電解液具有更高的比能量、功率、安全性,以及更寬的工作溫度。 目前考慮到電池成本、安全性能等綜合因素,主流的電解質鋰鹽是六氟磷酸鋰(LiPF6)。
LiPF6 具有較高的電化學可靠性、室溫范圍工作要求以及產業化規模效應帶來的價格優勢。 新型電解質鋰鹽雙氟磺酰亞胺鋰鹽(LiFSI)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)等材料開 始應用于電解液的配置中,從而達到適應電池能量密度提升、進一步提高電池全方位電化學性能的目的。
LiFSI 與 LiPF6 相比,在熱穩定性能、電導率、循環壽命、低溫性能等有更優異的表現,可以顯著彌補六氟磷酸鋰的缺點,并能夠很好的契合三元正極高鎳化的趨勢。
長遠來看,LiFSI 既可代替六氟磷酸鋰作為新型鋰鹽使用,又可作為添加劑使用。由于其工藝復雜、良品率低,導致其成本高昂,目前主要用作電解液添加劑。
添加劑
電解液行業的中高端市場存在一定的技術壁壘,主要難點在于添加劑的研發,添加劑的技術壁壘較高。添加劑的不同配比對電解液的性能影響顯著。
由于不同電池廠商對于性能的需求有差異,電解液的定制化屬性在鋰電池組分中是最高的。不同的添加劑能大幅改變電解液的性能,電解液的定制需求往往通過改變添加劑配方來實現。
添加劑主要包括有成膜添加劑、高/低溫添加劑、阻燃添加劑和過充保護添加劑等種類。其中成膜添加劑是最重要的添加劑種類,它的配方是目前各大電解液和電池廠最為重視的商業核心之一,原因在于對 SEI 膜的優化,可以讓 SEI 膜更加致密、輕薄、具備良好的離子導電率,從而直接決定電池的循環壽命。
其他添加劑中,高/低溫添加劑可以保證在高低溫等不同環境下電解液的穩定性,對于熱帶地區或者低溫地區的汽車性能影響比較大;阻燃添加劑可以減小電池燃燒和爆炸的風險,更適用三元電池這種熱穩定性較差的電池;過充保護添加劑能保護正極,防止鋰電池過充時正極結構受到破壞,損害循環性和影響能量密度。
這幾類添加劑的配方各不相同,其差異化形成了目前電解液技術的核心所在。有機溶劑有機溶劑是電解液中的介質,目前有機溶劑一般指碳酸酯溶劑。
按其結構的不同,分為環狀碳酸脂類有機溶劑、鏈狀碳酸酯類有機溶劑和醚類有機溶劑。環狀碳酸酯類溶劑包括碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC);鏈狀碳酸酯類溶劑包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。一般情況下,鋰電池電解液溶劑是由這幾種碳酸酯混合配制,以應對客戶不同的電池需求。
2、全球新能源車市場共振向上,動力電池需求大增
2.1 全球新能源汽車滲透率將持續上升
發展新能源汽車是實現碳中和的重要路徑。中國政府于 2020 年 9 月宣布將提高國家自主貢獻力度,力爭于 2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和。
我國能源活動排放量占溫室氣體總排放量的八成以上,依次集中于發電、鋼鐵、建材和交通運輸等領域。其中交通運輸占能源活動中碳排放量的 13%,而公路交通占交通運輸領域碳排放的比重 接近 80%。
因此,發展新能源汽車以減少交通碳排放是實現“雙碳目標”的重要路徑,發展新能源汽車已成為全球汽車發展的主流趨勢,行業前景明朗。
中國新能源汽車產業進入加速發展新階段。
在國家促消費政策下,自 2020 年下半年以來,我國新能源汽車市場一直保持高速增長。2020 年中國新能源汽車銷量 136.7 萬輛,同比增長 10.9%,滲透率 5.4%,占據全球新能源汽車銷量的 41.3%。
2021 年 1-7 月新能源汽車銷量 147.81 萬輛,同比增長 204%,滲透率達 10%,較 2020 年明顯提升。顯示我國新能源汽車發展勢頭迅猛,新能源汽車產業正進入加速發展的新階段。
中國新能源汽車銷量 2015-2020 年的復合增速為 32.8%。
預計 2021 年中國新能源汽車銷量有望超過 240 萬輛,同比增長 70%以上,到 2025 年銷量有望達 750 萬輛,滲透率將達 25%,2020-2025 年復合增速為 40.6%。
碳排放約束和高額補貼促歐洲新能源汽車快速滲透。
一方面,歐洲大力推動碳排放目標,出臺了全球最嚴的碳排放標準,多國已出臺禁售燃油車時間表規劃,促使車企向電動化轉型。
2021 年 7 月,歐洲碳排新政再度加碼,要求到 2030 年將相比于當前 95g/km 的標準再度減少 55%至 42.75g/km,到 2035 年新車銷售 100%純電化,實現零排放。
另一方面,歐洲各國對新能源車購置給予了高額補貼。尤其是 2020 年受疫情沖擊后,為提 振經濟,歐盟提出綠色經濟復蘇計劃,加大對新能源汽車發展的鼓勵政策。汽車補貼優惠最高達 1 萬歐元,由此極大的提振了歐盟各國對于新能源汽車的消費。
2021 年 1-6 月,歐洲新能源汽車累計銷量約 102 萬輛,同比增長 184%,滲透率進一步提升至 16%。預計 2021 年歐洲新能源汽車銷量有望達 220 萬輛以上,同比增速 58%。
美國新能源政策環境趨好,成重要新增長極。
美國政府支持電動車產業發展。2021 年 5 月 18 日,美國公開宣講總投資規模達 1740 億美元的電動車刺激計劃。其中包括:1000 億美元的消費者補貼;幫助美國企業制造電池和電動車,推動從原材料到零部件的國產化;將 5 萬輛柴油公交車和 20%校車替換成電動車;聯邦采購 65 萬輛政府用電動車;推動未來公共汽車 100%電動化。
5 月 27 日,美國通過了《美國清潔能源法案》,提出新能源汽車補貼變更細則,其中取消了汽車廠商新能源汽車累計銷量 20 萬輛后補貼退坡的限制,更改為直到美國新能源汽車滲透率達到 50%后,退稅補貼政策才會在此后的 3 年內逐步取消,且補貼上限從 7500 美元提升至 1 萬美元。
2020 年美國電動車銷量 31.9 萬輛,滲透率從 2019 年的 1.9%提至 2020 年的 2.2%。2021 年 1-7 月美國電動車銷量 33.1 萬輛,滲透率提至 3.4%。
在新能源政策加碼的背 景下,預計美國電動車銷量有望超預期增長,2021 年銷量有望超 70 萬輛,同比增速超 100%。
美國最新規劃目標到 2030 年美國新能源車年銷量占比達 50%。全球新能源汽車滲透率將持續上升。2020 年全球新能源汽車銷量達 331.1 萬輛,同比增長 57.5%,滲透率 4.3%,2015-2020 年復合增速為 43.4%。
預計 2021 年全球新能源汽車銷量有望增長至 530 萬輛,同比增長約 60%;到 2025 年全球新能源汽車銷量有望達 1800 萬輛,整體滲透率上升至約 20%,2020-2025 年復合增速為 40.3%。
2.2 動力電池需求空間大
在全球新能源汽車銷量火爆的背后,對動力電池的需求也在爆發。2020 年和 2021 年 1-6 月全球動力電池裝車量分別為 137GWh 和 114.1GWh,分別同比增長 18%和 153.7%。
根據我們對 2021 年全球新能源汽車銷量有望達 530 萬輛的預測,假設汽車產銷比為 1,按每臺電動車平均帶電量 50KWh 測算,預計將帶動全球動力電池裝機量約 265GWh,同比增長 93%。
預計 2025 年全球新能源汽車銷量將達 1800 萬輛,測算得出動力電池裝車量約 900GWh,是 2020 年的 6.6 倍,2020-2025 年動力電池裝車量復合增速為 46%。
3、電解液行業“小而美”
3.1 動力電池電解液市場規模
2025 年有望達 500 億元電解液下游的主要應用領域包括動力電池、3C 電池和儲能電池。受益于 2015 年以來全球新能源汽車產業迅速發展,動力電池需求迅速增長,尤其是自 2020 年下半年以來,伴隨全球新能源汽車市場爆發式增長,帶動動力電池需求爆發,鋰電池電解液需求激增,2021H1 電解液產量和出貨量同比實現高速增長。
2015-2020 年中國電解液產量從 6.9 萬噸增至 24.43 萬噸,復合增速 28.8%;出貨量從 6.33 萬噸增至 23 萬噸,復合增速 29.4%。2021 年 1-6 月中國電解液產量 18.25 萬噸,同比增 長 115.4%;出貨量 20.1 萬噸,同比增長 152%。
按照動力電池電解液耗用量大約為 1200 噸/GWh,單噸電解液配比 0.12 噸六氟磷酸鋰,以此計算,對應 2021 年需電解液 31.8 萬噸,需六氟磷酸鋰 3.8 萬噸;2025 年需電解液 108 萬噸,需六氟磷酸鋰 13 萬噸。
3.2 電解液市場格局相對集中
電解液行業格局相對集中,CR5 的市場份額從 2019 年的 72%小幅上升至 2020 年的 74%。 天賜材料、新宙邦穩居前兩位,其中天賜材料的份額從 2019 年的 22%進一步提升至 2020 年的 29%,龍頭地位進一步鞏固。隨后是江蘇國泰和杉杉,2020 年江蘇國泰的市場份額追趕至第三位。
3.3 電解液產能擴張
電解液行業的投資成本較低,建設周期較短,因此進入門檻較低。由于上游原材料價格上漲,當前電解液行業的平均投資成本上升至約為 6-7 萬元/噸,建設周期通常在 1 年之內。 根據百川盈孚,國內電解液現有產能約有 65 萬噸,較 2020 年末增加 25%。
但由于核心原材料六氟磷酸鋰供應緊缺,電解液產能釋放受限,目前電解液企業整體的開工率僅為六成。天賜材料、新宙邦、國泰華榮的現有產能和擴張產能均位居前列。
4、產業鏈價格有繼續上行趨勢
4.1 6F 和電解液價格創新高
影響六氟磷酸鋰價格的主要因素在于供需面。由于目前產能不足,而下游新能源汽車產銷數據持續走高,六氟磷酸鋰市場需求旺盛,其供應缺口不斷拉大。
截至 2021 年 8 月 27 日,六氟磷酸鋰價格已從年初的 11 萬元/噸持續上漲至 42.5 萬元/噸,年內漲幅高達 286.4%。
電解液一般按照成本加成進行定價,六氟磷酸鋰成本占比最大。
因此,電解液價格波動與六氟磷酸鋰價格正相關。隨著下游新能源行業需求持續旺盛,同時上游 6F 供應緊張,成本持續上升,帶動電解液價格持續走高。
截至 2021 年 8 月 27 日,三元電池(圓柱/2.6A)和磷酸鐵鋰電池的電解液價格均為 9.5 萬元/噸,年內漲幅分別為 150%和 138%,電解液產業鏈成本傳導較為順暢。
4.2 6F 產能緊缺,后續價格有望進一步走高
六氟磷酸鋰生產要求高純度、高安全性和高環保要求,行業具有一定的進入門檻,當前投資成本接近 15 萬元/噸。國內六氟磷酸鋰的生產企業主要包括天賜材料、多氟多、新泰材料等。根據百川盈孚,目前國內六氟磷酸鋰產能約 6.6 萬噸。六氟磷酸鋰各生產企業產能利用率趨于飽和,在手訂單充足。
自 2021 年下半年以來,六氟磷酸鋰開始新一輪產能擴張,包括天賜材料、多氟多、永太科技、天際股份等均宣布擴大六氟磷酸鋰產能,其中龍頭企業天賜材料的擴產規模最大。
由于六氟磷酸鋰擴產周期較長,行業新增供給需要 1.5-2 年,短期來看不會明顯緩解目前產能緊張的供需格局。預計后續六氟磷酸鋰價格仍有進一步走高的可能,到明年上半年仍有望維持在高位。
隨著動力電池頭部企業產能持續爬升,電解液需求將不斷上行,當前電解液庫存維持低位。六氟磷酸鋰和添加劑等原料供應緊張趨勢尚未緩解,預計在成本支撐下電解液的價格仍將維持高位運行。
4.3 LiFSI 產能逐步放量
新型電解質鋰鹽 LiFSI 生產技術有較高的門檻,良品率低,成本高昂,制約了其快速產業 化。目前全球只有少數企業具備 LiFSI 大規模商業化的量產能力,主要生產企業包括國內的天賜材料、康鵬科技,以及海外的日本觸媒、韓國天寶等。
此外,國內已有包括新宙邦、永太科技等數家企業著手布局 LiFSI 項目,但截至 2020 年底多數尚未實現大規模量產。目前全球 LiFSI 現有產能超過 7000 噸,國內天賜材料、新宙邦等計劃擴產幅度領先,整體擬增加的產能接近 1.5 萬噸。
5、國內電解液龍頭企業快速發展
全球范圍內的電解液生產企業主要集中在中國、日本和韓國。
海外主要的電解液企業包括日本的三菱化學、宇部興產,韓國的 LG 化學、旭成化學等。國內主要的電解液企業包括天賜材料、新宙邦、國泰華榮、杉杉股份等。目前我國在電解液領域已實現自給自足,海外企業對國內企業不形成明顯優勢。
三菱化學:
日本三菱化學是一家綜合型公司,是日本最大的化學品生產商,銷售額在日 本化學行業中居于首位,在全球銷售額排名中亦位居前列。
公司從事六個業務分部:電子應用部門提供記錄材料、電子相關產品和信息材料等;設計材料部門提供功能性食品材料、電池材料、精密化學品、加工樹脂產品、復合材料、無機化學品和化學纖維等;醫療保健部門提供藥品、診斷產品和臨床檢查服務等;化工部門提供基本化學品、復合化學品、合成纖維原料和碳產品等;聚合物部門提供合成樹脂;其他分部從事工程、運輸和倉儲業務等。三菱化學的業務涉足領域多,產品廣泛。
2019 年主營業務收入構成如下:功能性產品占比約 30%,化學業務占比約 30%,工業氣體應用占比約 24%,醫療占比約 12%,其它產品占比約 5%。
日本本土銷售占比約 60%,亞、歐、美等海外銷售占比約 40%。公司在鋰電池材料領域的產品主要包括電解液、負極材料,及上游原料包括有機溶劑、聚丙烯、聚乙烯等。
公司擁有 20 年的電解液研發經驗,擁有獨特的添加劑研發技術,電解液可根據電池特性需求進行設計,目前的產品具有高功率、高安全性、耐高電壓、高持久性等特點。
天賜材料:
天賜材料自 2000 年以日化材料及特種化學品起家,2005 年進軍電解液市場,如今已經成長為國內電解液行業市場份額最大的龍頭企業,同時也是全球排名前列的電解液供應商,市場份額保持領先,近年來的一體化產業鏈布局優勢逐漸凸顯。
公司的主要產品包括鋰電池材料、日化材料及特種化學品,2021H1 鋰電池材料產品營收占比從前兩年的約 50%大幅上升至 85%。
在鋰電池材料領域,公司具有“碳酸鋰—六氟磷酸鋰—電解液”的縱向一體化產業鏈布局和“電解液—正極材料”的橫向業務布局,生產的鋰電池材料主要為鋰電池電解液和正極材料磷酸鐵鋰,均為鋰電池關鍵原材料。
同時,圍繞主要產品,還配套布局電解液和磷酸鐵鋰的關鍵原料生產能力,包括六氟磷酸鋰、新型電解質、添加劑、磷酸鐵和鋰輝石精礦等。通過全產業鏈布局控制原材料成本,具備縱向成本優勢。
此外,公司產能擴張規模最大,持續通過擴大主要原材料及產品的生產規模構建護城河。
在國際化經營布局方面,公司積極推動國際高端客戶的認證與合作,積極布局海外工廠,先后設立韓國實驗室、捷克天賜、美國天賜,為后續與國際客戶的深入交流打下堅實基礎。
新宙邦:
新宙邦是全球領先的電子化學品供應商,也是全球主要的電解液供應商之一,專業從事新型電子化學品及功能材料的研發、生產、銷售和服務,主要產品包括電池化學品、有機氟化學品、電容化學品、半導體化學品四大系列,2021H1 鋰電池電解液營收占比從前兩年的約 50%上升至約 70%。
其中電池化學品市場占有率穩居行業前三位。
公司的商業模式為“產品+解決方案”,依托公司的技術研發為客戶提供個性化解決方案,即大部分產品都是根據客戶要求進行定制化開發和生產。對于動力類鋰電池電解液,公司會根據客戶對產品、用途、性能的要求,自主開發或與客戶共同開發配方;
另外也有部分電池廠商會自行設計配方,再交由公司進行量產工藝開發。公司通過提升技術、專注高端添加劑的研發,擁有新型添加劑產品多達 300 多種,占據高端產品市場。
公司積極和海外高端客戶聯合研發,綁定客戶關系,歐洲波蘭生產基地正在建設,歐洲荷蘭生產基地處于前期籌建中。并且具有“電解液—溶劑—添加劑—鋰鹽”的橫向協同布局優勢。
從近三年的業績來看,三菱化學由于是集團化經營,業務涉足領域多,產品廣泛,整體營收規模顯著大于國內企業天賜材料和新宙邦。
但由于三菱化學的業務和產品結構復雜,此消彼長,近兩年整體收入規模呈小幅下滑趨勢。 天賜材料和新宙邦近三年的營收規模逐年攀升,年復合增速分別為 41%和 17%。
由于下游新能源汽車市場高度景氣,2021 年上半年兩家公司的營收均實現翻倍增長,增速分別達 132%和 114%。
三菱化學近三年業績連續大幅下滑,2020 年出現虧損。
目前公司處于中長期轉型過程中,意在通過提高高附加值產品的占比來提高公司的盈利能力和抗周期能力。過去三年天賜材料和新宙邦的歸母凈利潤年復合增速分別為 8%和 27%。
期間天賜材料的業績波動較大,原因在于天賜材料實施產業鏈一體化布局,若下游需求不及預期,容易造成上游原材料產能過剩而出現價格劇烈波動,業績波動更大。
2021 年上半年,下游新能源汽車市場高度景氣,拉動上游原材料 6F 的需求激增,帶動產業鏈價格持續大幅上行。天賜材料和新宙邦的業績均受益于下游需求旺盛而實現高速增長,其中因實現產業鏈一體化布局而擁有較強成本優勢的天賜材料的業績增幅大于新宙邦。
從盈利能力來看:
毛利率方面,三菱化學、天賜材料和新宙邦近三年的毛利率基本在 25%-35%之間。三菱化學的毛利率穩定在 28%左右,新宙邦的毛利率穩定在 35%左右,布局上游的天賜材料的毛利率相對波動較大,當下游需求不景氣而出現產能過剩情況下其毛利率相對較低,而 2020 年下半年以來下游需求顯著回升后其毛利率大幅提升,且在 2021 年上半年超越新宙邦。
凈利率方面:
近三年三菱化學的凈利率均為個位數且逐年下滑。天賜材料的凈利率波動較大,新宙邦的凈利率較為穩定。近兩年及最新一期,天賜材料的凈利率呈大幅回升態 勢,且在下游需求大幅拉升下,2021 年上半年盈利能力超越新宙邦。
6、報告總結
新能源汽車是實現碳中和的重要路徑,發展新能源汽車是全球共識。
中歐新能源汽車市場維持高增長,美國市場成為重要新增長極,全球新能源汽車市場共振向上,電動化率持續提升將帶動動力電池產業鏈維持高景氣。
我國汽車電動化產業鏈布局完善,基于產能、成本、技術和客戶優勢,將能充分享受全球汽車電動化紅利。
電解液是電池四大關鍵原材料之一,伴隨下游需求持續旺盛,同時上游原料供應緊張,量價齊升的態勢有望延續至年底。
產業鏈縱向一體化布局、具有規模效應和較強成本控制能力的天賜材料,重視技術創新、研發能力突出、專注高端市場的新宙邦,受益上游核心原料六氟磷酸鋰供需持續緊張的多氟多。
7、風險提示
新能源車產銷量不及預期;原材料價格大幅上漲;市場競爭加劇風險;新技術變革迭代風險;電動車安全性風險。
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報告原名:《供需緊俏,高景氣有望延續》
出品方/分析師:東莞證券 黃秀瑜
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