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动力电池与电气系统:新型添加剂LiFSI,电解液下一个制高点

1、LiFSI 介绍

什么是电解液锂盐?锂盐决定了电解液的基本理化性能,根据性能要求不同,锂盐可以采用单一种类锂盐、混合锂盐或把另一种锂盐作为添加剂。
六氟磷酸锂凭借其较高的电化学可靠性、室温范围工作要求,以及产业化规模效应带来的价格优势,是目前最主要的电解液锂盐。
LiFSI 等新型锂盐正在兴起。六氟本身也具有一些先天性缺陷,包括 1)对水分敏感、热稳定性差;2)最终产品含有氟化氢,影响高温下电池性能;3)在低温环境下,在电解液中易结晶,导致电导率下降。
随着动力电池高镍化、高电压化的趋势,LiFSI 正在成为众多电池和电解液企业的新选项,但由于 LiFSI 对铝箔产生腐蚀、成本较高,目前产业中一般将 LiFSI 作为添加剂加入电解液中。
LiFSI 工艺介绍。目前 LiFSI 工艺主要由 4 大类,其中氯磺酸为初始原料再经氟化和锂化反应的三步法、以硫酰氟为初始原料再经锂化的二步法,是大多数企业的主要选择。其工艺难点在于 1)氯离子的处理,氯离子含量过高会导致对铝箔的腐蚀,进而影响电池性能,因此对工艺中后处理的要求比较高;2)反应温度的控制,等等。

2、新型添加剂正在走向大规模应用

LiFSI 具备更优的高、低温性能和导电性。LiFSI 的分解温度高、热稳定性好、电导率高,添加到电解液中可以明显提高电池的常温循环、高温循环、倍率和低温性能。成本逐渐下降。随着 LiFSI 逐渐进入规模化应用,LiFSI 成本正在逐渐下降。据康鹏科技招股书和产业反馈,康鹏科技单位营业成本从 2016 年的 61.7 万元/吨下降至目前的20 万元/吨附近,含税出货价也从 2016 年的 97.9 万元/吨下降至当前的 40-45 万元/吨左右。
渗透率正在提升,目前主要作为添加剂应用。随着动力电池高镍化和高电压化的趋势出现,动力电池企业对于电池的高温性能、循环性能、导电性能均有很高的要求,LiFSI等新型添加剂开始逐渐上量。
根据产业反馈,此前全球头部电池企业的 LiFSI 添加比例在 0.5-2%之间,目前添加 LiFSI的主流配方已经提升至 2-10%。部分 HEV 电池产品由于需要高倍率放电,LiFSI 添加比例更高。
还有多种新型添加剂也在逐渐应用。除了 LiFSI 以外,DTD、二氟磷酸锂等新型添加剂也在研发和应用,相比传统 VC 等添加剂,其优势主要在容量保持、延长循环寿命的过程中控制阻抗增长、减少气体逸出、减少寄生热流等方面,可以提升电池的热稳定性、循环性能、低温性能等。
新型添加剂的广泛应用可能是行业趋势。结合业界反馈和特斯拉专利情况,DTD、二氟磷酸锂(LFO)等新型添加剂已经开始在特斯拉体系商业化应用,预计新型添加剂的广泛应用有望成为行业趋势。此外,DTD 在磷酸铁锂电池中也开始部分应用。

3、LiFSI 将显著提升电解液价值量,国内企业开始大规模布局

电解液价值量显著提升。根据 LiFSI 价格约 40 万/吨测算,在添加比例在 2%-10%时,电解液成本上涨约 0.7-3.5 万元/吨,若以目前电解液 4.6 万元/吨含税价估算,添加后电解液含税价格将达到 5.3-8.5 万元,增幅达 18-89%。
同时,电解液盈利能力快速提升。根据康鹏招股书和产业反馈,预计 LiFSI 满产状态下,单吨营业成本降至 17-20 万元/吨,按照 40 万元/吨的含税价测算,对应毛利率 49.2%、扣非净利率 29.2%。若添加比例在 2-6%,电解液单吨盈利有望提升 0.21-0.62 万元/吨。国内企业加速布局。目前国内 LiFSI 产能最大的企业为天赐材料,现有 2300 吨产能,根据公司定增公告,将新增 4000 吨产能。此外,康鹏科技、新宙邦、永太科技、奥克股份(参股江苏华一)等企业已有或正在建设千吨级别产能。

4、投资建议

LiFSI 为电解液溶质,凭借优秀的高、低温性能、导电性、热稳定性可以弥补六氟的部分性能缺陷,但由于成本较高、工艺较复杂,还未形成对六氟的替代。随着动力电池高镍化和高电压化,以及 LiFSI 成本持续下降,目前产业中开始将 LiFSI 作为添加剂加入电解液,以改善电池的常温循环、高温循环、倍率和低温性能。同时,随着 LiFSI 添加比例提升,预计电解液价值量将显著提升,LiFSI 在电解液中的成本占比也有望超过六氟。此外,随着六氟价格上涨,电解液价格也已经上调,具备六氟、LiFSI 自产能力的电解液企业盈利能力优势将进一步放大。
继续推荐新宙邦(联合化工),关注奥克股份(参股江苏华一,化工行业)、永太科技(化工行业)、天际股份(联合家电)、多氟多(联合化工)。

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