化工PVDF行业研究：锂电光伏双轮驱动，一体化厂商大有可为
（报告出品方/作者：方正证券，申建国）
1 PVDF：用途多样的高分子氟聚合物
PVDF：高分子含氟共聚物，广泛应用于多个下游场景
聚偏二氟乙烯（PVDF）是指偏氟乙烯（VDF）的均聚物或VDF与少量含氟乙烯基单体的共聚物，含氟量60%左右，是一种重要的半结晶 高分子材料，兼具含氟树脂及通用树脂的优点。在含氟树脂产品中，PVDF产量仅次于聚四氟乙烯（PTFE）。由于氟原子极化率更低、电 负性更强、氧化能力强且C-F键能较高，因此PVDF具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高和电击穿强度大等多种优良特性。
PVDF主要应用场景为涂料、注塑、光伏背板膜、锂电和水处理膜，近年来随着锂电需求端旺盛，作为正极粘结剂的电池级PVDF市场需求 增长迅速，预计2020年需求占比已提升至20%。在锂电领域，PVDF主要用作正极粘结剂和隔膜涂覆材料。
VDF可作为粘结剂用于正极
锂电池用粘结剂主要分为油溶性和水基粘结剂两大类，PVDF作为油溶性粘结剂之一在锂电领域应用广泛，其将电极活性材料、导电剂和 电极集流体相互连接，发挥多种作用：1）分散和增稠：保证关键活性材料在极片表面均匀分布；2）稳定结构：主要通过分子间作用力将 集流体和导电活性物质稳定连接，保持极片机械完整性；3）促进传输：可改善电极表面和电解质界面的润湿性，从而促进锂离子的传输。
PVDF粘合剂的性能和用量对锂电池的电化学性能有较大影响，通常高粘结性可提高电池循环寿命，而影响其粘结性的主要因素为分子量 和结晶度：1）分子量越小，粘结性越小，分子量过高则不利于活性物质的分散，易形成凝胶；2）结晶度高使分子间作用力增强，粘结效 果更好，但高结晶性同时不利于离子运输，电池充放电过程中极化增加，电池内阻升高。
电池级PVDF性能较普通PVDF更高
虽然PVDF粘结剂添加量较少，但将直接影响电池的循环性能、快速充放能力与电池内阻。 与普通PVDF相比，电池级PVDF性能要求较高：1）一致性：在实际工业生产过程中易发生副反应导致分子量分布不均，分子量过小会使 产品性能不稳定，分子量过大会导致PVDF溶胀，性能难以完全发挥，因此锂电PVDF对一致性要求高；2）粘结力：需要在少量添加下提 供足够的粘结强度，才能防止活性物质从集流体上脱落，或在电池装配过程中劣化，所以需要较高分子量，约100-120万；3）纯度：电 池运行中的杂质会干扰电化学反应，从而影响电池寿命；4）柔韧性：粘结剂具有较好的柔韧性是保证活性物质在体积变化过程中不脱落 的重要条件。（报告来源：未来智库）
PVDF早期由海外公司垄断，目前部分领域已实现国产化
国内PVDF研究进程较海外延迟，20世纪70年代开始研发PVDF树脂，90年代中期开始中试生产。到2005年，国内PVDF市场需求量约为 3000吨，但国内生产仅能满足10%需求，且主要用于涂料，PVDF市场总体进口依赖度极高。目前，国内PVDF在涂料、注塑等主要应用领域已完成国产化，锂电级PVDF仍在突破中。
2 PVDF 产业链与制造工艺概览
R142b是生产PVDF的主要原料
R142b用途可分为制冷剂和氟树脂原料。1）ODS配额：作为制冷剂用途，R142b属于ODS(消耗臭氧层物质)，生产和外售受到国家管控， 每年产量不得超过当年配额（其中内用生产配额产品仅限中国境内销售），国家出于环保要求，每年ODS配额逐年下调；2）外售商品量：作为PVDF等化工生产原料，原有142b产能仍可以作为PVDF生产原料对外销售，但新建项目产能只可作为PVDF一体化配套，不可外售。R142b总生产配额由ODS配额+外售商品量（PVDF原料）组成，其中ODS配额也可以作为PVDF原料外售。
制备VDF技术路线多样，国内一般采用R142b脱HCl法
PVDF主要由VDF单体聚合而成，目前制备VDF路径主要有以下五种：1)R142b脱HCl制VDF，其中R142b可由三种方式得到：①乙炔合成 R152a后氯化得到、②甲级氯仿CCl3CH3与HF反应得到、③偏氯乙烯（VDC）CCl2CH2与HF反应得到。2)R152a脱氢制VDF；3)VDC直 接氟化合成VDF；4)R143a脱HF制备VDF；5)R132b脱氯制备VDF。国内一般采用R142b脱HCl方法制备VDF，各公司对应工艺和专利不 同，对于反应温度、催化剂和促进剂的选择各有不同，且制备R142b的路线不同。
VDF经聚合反应生成PVDF
PVDF经聚合反应制得：1）根据原材料不同可分为共聚和均聚，均聚指仅用VDF单体反应，共聚指除VDF单体外还加入HFP、TFE等其他 单体共同聚合，共聚型PVDF较均聚型性能更好，用于高附加值下游应用，两者反应路线基本一致，核心在于共聚单体的选择和添加量；2） 根据制备工艺不同主要有悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合，其中悬浮和乳液聚合工业应用较多，与悬浮聚合相比，乳液聚合具有更小的粒 径从而使其更容易溶解在有机溶剂（NMP）之中。
共聚PVDF一般具备更好物理化学性能
相较均聚PVDF，共聚PVDF在制备过程中可通过添加除VDF以外的其他含氟单体，从而提升产品性能。此外，还可以通过使用不同PVDF 共混提升性能。
外资企业技术更成熟，多使用悬浮+共聚法制备PVDF
提高分子量和增加分子极性是提高正极粘接剂的粘结力的方法。1）悬浮聚合可以提高分子量，但设备要求和技术壁垒相较于乳液聚合更 高；2）共聚是增加分子极性的工艺，共聚相对均聚难度更高，在选择合适的共聚单体以及用量上有技术壁垒，国外企业技术更成熟。
悬浮法专利主要集中于外资企业
锂电级PVDF性能要求较高，多以悬浮聚合为主。悬浮聚合技术壁垒较高，选择不同的悬浮剂、引发剂、反应温度和压力导致PVDF产品性 能不一，外资企业在此方面具有深厚的专利积累，国内锂电级PVDF仍处于尝试开发阶段。
3 原材料R142b紧缺+锂电级PVDF壁垒高，紧缺或成常态
锂电高速发展驱动PVDF需求爆发
电动车销量快速增加带动锂电池需求爆发，PVDF具备优异的耐化学性、电绝缘性，作为锂电池正极粘接剂、隔膜材料及隔膜涂覆材料， 是锂电池产业链中不可或缺的关键材料之一，尤其是作为正极粘接剂短期内并没有替代品，市场需求保持较高增速
需求：到2025年PVDF需求量有望突破10万吨
PVDF广泛应用于多个场景：1）受益锂电下游增长，锂电级PVDF增速较高，由于磷酸铁锂电池较三元电池消耗PVDF更多，铁锂占比提升 将进一步增加对PVDF需求；2）光伏背板用PVDF需求一方面受光伏发电占比提升影响增加，另一方面由于双玻组件渗透率不断提升，传 统背板份额受到一定挤压导致PVDF需求减少，总体看光伏用PVDF需求增速20%+；3）涂料、注塑及水处理膜下游需求较为稳定，增速 较锂电和光伏趋于平缓。（报告来源：未来智库）
海外PVDF厂商瓶颈在原材料，国内厂商锂电级PVDF新增产能有限
外资厂商原料环节瓶颈突出。国内电池级PVDF产能相对较少，主要集中在苏威、阿科玛、吴羽等海外厂商，但海外厂商缺少R142b配套产 能，主要以采购原料为主，目前面临原材料供应紧张局面，难以有效释放产能。
国内PVDF企业新增产能受限：1）电池级PVDF技术壁垒较高，对新玩家来说，转产存在技术瓶颈；2）厂商为保障非锂电级PVDF客户合作 与供应，即使具备know-how，转产力度也较小，主要依赖新建项目扩大锂电级产能；3）扩产周期需要约2-3年，叠加认证周期约1年左右， 产能释放周期长。
原材料R142b受管制，外部配额严格受限
R142b产量受生产配额政策严格管控。R142b属于含氢氯氟烃原料，会对臭氧层造成一定的破坏，根据《蒙特利尔协定》规定，新增产能 需要严格的审批备案，环境部每年公布制冷剂用R142b配额严格管控生产，未来生产配额将只减不增。
短期供需缺口仍将持续扩大。因环保管制，新增R142b产能必须建设下游配套产能，PVDF扩产周期较长，预计最快形成有效142b供给时 间为22年Q4，22年供需缺口较21年将进一步扩大。
4 具备原料配套的一体化厂商优势明显
成本占比较低，PVDF涨价影响下游成本较小
PVDF本轮涨价主要因为：1）供需错配，下游锂电作为正极粘结剂需求爆发，但PVDF扩产周期较长，行业供给严重滞后于锂电市场需求 增长，整体处于供不应求的状态，预期最快形成有效供给时间将为22年底，22年供需缺口将进一步扩大，价格有望持续上涨；2）原材料 R142b因为外售配额管制导致市场供给量有限，对缺乏一体化布局的PVDF厂商来说，缺乏原料严重影响产能释放；3）PVDF作为正极粘 结剂添加量较小，对电池整体成本影响相对较小，研发替代材料投入较大，下游电池厂商更愿意支付溢价，预计未来价格仍有上涨空间。
短期看已有R142b产能企业，长期看一体化厂商
短期：具备R142b产能厂商将赚取高额价差。各厂商R142b可外售量由ODS配额+原有装置生产量组成，由于ODS配额将逐年削减，旧装 置生产量也为固定量，市场上可外售流通的R142b将逐渐减少。（报告来源：未来智库）
长期：配套一体化R142b的PVDF企业可持续盈利。新增R142b产能必须配套一体化项目PVDF企业可持续盈利。目前新增的R142b产能 只允许建立一体化项目自用，仅用于外售的R142b新增项目将不予审批，所以新入玩家必须配套PVDF产能，利好具备一体化能力的厂商。
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