氟化工行业研究:新老需求共振,行业景气上行
(报告出品:东亚前海证券)
1.氟化工:产品种类众多,我国为最大产销国
氟化工产品种类众多,下游应用广泛。氟化工泛指一切生产含氟产品 的工业,是化工行业的一个子行业。氟作为自然界化学性质最活泼的元素 之一,存在于种类繁多的有机物和无机物之中。氟化工产品和材料品种很 多,主要分为无机氟化物和有机氟化物,其中无机氟化物是指含有氟元素 的非碳氢化合物;有机氟化物则主要包括含氟高分子材料、含氟制冷剂、 含氟精细化学品等三大类。由于含氟化学品一般具备稳定性好的特点、因 此在汽车、轨道交通、制冷、国防军工等传统领域和新能源、新材料、光 伏等新兴领域得到了广泛的应用。
我国已发展为全球最大的氟化工产销国。我国氟化工最初是由铝工业 带动,由无机氟化盐开始的。1954 年 3 月,我国第一个氟化盐车间在抚顺 铝厂建成投产,这成为我国氟化工产业的起源。1954 年到改革开放前的二 十多年间,我国第一套氟制冷剂装置和第一套 PTFE 装置分别投产,我国氟 化工产业逐步建立。改革开放后,我国各类氟化工产品生产技术取得长足 进步。进入 90 年代后,我国氟化工由军工为主转向民用为主,开始步入自 主开发和技术引进相结合的发展路线。进入 21 世纪,我国氟化工由“陪跑”、 “跟跑”转向“领跑”,产业迎来高速发展。时至今日,我国已具备包括 无机氟化物、氟碳化学品、含氟聚合物、含氟精细化学品、氟材料加工等 在内完整氟化工产业链,年产值超过 1000 亿元。我国已成为全球最大的氟 化工生产和消费国。
2.萤石:氟化工起点,战略性资源或迎价值重估
萤石是氟化工产业链的起点。萤石又名氟石,主要成分为氟化钙(CaF2)。萤石是地球上含氟量最高的矿物之一,并且在岩浆、沉积、热液等多种地 质条件下均可形成,具备分布范围广、储量大的特点。萤石是现代化学工 业中氟元素的主要来源。由萤石及其下游衍生出的众多产品形成了门类众 多、规模庞大的氟化学工业,包括含氟高分子材料、制冷剂、含氟精细化 学品等。
全球萤石资源储量不均,我国位列第二。根据美国地质调查局(USGS) 发布的《Mineral Commodity Summaries 2022》(《2022 年世界矿产品摘要》), 截至 2021 年底,世界萤石总储量为 3.2 亿吨(折合 CaF2),其中墨西哥、 中国、南非、蒙古萤石储量位列前四,分别为 6800 万吨、4200 万吨、4100 万吨、2200 万吨,占全球萤石储量比分别为 21.25%、13.13%、12.81%、6.88%。
中国为全球萤石主要生产国,储采比远低于世界平均水平。2010-2021 年,我国萤石产量从 330 万吨提高到 540 万吨,年均复合增长率为 4.6%, 占全球萤石产量的比例从 54.91%上升到 62.79%,为全球萤石主要生产国。然而,2021 年我国萤石资源储采比(储量和开采量的比例)仅为 7.78,远 低于全球平均储采比 37.21。我国萤石面临过度开采的风险。
我国单一矿山数量多、储量少,且开发程度高。萤石矿可分为单一型 矿床和伴生型矿床,其中伴生型矿床是指主矿体中伴生其他有用矿物、组 分、元素,在开采中需要进行加工选别。截至 2018 年,我国主要萤石矿床 约 230 处,其中单一型萤石矿 190 处,占总矿床数的 82.6%;共伴生型矿床 数 40 个,占比 17.4%。虽然我国单一型萤石矿床数量较多,但单个矿床储 量较少,而伴生矿数量少,但储量大,资源品质较差。根据中国矿业联合 会萤石产业发展委员会调查,截至 2018 年底,我国保有氟化钙资源量 28255 万吨,其中,共伴生型矿床和单一型矿床占比分别为 68.5%和 31.5%。我国 单一型矿床萤石资源每年消耗氟化钙 610 万吨,开发程度高。
我国出台各项政策保护萤石资源。2003-2008 年,我国萤石出口优惠政 策逐步退坡,由 2003 年以前的退税 13%上调到 2008 年的征收 15%关税。随后我国开始从生产端限制萤石产量,2010 年工信部划定准入标准,严格 限制新企业进入,提高露天开采回采率。2016 年,萤石被列入我国“战略 性矿产名录”。2020 年工信部对《萤石行业生产技术规范》这一强制性国 家标准进行修订,萤石行业准入门槛进一步提高,未来新增产量有限。
我国已成为萤石净进口国。进口方面,2017-2021 年,我国萤石进口量 大幅上升,从 16.23 万吨提高到 78.15 万吨,2021 年略有回调至 66.80 万吨。其中蒙古为我国萤石进口主要来源,2021 年占比达 70.8%。出口方面, 2017-2021 年,我国萤石出口整体呈现波动下降的态势,从 2017 年的 33.68 万吨下降到 2020 年的 17.59 万吨。我国由萤石净出口国转变为净进口国。2022 年 1-10 月份我国萤石累计出口量为 40.41 万吨,较 2021 年有所提升, 主要原因系国外部分矿山停产,国外客户转向我国厂商购买,拉动萤石出 口量提升。
目前萤石下游主要消费领域为氢氟酸和氟化铝。根据百川盈孚数据, 2021 年萤石下游主要消费领域为氢氟酸和氟化铝,占比分别为 56.33%和 24.80%,冶金、建材和其他应用占比分别为 8.63%、8.09%和 2.16%。电子 级氢氟酸、含氟锂电材料和多种含氟聚合物作为新兴领域,近年来行业迎 来快速发展,需求量有望持续提升。
供给缩减,需求向好,萤石价格步入上行区间。供给端海内外整体收 缩,2022 年以来,国内受大型会议举办、疫情反复、安全管控等多方面影 响,矿山开采的开工率保持低位运行,海外,部分矿山因安全事故停产, 致使供给同样出现缩减,国外客户转向我国厂商购买,拉动我国萤石出口 量显著提升。需求端,制冷剂行业景气复苏、含氟聚合物产能高速扩张, 需求向好。萤石供需格局改善,今年以来价格有所上行。根据百川盈孚数 据,截至 2022 年 12 月 16 日,萤石 97 湿粉和 97 干粉市场均价分别为 3262 元/吨和 3462 元/吨,较 2022 年 4 月初分别上涨了 28.37%和 28.65%。预计 未来萤石新增产能有限,在旺盛的下游需求的推动下,萤石有望迎来长周期景气。
3.氢氟酸:氟化工中间体,下游应用广泛
3.1.无水氢氟酸:产能稳步增长,竞争格局分散
氢氟酸是氟化工行业最为重要的中间体。无水氢氟酸简称 AHF,外观 为无色发烟液体,是一种用途广泛的化工产品。无水氢氟酸是氟化工行业 最为重要的中间体,由萤石制备含氟化学品几乎均要经过制备氢氟酸这一 环节,其上游为浓硫酸和酸级萤石粉(CaF2 纯度≥97%的萤石粉),下游 涵盖含氟制冷剂、含氟高分子材料、含氟精细化工、无机氟等。
近年来我国无水氢氟酸产能稳步提升。产能方面,2017-2021 年,我国 无水氢氟酸产能从 202.9 万吨增长到 252.9 万吨,年均复合增长率达 5.7%;截至 2022 年 10 月,我国无水氢氟酸产能为 285.9 万吨,同比增长 14.4%。产量方面,2018 年以来我国氢氟酸产量有所波动,2021 年产量为 165.04 万 吨,与 2018 年基本持平。2022 年 1-10 月,我国无水氢氟酸产量为 142.9 万吨,同比增长 7.41%。随着未来新增产能陆续释放,预计无水氢氟酸产量 将稳步提升。
无水氢氟酸市场格局较为分散。据百川盈孚数据和各公司公告,截至 2022 年 6 月,我国无水氢氟酸产能为 280.9 万吨,其中东岳集团产能达 21 万吨,占 7.5%,位居首位。三美股份、飞源化工、瓮福集团产能分别为 13 万吨、12 万吨、11.5 万吨,占比分别为 4.6%、4.3%、4.1%。青海西矿同鑫 和巨化股份产能均为 10 万吨,占比为 3.6%,市场格局较为分散。无水氢氟酸下游消费以制冷剂和含氟聚合物为主。2021 年制冷剂和含 氟聚合物分别占我国无水氢氟酸下游消费的 37.12%和 13.50%,含氟精细品、 氟化盐和六氟磷酸锂占比分别为 12.34%、11.11%和 3.70%。当前我国含氟聚合物和含氟电解质锂盐发展迅速,未来消费占比有望提升。
3.2.电子级氢氟酸:技术壁垒较高,国产替代加速
电子级氢氟酸主要用于光伏和集成电路领域,国产替代空间广阔。电 子级氢氟酸又名高纯度氢氟酸,由于氢氟酸是少有的能够和 SiO2发生反应 的酸类湿电子化学品之一,所以电子级氢氟酸被广泛用于集成电路、太阳 能光伏和液晶显示屏等领域。不同纯度和洁净度的氢氟酸对应着不同的应 用领域。目前电子级氢氟酸的纯度判断依据国际 SEMI 标准,从低到高共有 G1-G5 五个等级,越高等级的氢氟酸技术壁垒越高。
光伏行业和半导体行业高速发展,拉动电子级氢氟酸需求提升。光伏 方面,2012-2021 年,我国光伏新增装机量从 3610MW 增长到 52985MW, 年均复合增长率达 34.8%。随着发展可再生能源成为全球共识,光伏行业有 望维持高速发展。半导体方面,根据国际半导体产业协会(SEMI)数据, 2021 年全球半导体设备市场规模为 1026 亿美元,同比增长 44%。在 5G、 智能穿戴设备等新兴领域的推动下,半导体市场有望迎来较大增长。
多家国内企业电子级氢氟酸达到 G5 级别,国产替代有望加速。由于技 术壁垒较高,此前我国湿电子化学品主流产能仍以 G2、G3 产品为主,G5 产品多数依赖进口。经过多年的发展与技术实力不断增强,国产氢氟酸品 质不断提升,已进入国际一流水平。2022 年 5 月,多氟多发布公告,公司 的电子级氢氟酸产品正式进入台积电合格供应商体系。目前,多氟多年产 3 万吨超净高纯电子级氢氟酸项目稳步推进,公司计划到 2025 年实现电子级 氢氟酸年产能 10 万吨。此外,凯圣氟化学、兴力电子与滨化股份的电子级 氢氟酸产品也均达到 G5 级别,国产替代有望加速。晶瑞电材、福建三钢等 企业也有一定的电子级氢氟酸产能。
4.制冷剂:产品持续迭代,需求稳步增长
制冷剂通过压强和状态的变化吸收和释放热量,是能量转化的媒介。制冷剂是指热机中用于帮助实现能量转化的媒介物质,主要用于空调、冰 箱等领域。以家用空调为例,空调在制冷时,高温高压的气态制冷剂在冷凝器(室外机)中散热后转变为低温高压的液态制冷剂,随后进入蒸发器 (室内机)。由于制冷剂通过膨胀阀到达蒸发器后空间突然增大,压力减 小,液态的制冷剂就会汽化,变成气态制冷剂,随后吸收大量的热量,在 经过压缩机后再度变成高温高压的制冷剂,并开始新一轮循环。
1830 年至今制冷剂共经历五个发展阶段。19 世纪 30 年代,人类迎来 了制冷技术的发展和对制冷剂品类的探索。当时使用的制冷剂均存在安全 性方面的问题,因此经常发生事故。20 世纪 30 年代以后,制冷技术迅速发 展,对更为安全耐久的制冷剂的需求也越发迫切。由于CFC类的制冷剂安 全且高效,在较长的一段时间内占据了制冷剂行业的主导地位。20 世纪70年代以后,对臭氧层的保护被提上全球各国议程。由于 CFCs 会对臭氧层造 成严重的影响,1987 年《蒙特利尔协定书》签订后,CFCs 要被逐步淘汰, 而 HFCs 会作为主要的制冷剂,期间HCFCs 作为过渡方案,但最终也会被 淘汰。虽然 HFC 的 ODP 值为0,即对臭氧层无害,但是它的 GWP 值比较 高,即对全球变暖的影响比较大。因此,2010年以后,第四代氟制冷剂, 主要是 HFO 类开始受到关注,目前还在推广过程中。
4.1.二代制冷剂:用量持续削减,应用方向转换
二代氟制冷剂使用量处于削减阶段。与 CFCs 相比,HCFCs 对臭氧层 的破坏较小,但随着环保意识的增强,HCFCs 带来的臭氧层破坏也成为不 容忽视的问题。根据《蒙特利尔协定书》的淘汰要求,我国需要在 2025 年 将 HCFCs 的应用量削减至基线水平的 32.5%,到 2030 年削减 97.5%,仅留 下用于冷冻和空调维修的部分。作为化工产品原材料用途的 HCFCs 生产量 则不受协定限制。
二代制冷剂的主要应用领域已逐步转为化工品原料。R22 方面,聚四 氟乙烯(PTFE)已成为我国 R22 下游主要应用领域,2021 年占比达 50%, 空调新装机消费占比仅为 3%。R142b 方面,2021 年聚偏氟乙烯(PVDF) 占我国 R142b 下游消费的 50%,为主要应用领域,制冷剂 R143a 和发泡剂 消费占比分别为 25%和 20%。
4.2.三代制冷剂:配额争夺即将结束,景气有望上行
三代氟制冷剂将成为未来较长一段时间内的主流制冷剂。目前,我国正处于三代氟制冷剂(HFCs)对二代氟制冷剂(HCFCs)的更替阶段。根 据《〈蒙特利尔协定书〉基加利修正案》的规定,我国属于第一组发展中 国家,应在 2020 年至 2022 年 HFCs 使用量平均值基础上,于 2024 年冻结 HFCs 的消费和生产于基准值,2029 年削减 10%,到 2045 年后将 HFCs 使 用量削减至其基准值 20%以内。当前四代氟制冷剂成本远高于第三代制冷 剂,且专利多为国外所掌握,我们预计第三代氟制冷剂将成为未来较长一 段时间内的主流制冷剂。
三代氟制冷剂配额争夺接近尾声。由于 2020-2022 年的产销情况会成为 未来国家分配 HFC 配额的依据,近年来国内各大制冷剂厂商持续扩产甚至 进行价格战,不惜以亏本的方式抢夺市场份额,导致三代氟制冷剂市场供 过于求,影响行业生态。随着 HFC 基线年进入尾声,我国三代氟制冷剂产 能持续扩张的时期也基本结束。2021 年生态环境部和国家发改委联合发布 《关于严格控制第一批氢氟碳化物化工生产建设项目的通知》,提出自 2022 年 1 月 1 日起,各地不得新建、扩建用作制冷剂、发泡剂等受控用途的 HFCs 化工生产设施(不含副产设施),环境影响报告书(表)已通过审批的除 外。
制冷剂行业市场集中度较高。以 R125 和 R134a 为例,R125 方面,截 至 2022 年 9 月,我国 R125 产能为 34.2 万吨,前三名为东岳集团、三美股 份和巨化股份,产能占比分别为 17.5%、15.2%、11.7%,CR3 达 44.4%。R134a 方面,截至 2022 年 9 月,R134a 产能为 33.5 万吨,产能前三名为三美股份、巨化股份、中化太仓,产能占比分别为 19.4%、17.9%、10.4%, CR3 达 47.7%,市场集中度较高。
空调和车用空调为三代氟制冷剂主要应用领域。以主要的三代氟制冷 剂 R32 和 R134a 为例,R32 方面,根据百川盈孚数据,2021 年我国 R32 下 游消费领域中,空调制冷剂占比达 70%。R134a 方面,2021 年,汽车制冷 剂和气雾剂(汽车后市场)分别占我国下游消费的 50%和 25%,合计占比 达 75%。家用空调需求增长拉动三代氟制冷剂需求提升。近年来我国家用空调 产量稳步增长。根据 Wind 数据,我国家用空调产量从 2012 年的 1.33 亿台 增长到 2021 年的 2.18 亿台,年均复合增长率为 5.7%;2022 年 1-10 月我国 家用空调产量为 1.90 亿台,同比增长 4.8%。当前国内经济延续复苏态势, 空调产量有望继续向好,拉动三代氟制冷剂需求提升。
存量市场增长拉动维修用制冷剂需求提升。空调方面,2013 到 2021 年,我国城镇居民每百户空调保有量从 102.20 台增长到 161.70 台,年均复 合增长率约 5.9%;农村居民每百户空调保有量从 29.8 台增长到 89 台,年 均复合增长率约 14.7%。汽车方面,截至 2022 年三季度末,我国汽车保有 量为 3.15 亿辆,同比增长 6.06%。当前我国空调和汽车保有量稳步增长, 存量维修和替换市场对制冷剂的需求不断提升。
4.3.四代制冷剂:车用空调为主,推广仍需时日
第四代制冷剂性能目前主要用于车用空调。第四代氟制冷剂主要为 HFOs(含氟烯烃)类,可进一步降低温室效应值,目前尚未大规模应用。目前主要产品为为 HFO-1234yf,生产厂商包括美国科慕、美国霍尼韦尔、 常熟三爱富、巨化股份、日本旭硝子、法国阿科玛等。HFO-1234yf 主要应用于汽车空调,它的分子量、密度和临界点与 HFC-134a 相近,同时具有较 低的沸点和常温时较高的饱和蒸汽压,因此 HFO-1234yf 可以直接充注于现 有的 HFC-134a 移动空调系统,切换较为便捷。此外,HFO-1234yf 在大气 中寿命只有 10-12 天,GWP 为 4,对环境几乎无影响。目前欧美国家已经 开始逐步淘汰车用的三代制冷剂 R134a,将其切换为 R1234yf 和 R744。在 中国,由于其成本较高,且三代制冷剂使用量尚未开始削减,HFO-1234yf 尚未得到大面积推广
5.氟化铝:电解铝助熔剂,存在需求反转预期
铝用氟化盐可以用于提升铝锭质量,降低生产成本。铝用氟化盐主要 包括无水氟化铝、冰晶石,其中无水氟化铝原料为无水氢氟酸和氢氧化铝。在电解铝制备过程中,氟化铝作为助熔剂能够有效降低电解铝过程中电解 质的熔化温度并提高导电率,调整电解质分子比,减少铝电解生产中的水 解损失,最终提升铝锭质量并降低生产成本。
电解铝需求稳中有增,带动氟化铝需求提升。从我国电解铝的表观消 费量来看,2017-2021 年我国电解铝消费整体呈现增长趋势,尤其是 2020 年以来,受新能源汽车的发展带动,车用铝材得到显著提升,拉动电解铝 消费量持续上行,2020 和 2021 年其表观消费量分别同比增长 8%和 5%。氟化铝多数用于电解铝的生产,电解铝的需求提升将带动氟化铝需求向好。
目前电解铝库存处于自 2018 年以来的历史低位,需求有望迎来反转。根据百川盈孚数据,我国电解铝库存处于自 2018 年以来的历史低位。截至 2022 年 12 月 16 日,我国电解铝工厂库存量为 6.68 万吨,同比降低 58.03%;市场总库存为 50.97 万吨,同比降低 44.76%。随着国内稳经济等相关举措 的推出,终端需求转好将刺激电解铝需求恢复,低库存下,电解铝有较强 的补库存需求,氟化铝需求有望迎来反转。
6.含氟聚合物:材料种类众多,发展前景广阔
含氟高分子材料性能优异,种类众多,应用范围广泛。含氟高分子材 料是含氟原子的单体通过均聚或共聚反应得到的材料,由于 C-F 键极短、 键能极高,所以含氟高分子材料化学和物理性质通常较为稳定,具有多种 优异性能。含氟高分子材料种类众多、特性各异,在汽车、化工、电子电 气、工程、医疗等领域均可找到适用的材料。据永和股份公司公告,目前 PTFE、PVDF、FEP 是含氟高分子材料最主要的产品,占据全球含氟高分子 材料市场应用量的 90%
6.1.PTFE:下游应用众多,石化机械为主
TFE 是应用最为广泛的含氟材料。PTFE 即聚四氟乙烯,俗称“塑料 王”。PTFE 与 PE 结构式很相似,但是以氟原子取代了 PE 所有的氢原子。由于氟的电子密度较高,紧密排列的氟原子之间存在相互排斥力,使得分 子链构象呈现螺旋体结构。而氟原子直径较大,因此可以将 PTFE 的碳链骨 架很好地保护起来,使得 PTFE 有了优异的化学稳定性和其他多种优异性能。
PTFE 具有广泛的应用场景。石油化工方面,与橡胶、金属等材料相比, PTFE 具备良好的耐腐蚀性和耐高低温性能,因此可以在橡胶、金属所不能 适用的环境较为恶劣的条件下长期使用,具体产品包括排气管、蒸汽管、 高中低压管道、阀门、石棉垫片等。此外,PTFE 介电常数较低,信号传输 损耗很少,因此可应用在 5G 高频传输领域。在防尘、过滤、医疗等方向, PTFE 也均有良好的表现和广泛的应用前景。
近年来我国 PTFE 产能和产量稳步扩张。产能方面,2016-2021 年我国PTFE 产能从 11.6 万吨/年增长到 18.8 万吨/年,年均复合增长率为 10.14%;其中 2021 年产能同比增长 24.83%,占全球 PTFE 产能的 60.84%。我国已 成为全球 PTFE 主要生产国。产量方面,2016-2020 年,我国 PTFE 产量从 7.20 万吨增长到 12.15 万吨,年均复合增长率为 13.96%,其中 2020 年同比 增长 38.51%。PTFE 的主要应用领域为石油化工和机械。2020 年我国 PTFE 下游消 费领域包括石油化工、机械、电子电器、轻工、纺织、航空航天等,其中 石油化工和机械为主要消费领域,占比分别为 33%和 24%,电子电器、轻 工、纺织占比分别为 12%、10%、9%。
PTFE 具备优异的介电性能。据汤阳《聚四氟乙烯在 5G 通信领域的应 用进展》,不同频率的电磁波有不同的属性,因此有不同的用途。与 4G 通 信相比,5G 通信技术的国际主流通信频率更高,达 28GHz,而电磁波频率 越高,波长则越短,绕射能力就越差,传播过程中电磁波的衰减也越大,因此 5G 通讯的电磁波覆盖能力和传输信号强度较 4G 通讯有较大幅度的下 降,对传导材料的要求也更为严苛。PTFE 作为常用材料中介电常数最低的 高分子材料,其介电损耗因子仅为 0.0004,在覆铜板中表现出优异的介电 性能。
5G 领域高速发展,有望拉动 PTFE 需求持续提升。近年来我国 5G 领 域高速发展。截至 2022 年 9 月底,中国移动和中国通信 5G 用户数量分别 达 5.57 亿户和 2.51 亿户,较 2021 年底分别增长了 43.9%和 33.7%。5G 用 户数量的高速增长带动 5G 基站数量持续提升。截至 2022 年 9 月,我国 5G 基站数量达 222 万个,占全球 5G 基站的 60%以上,提前超额完成全年目标。5G 领域高速发展,有望拉动 PTFE 市场规模持续提升。
6.2.PVDF:产能稳步增长,锂电需求高增
PVDF 主要应用于锂电池、涂料、注塑等领域。PVDF 即聚偏氟乙烯, 是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物,被广泛应用于涂料、锂电、注塑、 水处理、太阳能背板等领域。2021 年我国 PVDF 下游消费中,锂电池用、 涂料、注塑、水处理和太阳能背板占比分别为 39%、30%、15%、10%、6%, 其中锂电池用 PVDF 占比从 2020 年的 19%上升到 2021 年的 39%,已成为第一大应用领域。受新能源车、光伏、5G 等行业高速发展影响,锂电池粘 结剂和太阳能背板需求占比有望持续提升。
2022 年我国 PVDF 产能和大幅增长。产能方面,据百川盈孚数据, 2019-2021 年,我国 PVDF 产能从 6.6 万吨增长到 7.4 万吨,年均复合增长 率为 5.9%;截至 2022 年 11 月,我国 PVDF 产能为 12.8 万吨,较 2021 年 底增长 72.97%。产量方面,2019-2021 年,我国 PVDF 产量从 3.96 万吨增 长到 4.76 万吨,年均复合增长率为 9.64%;2022 年 1-11 月我国 PVDF 产量 为 5.08 万吨,同比增长 17.55%。
动力锂电池与光伏高速发展拉动 PVDF 需求量持续提升。根据高工锂 电信息,PVDF 在锂电池中主要用作正极粘结剂和隔膜涂覆材料。2014-2021 年,我国动力锂电池出货量从 3.7GWh 增长到 226GWh,年均复合增长率达 79.9%,其中 2021 年同比增长 182.5%。光伏行业也迎来高速发展期。双碳 目标驱动下,动力锂电池和光伏行业有望维持高速发展态势,拉动 PVD需求量持续提升。
6.3.HFP:重要化工中间体,FEP上游原料
HFP 是重要的化工中间体。HFP 全名为六氟丙烯,上游原料是八氟环 丁烷和四氟乙烯,而四氟乙烯可以由 R22 合成。HFP 是一种重要的中间体 原料,可制备多种含氟精细化工产品,还是合成含氟高分子材料的单体之 一,下游产品包括六氟环氧丙烷(HFPO)、氟橡胶(FKM)、七氟丙烷、 聚全氟乙丙烯(FEP)等等,可用在离子交换膜、灭火剂、半导体等多个不 同领域。
HFP 可与 PVDF 复合用于优化锂电隔膜性能。与传统烯烃类隔膜相比, PVDF 隔膜具备更高的离子电导率和良好的机械强度,而 HFP 的加入可在 保留 PVDF 原本机械强度的同时,降低材料的结晶度及隔膜的内阻,使离 子电导率进一步提升。这些优势,使 PVDF-HFP 成为锂离子电池较理想的HFP 可与 PVDF 复合用于优化锂电隔膜性能。与传统烯烃类隔膜相比, PVDF 隔膜具备更高的离子电导率和良好的机械强度,而 HFP 的加入可在 保留 PVDF 原本机械强度的同时,降低材料的结晶度及隔膜的内阻,使离 子电导率进一步提升。这些优势,使 PVDF-HFP 成为锂离子电池较理想的隔膜材料。采用此类材料隔膜的电池,热稳定性、倍率性能及循环稳定性 都优于烯烃类隔膜。
6.4.FEP:加工比PTFE更加便捷,具备替代作用
FEP 可加工性能优于 PTFE,可作为替代材料。聚全氟乙丙烯(FEP) 是由四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)在悬浮介质自由基和乳化剂存在 下通过共聚反应制备而成的,其中 HFP 质量占比约为 18%。由于引入了 HFP, FEP 的相对分子质量比 PTFE 低很多,以致 FEP 有更低的熔体黏度,加工 性更好,弥补了 PTFE 难以加工的不足,使其成为在部分领域代替 PTFE 的 材料。FEP 最早由美国杜邦公司研制成功,并于 1950 年实现工业化。我国 含氟聚合物研究起步较晚,主要 FEP 生产企业包括巨化股份、东岳集团和 上海三爱富等。
FEP 主要用于化工、机械和电子电器。由于 FEP 绝缘、阻燃、耐高温, 因此可作为多种电缆、导线的绝缘层,在电子电器工业中具有广泛的应用。在化工领域,FEP 薄膜或管材作为低温密封材料时与无机材料间的粘结力 优于 PTFE,所以在 PTFE 焊接时还可被用作焊条。此外,还可用于管衬里、 血液超低温保存袋等。近年来我国 FEP 产业发展较快,据永和股份可转债 募集说明书,2013-2020 年,我国 FEP 产量由 0.56 万吨增长至 2.3 万吨,年 均复合增长率为 22.36%。随着含氟聚合物的应用领域持续拓宽,FEP 应用 量有望持续提升。
7.含氟电解质锂盐:电解液核心,需求持续提升
锂盐是电解液的核心部分,主流锂盐为六氟磷酸锂。电解液主要组成 成分包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂,其中电解质锂盐是锂离子的来 源,也是锂离子电池充放电工作时传输锂离子的关键主体。目前常见的锂 盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、 双草酸硼酸锂(LiBOB)、草酸二氟硼酸锂(LiODFB)等。其中,六氟磷 酸锂具备较好的抗氧化性,能在铝箔表面形成一层稳定的 LiPF6钝化膜,更 可与各种正负极材料适配,综合性能强,且技术较成熟,成本较低,是目 前主流的电解液溶质。
7.1.六氟磷酸锂:电解液需求高增,锂盐加速扩产
国内六氟磷酸锂产能加速扩张,市场集中度高。产能产量方面, 2017-2021 年,我国六氟磷酸锂产能从 3.62 万吨增长至 9.55 万吨,年均复 合增长率为 27.45%,其中 2021 年同比增长 69.03%;产量从 1.42 万吨增长 至 5.4 万吨,年均复合增长率为 39.65%,其中 2021 年同比增长 91.49%。市场集中度方面,2022 年多氟多、天赐材料、江苏新泰六氟磷酸锂产能占 国内总产能的比例分别为 26.03%、23.80%、13.51%,市场集中度较高。电解液产量高速增长,拉动锂盐需求量持续提升。产能方面,根据百 川盈孚数据,2021 年我国电解液产能为 99.99 万吨,同比增长 67.94%。产 量方面,2017-2021 年,我国电解液产量从 11.92 万吨增长到 47.93 万吨, 年均复合增长率为 41.61%,其中 2021 年同比增长 60.68%。随着锂电行业 高速发展,电解液新增产能陆续释放,锂盐需求量有望持续提升。
7.2.双氟磺酰亚胺锂:综合性能优秀,众多企业布局
双氟磺酰亚胺锂为新型锂盐,发展潜力较大。双氟磺酰亚胺锂(LiFSI) 是一种新型锂盐,与 LiPF6相比,LiFSI 中的 F −可以减弱锂盐阴阳离子间的 配位作用,进而增强 Li+的活动性。因此 LiFSI 具有比 LiPF6更高的导电率、 化学稳定性和热稳定性。此外,LiFSI 能显著提升电池性能,包括低温性能、 循环寿命和耐高温性能等,更契合锂电池未来的发展方向。国内企业纷纷布局双氟磺酰亚胺锂。目前国内已有双氟磺酰亚胺锂产 能的公司包括多氟多、天赐材料、新宙邦、永太科技、康鹏科技、中欣氟 材等,其中天赐材料产能达 0.63 万吨/年,且在建及拟建双氟磺酰亚胺锂产 能达 16 万吨/年。随着未来逐步放量,双氟磺酰亚胺锂市场渗透率有望持续 提升。
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