作為鋰離子電池主要的四大組成材料(正極、負極、隔膜、電解液)之一的電解液,對於鋰電池的各項性能(如能力密度、循環性能、倍率性能、儲存性能等)起著至關重要的作用。電解液作為電池中鋰離子傳輸的媒介,連接電池的正負極,不僅要具備較高的鋰離子電導率,還要有極好的電子絕緣性。
鋰電池電解質(嚴格意義上講電解液應該稱為電解質,文中部分地方稱之為電解質,其實是一個概念)按照其存在形態大致可以分為液態電解質和固態電解質。
電解液一般由高純度的有機溶劑、溶質以及必要的功能添加劑等原材料在一定的條件下,按照一定比例配置而成。溶劑是電解液的主體部分,目前市場上常用的有機溶劑有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)等;在溶質方面目前基本上集中在六氟磷酸鋰(LiPF6)上,其他類型的電解液溶質如四氟硼酸鋰(LiBF4)等商業化應用較少。
一般而言,電解液中有機溶劑和溶質容易分析並模仿,但添加劑成分通常很難分析出來。可以說,添加劑的成分是電解液企業的技術核心所在。
常見的添加劑分類包括SEI(改善石墨負極表面的固體電解質界面膜性能)成膜添加劑、抗過充添加劑、阻燃添加劑、穩定添加劑、浸潤添加劑、除酸除水添加劑等等。常見的添加劑有雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸鋰(LiDFOB)、雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰(LiTFSI)和雙氟磺醯亞胺鋰(LiFSI)等。
以其中的LiFSi為例,目前全球範圍內僅有日本的觸媒公司實現產業化生產,國內的氟特電池(新三板上市公司)目前有小批量出貨,因此相對於日韓企業來講,目前國內電解液企業在添加劑方面處於相對落後的地位。
(1)技術趨勢
從1991年全球第一隻商業化鋰離子電池誕生以來,鋰電池電解質材料呈現從液態到固態逐步發展的過程,雖然目前電解質市場居統治地位的依然是液態電解質,但液態電解液存在一定的安全隱患,因此發展防短路、過充、熱失控、阻燃等電解液是應對動力電池安全性的關鍵,不過要開發這樣的電解液產品,目前業界的巨頭公司如日本宇部等都認為很難,因此諸多科研機構和企業決另闢蹊徑去開發固態電解質技術,近年來固態電解液技術已經有了很大的進展。
由於固態電解質同時還可以起到隔膜的作用,全固態鋰離子電池一般不需要隔膜材料。因此,如果全固態鋰離子電池大規模投入商業化應用的話,將會極大影響現有隔膜材料產業的發展。
(2)產業趨勢
由於電解液產品的核心技術在於添加劑,因此目前全球的電解液巨頭如日本三菱化學、日本宇部、三星SDI等都有自己獨特的添加劑技術,通過外購原材料然後進行適當的加工和改性再進行出售。因此未來電解液行業的發展趨勢將逐步呈現企業掌握核心技術,通過外協加工的方式降低企業成本及提高生產效率。
從近幾年來全球電解液的銷量情況來看,呈現穩定高速增長的態勢,雖然傳統3C鋰電池的需求量逐漸放緩,但隨著新能源汽車行業的發展,為鋰電池行業增長帶來新的動力,因而帶動電解液行業的增長。
數據來源:賽迪顧問、高工鋰電
全球電解液銷量從2011年的3.87萬噸,增長到2016年的14.28萬噸,年複合增長率達到29.84%,增長十分迅速。
對於電解液行業實際需求方面的分析,我們根據全球鋰電池出貨量,再按照每KWH鋰電池用電解液1.2KG這個數據進行歷年電解液材料需求測算:
然後再進行全球銷量及實際需求量分析:
數據來源:賽迪顧問、真鋰研究
從歷年的數據情況來看,除了2015年處於供小於求以及2016年供需緊平衡之外,在2014年之前均是處於供大於需的情況。全球電解液需求量從2011年的3.2萬噸,增長到2016年的14.24萬噸,年複合增長率34.79%,總體來看,全球需求增長大於銷量增長,但隨著中國企業的大規模擴產,這一現象預計將呈現逆轉。
在電解液行業發展初期,全球僅有宇部興產、三菱化學、富山藥品、德國默克等少數國外企業能夠生產。但隨著行業的發展,尤其是中國3C消費領域以及新能源汽車行業的發展,中國電解液企業在國際市場的份額及地位逐漸凸顯,通過近幾年的數據可以看出,中國市場份額逐漸加大,從2011年的43.37%增長到2016年的62.18%,而日韓企業的市場份額逐漸縮小。
數據來源:賽迪顧問、真鋰研究(由於日韓企業的年報中未披露其歷年電解液業務的銷售數據,因此我們這裡由於數據缺乏,僅能對日韓企業合計佔比情況進行分析,忘各位諒解)
經過多年來持續的工藝改進和技術積累,我國電解液產品不僅從產量上持續增長而且產品質量已經達到國際先進水平。近幾年來,我國電解液市場的銷量可謂是增長迅速,從2011年的1.68萬噸,增長到2016年的8.88萬噸,年複合增長率達到39.51%。
數據來源:對電解液相關上市公司數據採集,新視界工作室整理
2014年以來隨著新能源汽車產業的爆發式增長,動力電池對電解液需求激增,作為鋰電池的必備材料之一電解液,預計未來幾年將隨著新能源汽車行業的快速發展,需求量進一步增長。
在電解液需求量方面,我們按照全球電解液需求量分析的方法,對國內正極材料的需求數據進行分析。
然後再進行國內電解液材料的銷量和需求量分析:
數據來源:新視界工作室整理、真理研究
從近幾年國內電解液的銷量以及需求量測算來看,我國電解液生產企業已經不僅能夠滿足國內鋰電池企業需求,而且正在不斷加快開拓國際市場。但對於國內電解液市場來講,目前來看行業的總供給量遠遠大於行業需求量,因此預計未來幾年國內電解液市場將呈現供過於求的行業趨勢。
2016年我國鋰電池電解液行業的總銷售量全球佔比達到70%,從企業銷售規模來看,國泰華榮(江蘇國泰)銷量達到18024噸,位居首位,接著二到五位以此是天賜材料、新宙邦、天津金牛、杉杉能源。
數據來源:新視界工作室整理(紅色數據部分由於企業未披露為推測數據,另外由於部分企業未披露銷量數據,我們根據營收/市場均價進行測算)
數據來源:新視界工作室整理
前五大企業的市場集中度從2015年的78.45%降低到2016年的76.36%,集中度略微呈現下降趨勢,表明眾多中小型電解液企業擴產跡象明顯,但前五家企業依然佔據2/3以上的份額,處於市場壟斷地位。由此推測,電解液行業強者恆強的市場格局在未來幾年將進一步延續。
六氟磷酸鋰作為電解液生產過程中的主要溶質材料,因此其重要性不言而喻。我們就未來兩年國內六氟磷酸鋰的相關產能進行匯總,再通過需求分析對這一細分原材料產業進行簡要分析。
數據來源:新視界工作室整理
根據眾多六氟磷酸鋰企業的規劃來看(一般來講,六氟磷酸鋰的擴產周期為1-2年),2018年預計總產能約為3.81萬噸,比2016年增長172%。在需求方面,按照行業統計,1噸六氟磷酸鋰可以生產8噸電解液,我們根據國內電解液歷年銷量,來測算產能和需求數據,進行分析:
數據來源:新視界工作室整理(實際預估產量是在產能的基礎上乘以60%的實際產能利用率)
通過由於一般來講六氟磷酸鋰產能釋放周期約為1-2年,以及近兩年來新能源汽車行業的快速發展,導致的六氟磷酸鋰短缺的現象,將隨著相關企業的大幅擴產而終結,近期六氟磷酸鋰價格持續下滑。
三菱化學公司是一家綜合公司,由三菱化成公司和三菱油化有限公司於1994年10月1日合併而成。近年來三菱化學的銷售額在日本化學行業中居於首位。
在電解液業務方面,2017年三菱化學和日本宇部對中國區電解液業務進行合併,目前公司擁有電解液產能約為2萬噸左右(宇部化學與其產能差不多)。
自1947年成立以來的半個世紀裡,LG化學通過不斷的革新和研究開發活動,成長為領導韓國化學工業的韓國最大的綜合化學公司,並在北美、歐洲、亞洲擁有數十家分支機構,全球員工人數超過15,000人。
LG化學以石化、電池、信息電子材料等三個部門為中心,自2004年LG化學全球銷售額77億美元,即已躋身全球十佳化工企業的行列。在電解液業務方面目前產能約為1萬噸左右。
韓國旭成的電解液材料業務購自三星集團旗下的第一毛織城。隨著這兩三年韓國2大鋰離子電池巨頭三星SDI和LG化學市場份額的不斷擴大,韓國旭成的電解液銷量也在快速增長,與三菱化學並列全球榜首。
韓國旭成的最大客戶是三星SDI,此外,LG化學、東莞新能源等也都是韓國旭成的主要客戶。在電解液業務方面目前產能1.5萬噸左右。
(由於日韓企業中涉及電解液業務的企業規模都較大,其年報中對於電解液方面披露的數據較少,因此我們僅用小幅篇章來講述,希望投資者理解)
由於國內電解液企業較多(十幾家),這裡我們只就前5大企業進行分析,其餘企業相關情況在國內現狀分析章節中已經提及,因此這章就不再多說。
公司目前的主要業務有供應鏈服務和化工新能源業務。公司控股子公司張家港市國泰華榮化工新材料有限公司主要生產鋰離子電池電解液和矽烷偶聯劑,作為國內鋰離子電池電解液行業的先入者,在研發、生產、銷售等方面具有一定的優勢,鋰離子電池電解液銷量連續多年在國內和國際上名列前茅。截止2016年公司總資產142億元,營業收入297億元,淨利潤5.41億元,截止目前市值163億元(截止8月3日數據)。
在電解液業務方面,2016年公司營收10.93億元,銷量18024噸。根據公司相關產能規劃,預計到2018年,公司將形成電解液總產能3萬噸。
數據來源:公司公告
公司主營業務為精細化工新材料的研發、生產和銷售,屬於精細化工行業。公司主要從事日化材料及特種化學品、鋰離子電池材料、有機矽橡膠材料的研發、生產和銷售。截止2016年公司總資產23億元,營業收入18.37億元,淨利潤3.96億元,截止目前市值161億元(截止8月3日數據)。
在電解液業務方面,公司涵蓋六氟磷酸鋰和電解液。2016年,公司持續提升生產供應系統效能,積極推進新建項目的建設,其中募投項目6000t/a液體六氟磷酸鋰、新型鋰鹽等項目進入收尾階段。2016年公司電解液業務營收12.25億元,銷量17728噸,目前公司電解液產能2萬噸,未來尚無新建電解液產能。
數據來源:公司公告
公司主營業務是新型電子化學品及功能材料的研發、生產、銷售和服務,主要產品包括電容器化學品、鋰電池化學品、有機氟化學品、半導體化學品四大系列。截止2016年公司總資產28億元,營業收入16億元,淨利潤2.56億,截止目前市值93億元(截止8月3日數據)。
在電解液業務方面,公司2016年營收8.56億元,銷量14793噸,截至目前公司產能2萬噸左右。
數據來源:公司公告
天津金牛電源材料有限責任公司是一家集研發、生產、銷售和服務於一體的鋰離子電池材料專業供應商,也是一家國有控股性質的高新技術企業。公司是國內擁有自主智慧財產權並最早工業化生產六氟磷酸鋰企業,也是中國鋰離子電池用六氟磷酸鋰與鋰離子電解液行業標準的主要起草單位。
在電解液業務方面公司2016年銷量10000噸,目前具備產能約為1萬噸左右。
數據來源:賽迪顧問、中國電池網
公司業務分為新能源業務及非新能源業務,其中新能源業務覆蓋鋰電新能源上下遊產業鏈,為公司主要的業績來源及發展重點,主要包括鋰電池材料、新能源汽車及能源管理服務業務。
非新能源業務主要包括服裝品牌運營、類金融和創投業務。截止2016年公司總資產146億元,營業收入55億元,淨利潤3.3億元,截止目前市值247億元(截止8月3日數據)。
在電解液業務方面,公司2016年銷量7241噸,營收4.19億元,同比增長121.05%。另外,公司目前在建 2000噸六氟磷酸鋰和 20000噸電解液項目,預計2017年第三季度電解液將投試產,2017年年內六氟磷酸鋰投試產,預計到2018年公司將形成電解液產能3萬噸。
數據來源:公司公告
根據目前國內以及全球的電解液產能以及需求分析產,我們不難看出,目前整個電解液行業處於供過於求的現狀,預期在未來幾年內這一現象仍然持續。
隨著新能源汽車行業的快速發展,我們假設2020年全球新能源汽車產銷量為300萬輛,平均單車電池容量40KWH,那麼到2020年全球車用動力電池需求預計為120GWH,我們假設車用動力電池在整個鋰離子電池中的佔比為50%,那麼全球鋰離子電池到2020年需求量約為240GWH,按照每KWH鋰電池需1.2kg電解液材料來測算,全球電解液需求量需求在2020年將達到28.8萬噸,對應2016年全球14.28萬噸的銷量,年複合增長率達到 19.17%。
我們假設國內在全球電解液市場的銷量佔比為80%左右,那麼對應2020年國內電解液的銷量約為23.04萬噸,我們按照每年20%左右的電解液需求增長,估算2018年全球電解液需求量約為20.56萬噸,對應80%的中國市場份額約為16.45萬噸。
而根據國內前十大電解液企業的產能規劃數據來看,到2018年行業總體產能約為17.05萬噸,因此我們預計在2019年之前全球及國內電解液行業的整體現狀將呈現供大於求的現象。
另外,在六氟磷酸鋰細分產業方面,我們按照2018年16.45萬噸電解液的需求量,來測算大約需求六氟磷酸鋰2.06萬噸,對應2018年3.81萬噸的產能來講,也是處於產能過剩狀態,因此我們預計2019年之前,六氟磷酸鋰的行業狀態和電解液一樣,也是供過於求。
基於電解液行業未來幾年行業暫時過剩的行業預期,我們建議關注進行多元布局的相關上市公司,比如杉杉股份,具備正極材料及電解液(電解液未來產能釋放量較大)等新能源汽車多產業鏈布局的上市公司。
1.鋰電池產業發展不及預期;
2.電解液廠商短期內集中擴產,導致行業產能過剩嚴重,從而引起企業發動價格戰;
3.國內電解液添加劑技術無法突破,導致技術方面受限於日韓企業。