新型添加剂LiFSI电解液下一个制高点

1、正文目录 HYPERLINK l _TOC_250004 1、LiFSI 介绍 3 HYPERLINK l _TOC_250003 2、新型添加剂正在走向大规模应用 4 HYPERLINK l _TOC_250002 3、LiFSI 将显著提升电解液价值量，国内企业开始大规模布局 8 HYPERLINK l _TOC_250001 4、投资建议 9 HYPERLINK l _TOC_250000 风险提示 9相关报告 10图表目录图 1：康鹏科技销量和单价情况 5图 2：康鹏科技单位原材料成本情况 5图 3：NCM523 电芯中 LFO 单独作为添加剂在容量保持能力和平均充放电电压差方面表现更

2、好 6图 4：NCM523 电芯中 LFO 组合和 DTD 组合的容量保持能力和平均充放电电压差表现对比 7图 5：不同组合的循环稳定性、容量保持率和电压变化 7图 6：添加 LiFSI 后电解液价格变化情况 8图 7：新能源行业历史PEBand 10图 8：新能源行业历史PBBand 10表 1：锂电池电解液构成 3表 2：LiFSI 工艺 3表 3：LiFSI 生产过程中的氟化剂品种 4表 4：LiFSI 性能更好 4表 5：增加双氟磺酰亚胺类化合物后，电解液性能提升 5表 6：康鹏科技原材料用量持续下降 5表 7：二氟磷酸锂、DTD 也是重要的新型添加剂 6表 8：LiFSI 添加后对电

3、解液盈利能力提升的测算 8表 9：企业 LiFSI 布局情况 91、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

4、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。溶剂溶质添加剂常规溶剂新型溶剂常规锂盐新型锂盐聚碳酸酯（PC）羧酸酯碳酸乙烯酯（EC）亚硫酸脂碳酸二甲酯（DMC）氟化溶液碳酸二乙酯（DEC）碳酸甲乙酯（EMC）六氟磷酸锂（LiPF

5、6）双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）成膜添加剂 过充保护添加剂高/低温添加剂阻燃添加剂倍率型添加剂四氟硼酸锂（LiBF4）二草酸硼酸锂（LiBOB）双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI）表 1：锂电池电解液构成资料来源：OFWeek，招商证券序号合成方法企业路线a）由 i.氯化亚砜、氯磺酸与氨基磺酸（或 ii.氯磺酸与氯磺酰异氰酸酯）合成二氯磺酰亚胺；i.为日本触媒、天赐、康鹏、新宙邦（福邦、瀚康）、1通过氟化剂氟化得到二氟磺酰亚胺；在水溶液体系中与碱性锂（一般选择氢氧化锂或碳酸锂）华荣的路线；ii.为武汉海斯普林科技等公司的路线反应，生成双氟磺酰亚胺锂。2a）由硫酰氟与氨气反应制备出双氟磺酰亚胺或

6、者双氟磺酰亚胺盐；新宙邦（博氟）、天赐、部分欧洲和美国企业b）经锂化试剂锂化得到 LiFSI。3a）由氟磺酸与尿素反应制备出双氟磺酰亚胺或者双氟磺酰亚胺盐后；部分美国企业b）经锂化试剂锂化得到 LiFSI。4a）由磺酰胺与二氯亚砜、氯磺酸反应得到双氯磺酰亚胺； b）与三氟化锑反应得到双氟磺酰亚胺；c）与碳酸钾(铷或铯)反应得到双氟磺酰亚胺钾(铷或铯)盐；华中科技大学d）与高氯酸锂(或钠)或四氟硼酸锂(或钠)在非质子极性溶剂中发生复分解交换反应，得到双氟磺酰亚胺锂(或钠)盐。表 2：LiFSI 工艺资料来源：各企业相关专利，招商证券氟化剂品种企业表 3：LiFSI 生产过程中的氟化剂品种金属氟化

7、物如氟化锌、氟化钾等日本触媒、华荣三氟化锑华荣、华中科技大学氟化氢天赐、康鹏、新宙邦（博氟、福邦）给体溶剂- 氟化氢络合物和含氮类氟化氢络合物新宙邦（瀚康化工）、阿克马法国含氟混合气多氟多资料来源：各企业相关专利，招商证券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

8、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。LiFSILiPF6LiTFSI分解温度20080100氧化电压4.5V5V5V基础物性溶解度电导率易溶最高易溶

9、较高易溶中等化学稳定性较稳定差稳定热稳定性较好差好电池性能低温性能循环寿命耐高温性能好高好一般一般差较好高好工艺成本合成工艺成本复杂高简单低复杂高表 4：LiFSI 性能更好资料来源：康鹏招股书，招商证券%构成25循环1000 周容量保持率45循环1000 周容量保持率25/5C 倍率放电容量保持率-20/5C 倍率放电容量保持率对比例溶质：六氟磷酸锂，重量占比 12添加剂：1的 VC、1%的双氟磺酰亚胺锂溶剂：EC、EMC、乙酸丙烯按照质量比 1:2:1混合74.877.683.581.2实施例 1对比例+0.5g N-苯基双氟磺酰亚胺84.482.189.890.2实施例 2对比例+7g

10、N-吡啶基双氟磺酰亚胺83.183.288.789.1实施例 3对比例+3g N-吡咯基双氟磺酰亚胺84.586.190.691.1实施例 4对比例+0.4g N-苯基双氟磺酰亚胺、 1g N-3-甲基吡啶双氟甲基磺酰亚胺85.684.991.489.7实施例 5对比例+0.9g N-苯基双氟磺酰亚胺、 0.6g N-丁基-4-吡咯烷基双氟磺酰亚胺、2g N-哌啶基双氟磺酰亚胺84.883.789.988.6表 5：增加双氟磺酰亚胺类化合物后，电解液性能提升资料来源：天赐专利信息，招商证券图 1：康鹏科技销量和单价情况 图 2：康鹏科技单位原材料成本情况 资料来源：康鹏招股书，招商证券资料来源

11、：康鹏招股书，招商证券2017 年2018 年2019 年2020 年表 6：康鹏科技原材料用量持续下降磺酸衍生物上半年年平均采购价（万元/吨）3.43.23.23.2年耗用量（吨）210.9314.2352.131.2单耗（吨）1.151.211.100.62单位成本（万元/吨）3.93.93.52.0碱性锂年平均采购价（万元/吨）13.712.99.77.1年耗用量（吨）48.771.579.89.0单耗（吨）0.270.270.250.18单位成本（万元/吨）3.73.52.41.3资料来源：康鹏招股书，招商证券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

12、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。特点市场情况表 7：二氟磷酸锂、DTD 也是重要的新型添加剂二氟磷酸锂（LiPO2F2） 显著提升高低温性能，能形成更小的内阻做 SEI 成膜添加剂，有更好使用效果好，国内可用，海外有专

13、利问题，目前单价 50 多万/吨行业已开始批量应用；DTD 用量DTD/ESA、SPA的抗氧化性能，可能会开始替代 VC 添加剂较多，单价也比较贵（目前行业万/吨）其他二氟草酸硼酸锂等资料来源：公开资料，招商证券图 3：NCM523 电芯中 LFO 单独作为添加剂在容量保持能力和平均充放电电压差方面表现更好资料来源：LiPO2F2 as an Electrolyte Additive in LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Graphite Pouch Cells，招商证券图 4：NCM523 电芯中 LFO 组合和 DTD 组合的容量保持能力和平均充放电电压差表现对比资料来源：A Wi

14、de Range of Testing Results on an Excellent Lithium-Ion CellChemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies，招商证券图 5：不同组合的循环稳定性、容量保持率和电压变化资料来源：1,2,6-Oxadithiane 2,2,6,6-tetraoxide as an Advanced Electrolyte Additive for LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Graphite Pouch Cells，招商证券3、LiFSI 将显著提升电解液价值量，

15、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 LiFS

16、I 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。图 6：添加 LiFSI 后电解液价格变化情况资料来源：招商证券；注：横轴为 LiFSI 添加比例万元/吨LiFSI 添加 2%LiFSI 添加 4%LiFSI 添加 6%LiFSI 单吨含税价40.0040.0040.00电解液成本增长0.711.422.12添加后电解液不含税价4.765.466.17添加后电解液含税价5.376.176.97电解液毛利润增长0.350.701.04添加后电解液单吨毛利润

17、1.652.002.35添加后电解液毛利率34.7%36.6%38.0%电解液单吨净利润增长0.210.410.62表 8：LiFSI 添加后对电解液盈利能力提升的测算资料来源：招商证券注：测算中假设 1）六氟价格为 10 万/吨，溶剂价格为 1.2 万/吨；2）LiFSI 单吨营业成本 18 万元/吨，毛利率约 49.2%，扣非净利率约 29.2%企业现有产能（吨）扩产计划（吨）备注日本触媒3003000扩张产能预计 2023 年投产韩国天宝300440扩张产能预计 2020 年投产现有产能中 300 吨为原来的中试线改天赐材料23008000造，2000 吨为原来晶体 6F 改造，扩张产能

18、中明年下半年和后年分别投放4000 吨新宙邦2002400康鹏科技1700永太科技10001000氟特电池300表 9：企业 LiFSI 布局情况资料来源：公司公告，康鹏招股书，招商证券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