锂电与光伏加持下的明星氟聚合物,PVDF市场空间究竟有多大?

材料内参 2022-02-12

锂电pvdf新能源汽车

6097 字丨阅读本文需 13 分钟

2月10日,联创股份(300343.SZ)发布公告称,公司、黑猫股份、西南电力、天津电力与乌海市人民政府签署投资框架协议,拟在乌海市高新技术产业开发区低碳产业园投资建设5万吨/年PVDF产业链及0.6GW配套绿电项目,投资总额约72亿元。其中5万吨/年PVDF产业链项目,由公司与黑猫股份成立的“内蒙古联和氟碳新材料有限公司”作为实施主体。

受此消息影响,2月11日,联创股份盘中最高涨幅达7.03%,截至收盘,股价为13.58元,涨幅2.72%,最新总市值156.03亿元。那么PVDF应用领域有哪些,在建产能有多少?未来市场空间究竟有多大?

PVDF应用领域广泛,锂电粘结剂需求高速增长

PVDF应用领域广泛

近年,随着新能源行业的快速发展,PVDF在新能源方向的应用比例也大幅提升。在锂离子电池中,PVDF 主要用于正极材料粘结剂,目前这部分应用占总消费量的比例达18.8%;新能源领域另一大应用是光伏背 板膜,凭借其极佳的耐候性,可有效保护背板中间层的PET基膜,提升整个组件的使用寿命,目前这部分 应用占PVDF总消费量的10.1%。此外,PVDF还被用作水处理膜,占比在13.0%左 。

涂料产量稳步增长,为PVDF贡献稳定需求增量

随着高层建筑的不断出现,建筑的安全性、耐沾污和耐久性越来越PVDF重要,外墙面砖和瓷质贴面逐渐被限 制使用。同时,玻璃幕墙由于光污染等问题,在外墙装饰中也受到限制。2015年,住建部规定新建住宅、 医院门诊急诊楼和病房楼、中小学校等建筑,不得在二层及以上采用玻璃幕墙。

化工行业资本开支提升,带动PVDF使用量提升

PVDF通过注塑可以形成各类管道、阀门等塑料配件。由于PVDF对氯、溴卤素及卤素化合物有极其优异的 抵抗特性,及良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性,因此PVDF是石化及其他工业设备流体处理系 统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。

水处理需求逐年增加,PVDF材料性能优越

水处理膜是PVDF另一大下游应用领域,占2020年总消费量比例达13%。在水处理过程中,PVDF主要应用在 三个领域:市政污水处理、工业污水深度处理、海水淡化脱盐。相较于其他材质的膜产品,PVDF水处理 膜在纯水通量、强度、抗污染性、耐强酸强碱、抗氧化等方面表现出一定优势。

锂电粘结剂是PVDF近年发展最快应用

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液四大部分组成。粘结剂是锂离子电池极片重要的组成材料 之一,是将极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物,具有增强活性材料、导电剂 和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用,是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料。

锂电池对粘结剂性能有高要求

锂离子电池用粘结剂既需要能被有机电解液浸润,又能抵抗其侵蚀,不溶解,少溶胀,在有机电解液环 境下也能保持良好的粘结性能。此外,对于正极粘结剂,要求其电化学稳定性良好,分解电压在4.5 V以 上 (分解电压即电解质在电极上分解所需施加的最小电压,这里主要以锂电极做参比,粘结剂若分解电 压较低,则容易在电池工作中被分解,不利于锂电的正常运转)。

PVDF是锂电池正极使用最广粘结剂

由于PVDF具有优秀的化学稳定性和耐腐蚀性,可有效抵抗极性有机溶剂电解液的侵蚀,同时具有较好的 粘结性能,因此在锂电池正极粘结剂中被广泛使用,目前占比可达90%。

电池级PVDF技术指标要求高

为了有效提升能量密度,锂电池粘结剂需要用量少并能起到良好的粘结作用。为了保证较好的粘结性能, 电池级的PVDF一般需要具有高分子量,一般在110万以上。同时,为了避免水对锂离子电池造成危害,还要求粘结剂含水量较低。此外,为了保证锂离子电池的一 致性,电池厂家对采购的PVDF不同批次性能一致性要求也非常高。

粘结剂在锂离子电池成本中占比较低

在锂电材料成本中,正极材料占比高达61%;其次是负极材料和电解液,分别占比12%和11%;此外,隔膜 也占据了6%的成本。而粘结剂在其中占比较少,约为1%,这主要是因为粘结剂作为电池中非活性物质, 用量过大会造成电池能量密度降低,同时会使极片导电性变差,不利于电池容量的发挥。(报告来源:未来智库)

新能源快速发展,锂电池产量持续增长

“双碳”战略的执行,以及为了降低石油依赖度,推动汽车产业结构升级,国家大力推广新能源汽车, 近年新能源汽车产量也是高速增长。2020年,新能源汽车产量达145.6万辆,同比增长22.35%;较2016年 的46.1万辆,年均复合增速高达33.31%。

正极材料出货量高速增长,带动PVDF需求提升

作为锂电正极材料主流粘结剂,PVDF占正极材料质量的比例一般在1%-3%,其中磷酸铁锂由于 径较小 , 所需粘结剂的量更高。据百川资讯数据,2020年锂电池用PVDF消费量在8009.22吨左 ,随着锂电池及正 极材料产量的高速增长,对PVDF的需求也将迎来高速增长。

锂电粘结剂用PVDF未来需求增长迅猛

随着新能源汽车、消费电子、和储能等领域的高速发展,锂离子电池总装机量也高速增长,我们预测 2021-2025年锂离子电池总装机量可达394、597、855、1186、1558GWh。通常每生产1GWh锂电池需耗 1500-1800吨三元正极材料,或需耗2200-2500吨磷酸铁锂正极材料,我们按照生产单位GWh锂电需耗2000 吨正极材料进行测算,正极需求量到2025年将达到311.6万吨。

涂敷隔膜将会成为PVDF另一个需求增长点

随着锂电池向能量密度更大和功率更高的方向发展,需要高性能的隔膜涂层来进一步提升电池的性能, 主要包括:(1)提升隔膜耐温性能。(2)粘结极片与隔膜,方便组装。(3)增加隔膜对电解液的浸润性, 提高电解液保有量。(4)增加高电压体系隔膜安全性。

光伏背板膜是PVDF重要应用领域

光伏背板是光伏组件的重要组成部分,位于组件的背面,用于抵抗光湿热等环境影响对封装胶膜、电池 片等材料的侵蚀,起到耐候绝缘等作用,因此要求光伏背板膜具有优异的耐高低温、耐紫外辐照、耐环 境老化和水汽阻隔、电气绝缘等性能,以满足光伏组件25年及以上的使用寿命。

PVDF系列背板膜是市场主流应用

背板按照材料主要分为有机高分子类和无机物类,有机高分子包括双面含氟、单面含氟和不含氟三类, 无机物类主要为玻璃。从对环境的耐候程度看,依次为双面含氟、单面含氟、不含氟面板。

PVDF性能更加优异

与PVF相比,PVDF含氟量更高,耐候性更强,阻燃等级更高;同时,PVDF分子偶极矩较大,易于结晶,同样 厚度的PVDF薄膜透水率仅有PVF薄膜的约十分之一;此外,PVDF薄膜加工性更好,其熔融温度与热分解温 度差值高达170℃,无需添加潜溶剂或共聚改性即可良好成膜,是含氟塑料中最易加工的品种。

双面组件带来压力,行业快发展仍支撑需求增长

目前,市场上有机薄膜背板仍为主流,2019年占比为86.5%,其中以PVDF为主的KPK/KPF/KPE背板占比 59.5%,以PVF为主的TPT/TPF/TPE结构占比14%。目前玻璃背板占比为13.5%,主要用于双玻组件。

光伏对PVDF需求将保持稳步增长

根据CPIA对未来光伏装机量的预测,按照每GW光伏组件封装使用500万平米光伏背板进行测算,预计在保 守情况下,2021-2025背板需求量分别为7.5、9.0、10.5、12和13.5亿平方米;乐观情况下,2021-2025 背板需求量分别为8.5、11.25、13.5、15.0和16.5亿平方米。

赛道火热,企业加速布局

据预计2021-2023年间每年电池级PVDF需求增量在一万吨左右。而在光伏领域,据测算,全球到2025年,全球光伏新增装机将达371.55GW,目前单GW的组件背板消耗量为0.047平米,对应PVDF需求量在1.2万吨,2020-2025年年均复合增速达25%。

PVDF需求旺盛,然而供给端新增产能却受限。主要有两大原因,一是与普通PVDF相比,电池级PVDF技术壁垒较高,符合锂电池粘结剂要求的产能有限,转产难度大且扩产周期长,供应端存在明显缺口。

二是PVDF(聚偏氟乙烯)受着上游原材料R142b(二氟一氯乙烷)的产能限制。由于对臭氧层的破坏作用,国家对R142b等氢氟碳化物产能把控较严,需配额生产。

供给端、原料端同时吃紧,导致2021年PVDF需求缺口短期内难以改善,PVDF及R142b市场价格不断走高。目前,锂电级PVDF报价已达44.5万元/吨,较2021年初11万/吨暴增304.5%。而R142b最新价格已突破18万元/吨,2021年累计价格涨幅达12倍。在这样的背景下,我国多家PVDF生产企业纷纷加速产能扩张,联创股份就是其中的代表企业之一。

早在2021年8月30日,联创股份就曾宣布过扩产计划。公告称,子公司山东华安新材料年产8000吨PVDF项目,其中一期生产线3000吨PVDF已进入试生产运营阶段,二期5000吨/年产能计划2022年6月份试投产。

关于公司的产能,除了上述的8000吨,再后期还有6000吨/年PVDF及配套1.1万吨/年R142b,计划2022年年底或者2023年年初投产。若再加上本次的5万吨产能规划,联创股份PVDF远期产能规划约6.4万吨产能。此外,东岳集团(1万吨)、巨化股份(0.7万吨)、昊华科技(0.25万吨)、孚诺林(1.25万吨)等企业也宣布将在2022年年底左右或之后逐步释放。

根据第三方数据,国内PVDF现有产能8.25万吨/年,预计未来2年计划新增产能约12万吨/年。而其原材料R142b,当前国内R142b总产能约15万吨,2022年底之前无新增产能扩张。中信证券预测,未来2年内PVDF供应紧缺状态都很难得到缓解,高景气仍将持续。

值得一提的是,联创股份是国内少数拥有R142b产能落地的企业,现有R142b设计产能2万吨/年、生产配额3650吨/年,位居全国首位。再加上6000吨/年PVDF配套的1.1万吨/年R142b,预计2023年将会有3万多吨R142b产能。

目前,公司PVDF产品的原材料R142b完全可以自给自足,避免了原材料价格波动影响,在利润环节更具优势。

处于建设中的PVDF产能已约达23万吨/年

从全球来看,PVDF主要传统厂商有阿科玛、索尔维、三爱富新材料和东岳集团等,其中这前四大厂商共占约65%的市场份额。目前,中国是全球最大的PVDF市场,占比约40%的份额,其次是欧洲和北美市场,两者共占近40%的份额。

随着PVDF应用市场的扩大,2020年国内多家PVDF企业纷纷投产增产,产能达6.98万吨/年,厂商主要包括阿科玛、苏威、东岳化工、三爱富等。其中常熟阿科玛产能为1.9万吨/年,是国内最大的PVDF供应商。据测算,2025年PVDF市场空间将达12.06万吨,且锂电池将成为第一大需求主力。

由于与普通PVDF相比,电池级PVDF技术壁垒较高,所以国内企业尽管总的PVDF产能增长较快,但是符合锂电池粘结剂要求的产能有限,且普通PVDF短时间内无法转换成锂电池级PVDF。当前,国内锂电池PVDF市场由阿科玛、索尔维、吴羽、大金等外企主导,国内具备锂电池PVDF企业较少,仅华夏神州、、巨化股份三爱富、孚诺林、中化蓝天等有相关产能。

2021年以来,我国PVDF生产企业纷纷宣布相关项目布局/进展。据统计,当前处于建设中的PVDF产能已约达23万吨/年。

12月3号,巨化股份下属分厂电化厂拟实施新增48.8万吨/年VDF技改扩建项目、新增3万吨/年PVDF技改扩建项目(一期)新增2. 35万吨/年PVDF项目。后者采用悬浮聚合工艺和乳液聚合工艺生产PVDF树脂,项目预计2023年四季度建成投产。正在建设的1万吨/年PVDF已建成0.35万吨/年(乳液法0.25万吨/年、悬浮法0.1万吨/年),剩余悬浮法0.65万吨/年PVDF预计2022年上半年建成。

11月23日,为了满足快速增长的锂离子电池材料需求,阿科玛宣布将Kynar®PVDF氟聚合物产能增加50%。其目前的目标是到2030年电池销量至少达到10亿欧元。

11月18日,深圳新星PVDF等新能源产品项目在江西省投资项目在线监管平台公示,拟总投资50亿元拟建1万吨/年PVDF及142B、152A原料项目、1万吨/年六氟磷酸锂(LiPF6)、新上电子级原材料高纯氟化氢、扩建汇凯化工6万吨/年氢氟酸项目。

10月27日,昊华科技表示,其0.25万吨/年PVDF项目预计2022年上半年投产。

10月25日,理文化工发布公告,公司全资附属公司理文国际与瑞昌市政府订立《2万吨PVDF和1万吨六氟磷酸锂项目》协议,理文国际拟投资项目生产高端氟聚合物及锂电池新材料项目总投资约20亿元。项目拟定生产规模为年产2万吨PVDF、1万吨LiPF6,并配套新建年产5万吨氟化氢。

10月19日,宁夏氟峰新材料科技有限公司年产6万吨R152a和1万吨PVDF新建项目等四个涉化项目,通过宁夏回族自治区工业和信息化厅节能审查,拟投资17亿元在石嘴山经济技术开发区建设年产6万吨R152a、1万吨PVDF新建项目,形成年产6万吨R152a、1.7万吨二氟一氯乙烷、1.1万吨VDF、1万吨PVDF的生产规模。

9月22日,中化蓝天氟材料有限公司举行含氟新材料项目开工仪式,将形成年产1.9万吨VDF、1.5万吨PVDF及配套3.6万吨HCFC-142b原料项目。

9月7日,根据亚洲化学产业信息,吴羽力争把在锂电池(LiB)隔膜用途上占据高市场份额的聚偏二氟乙烯(PVDF)年产能扩大至3万吨。

9月6日,淄博市生态环境局桓台分局对拟审批的山东华夏神舟新材料有限公司2000吨/年聚偏乙烯加工项目的基本情况予以公示。拟建项目利用现有项目生产的PVDF乳液作为原料进行生产,项目建成后,年产PVDF粉料2000吨。项目总投资4425.55万元,其中环保投资30万元。

8月30日,联创股份发布公告称,子公司山东华安新材料0.8万吨/年PVDF项目一期生产线3000吨,已完成工程建设及设备安装、调试工作,且试生产方案经专家评审通过,目前已进入试生产运营阶段。

8月29日,永和股份发布公告称,其全资子公司邵武永和金塘新材料有限公司拟投资3.07亿元在邵武永和现有厂区内建设1万吨/年PVDF和0.3万吨/年六氟环氧丙烷扩建项目。

7月30日,吴羽(常熟)氟材料有限公司拟在常熟新材料产业园建设第二工厂,总投资 20 亿元,规划1.5万吨/年PVDF产能、0.2万吨/年VDF(二级品)产能。

7月30日,联创股份发布公告称,子公司山东华安新材料有限公司拟在现有厂区投资建设6000吨/年PVDF及配套11000吨/年HCFC-142b联产30000吨/年HFC-152a改建项目。项目总投资金额不超过人民币3亿元。资金来源为自有资金及自筹资金。

7月18日,潜江市孚诺林2.5万吨/年PVDF聚合物生产线及配套项目开工,该项目总投资12亿元,分两期建设,建成后将解决半数国产锂电池隔膜核心原材料需要进口、长期面料供应紧张的局面。

7月2日,乳源东阳光氟树脂有限公司2万吨/年PVDF与4.5万吨/年R142b项目环评第一次公示,总投资约13亿元,其中4.5万吨/年R142b装置产能分为两部分,其中一部分3.6万吨/年产能直接配套拟建的2万吨/年PVDF项目,另一部分0.9万吨/年产能配套原有的0.5万吨/年PVDF生产装置做原料。

5月21日,福建华谊三爱富(邵武)氟化学产业基地项目二期工程(聚偏氟乙烯系列产品)环境影响评价第一次公示。建设内容为:6万吨/年无水氢氟酸(AHF)、4.5万吨/年乙炔、9万吨/年二氟乙烷(F152a)、3万吨/年二氟一氯乙烷(F142b)、1.8万吨/年VDF、1.5万吨/年PVDF等装置及配套公辅工程。

3月25日,璞泰来称将增资7500万元用于1万吨/年PVDF+2.7万吨/年R142b项目的建设。增资完成后,目标公司快速启动1万吨/年PVDF+2.7万吨/年R142b项目的扩产,原则上计划于2022年12月31日前顺利实现投产。

2月23日,阿科玛宣布一项投资,进一步提升其常熟基地氟聚合物产能,即到2022年实现PVDF产能增幅35%,新增产能预计于2022年底前投产。

2月1日,内蒙古三爱富万豪氟化工有限公司发布建设项目环境影响评价信息,拟投资6.2亿元建设1.3万吨/年PVDF配套 1.3万吨/年VDF、2万吨/年二氟一氯乙烷(F142b)项目。

在下游强劲需求的拉动下,这些计划产能预计在未来5年内都将会陆续投入生产。但由于新增PVDF产能的审批周期较长,加上上游R142b原材料配额及产能的增加同样需要较长的审批时间,所以预计在短期内PVDF上游的供应增速仍然不及下游的需求增速,两年以后供不应求的局面才会逐渐好转。

未来2~3年供应仍紧俏,一体化产业链企业将受益

在锂电池制造、光伏背板及储能等领域应用需求持续扩张下,PVDF呈现出爆发式增长。自2020年四季度以来,锂电池PVDF供需缺口持续拉大,市场严重供不应求,价格一路攀升,进口的电池级PVDF报价已超40万元/吨,较2020年初7万/吨暴增470%,小企业拿货价逼近50万元/吨,部分厂家已停止对外报价。国产PVDF价格也一路高涨。R142b作为其主要生产原料同向拉涨,最新价格已涨至18万元/吨,单月涨幅已超10%,近一年累计涨幅达12倍,预计这一轮涨价有望延续至2022年底甚至2023年上半年。而PVDF生产中90%以上的成本均来自于R142b。

目前,PVDF所有相关扩产规划产能有望在2022年末至2023年上半年进入行业投产高峰期,短期内依然供不应求。未来2~3年,PVDF、R142b都会是电池最紧俏的材料之一。长期看,海外目前已经淘汰R142b,国内到2030年淘汰R142b,全行业R142b外售量将持续收紧。拥有R142b-PVDF一体化布局的企业更具生存优势。

从全产业看,未来电池级PVDF需求缺口是国内企业发展电池级PVDF的重要机会。短期看,当前全行业R142b外售量少且价格已经较年初大幅上涨,海外企业成本压力较大且供应量受原料限制大。国内部分企业已经新建电池级PVDF产线,或者可以在改进设备参数后用工业级PVDF产线转产电池级PVDF。

本文来源:未来智库,金融界,中国化工信息周刊

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