电解液添加剂供应缺口扩大成为制约锂电池放量的瓶颈

1、正文目录 HYPERLINK l _TOC_250005 1、VC 添加剂供应缺口扩大 4 HYPERLINK l _TOC_250004 2、电解液添加剂产业概况 5 HYPERLINK l _TOC_250003 3、具有VC、FSI 产品与产能储备的企业，有望获得高回报 10 HYPERLINK l _TOC_250002 5、投资建议 11 HYPERLINK l _TOC_250001 风险提示 11 HYPERLINK l _TOC_250000 相关报告 12图表目录图 1：VC 价格变化情况 4图 2：铁锂电池产量在锂电池出货占比 4图 3：全球锂电池需求情况 5图 4：NCM

2、523 电芯中 VC 组合和 FEC 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：NCM523 电芯中 VC 组合和 FEC 组合的容量保持能力和平均充放电电压差表现对比 7图 6：NCM523 电芯 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 9图 7：不同组合的循环稳定性、容量保持率和电压变化 9图 8：新能源行业历史PEBand 13图 9：新能源行业历史PBBand 13表 1：国内 VC 产能情况 4表 2：电解液添加剂分类 5表 3：电解液添加剂介绍 6表 4：VC 和 FEC 介绍 6表 5：不同电池的添加剂品种 7表 6：LiFSI 添加后

3、对电解液盈利能力提升的测算 8表 7：LiFSI 性能更好 8表 8：二氟磷酸锂、DTD 也是重要的新型添加剂 9表 9：LiFSI 工艺 9表 10：国内企业 VC 扩产情况 10表 11：LiFSI 布局情况 111、VC 添加剂供应缺口扩大VC 自去年 Q4 开始供应紧张，目前供应缺口正在放大。从 2020 年 Q4 开始，VC 等常规电解液添加剂供应开始吃紧，到今年 Q1 后期，已出现明显的供应缺口，天赐材料主要电解液公司也开始以高于当时市场价格收集库存。尽管终端需求受供应链限制增长并不明显，但中游公司考虑到产品库存各环节排产环比仍在增长，由于上半年还没有新的供给投放，我们分析该缺口正

4、在进一步放大。随着供应不断吃紧，VC 价格自 2020 年 Q4 开始明显、持续上涨，目前市场价格已经达到 27 万元/吨，较去年均价 15-16 万元上涨 68-80%。与磷酸铁锂电池快速发展有关。VC 添加剂缺口变大，除了行业终端需求增长外，也与目前主流磷酸铁锂电池配方中其使用比例提高有关。去年以来，铁锂电池需求快速提升，而铁锂电池配方 VC 一般超过 3%，导致 VC 需求激增。VC 扩产难度较大，紧张可能持续到明年。VC 生产过程中使用氯气等剧毒气体、三乙胺等易燃易爆且有毒气体、尾气中会有氯化氢等有毒且有腐蚀性的气体，因此环保要求、生产难度较大。此外，前几年由于 VC 供需宽松，主要企

5、业产能扩张动力不足。去年部分停产减产的 VC 企业复产多数都不顺利，而受于生产过程中对安全性的高要求，新扩张产能投产进展缓慢。我们预计VC 供应吃紧的状态可能延续到明年，甚至有可能继六氟磷酸锂之后，成为阶段性制约锂电池放量的重要瓶颈。表 1：国内 VC 产能情况企业现有产能（吨）备注江苏华盛3,2503000 吨产能满产，又新技改增加了 20-30 吨/月张家港瀚康超过 1000包括江苏和安徽工厂苏州华一山东永浩荣成青木天赐材料1,0002,000 吨在建1,000 吨在建800奥克股份持股 35%子公司浙江天硕永太科技小量技改项目建设中福建博鸿合计500 吨以上约 12,000该产能改造可能

6、未复产资料来源：鑫椤咨询，行业资料，图 1：VC 价格变化情况图 2：铁锂电池产量在锂电池出货占比资料来源：鑫椤资讯，盖德化工，资料来源：鑫椤资讯，图 3：全球锂电池需求情况资料来源：鑫椤咨询，GGII，2、电解液添加剂产业概况电解液添加剂种类比较丰富，目前在商业应用的可能有 20 多个品种，但总体使用量（质量比）都比较低。根据其作用可以分为成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、高低温性能添加剂等。其中最常见的添加剂有 VC、FEC 两种，特别是 VC 添加剂是最常用的产品，广泛应用于数码、动力电池产品。VC 和 FEC 是最常用的电解液添加剂。目前常用的电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯（VC）、氟

7、代碳酸乙烯酯（FEC）、亚硫酸丙烯酯（PS）。一般电解液中添加剂不止一种，多种组合的形式可以更好地满足电池所需要的性能。VC 作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，在碳负极表面发生自由基聚合反应，从而有效抑制溶剂分子的共插入反应，同时对正极无副作用，具有良好的高低温性能及防气胀功能，可以提高电池的容量和循环寿命。FEC 添加后可以提升电池的容量、循环寿命和低温性能。FEC 过去主要在一些较高端的小型电池中用，大型动力电池用的很少；但是动力电池中使用的趋势已经很明显。缩写名称作用表 2：电解液添加剂分类常规添加剂VC碳酸亚乙烯酯有机成膜添加剂，改善SEI 膜性能，提高电池的初始容量及循环寿命，改

8、善安全性能及存储性能FEC氟代碳酸乙烯酯形成SEI 膜的性能更好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解，提高电解液的低温性能PS丙烷磺酸内酯有效改善电池气胀问题，提高安全性能，延长电池使用寿命DTD硫酸乙烯酯抑制电池初始容量的下降，增大初始放电容量，减少高温放置后的电池膨胀，提高电池的充放电性能及循环次数CEC氯代碳酸乙烯酯制备 VC、FEC 的主要原材料VEC乙烯基代碳酸乙烯酯提高反应活性的成膜添加剂，可以明显改善电化学反应性能锂盐添加剂LiFSI双（氟代磺酰）亚胺锂可以作为锂盐部分替代六氟，也可以作为添加剂有效降低形成在电极板表面上的SEI 层在低温下的高低温电阻LiDFP

9、二氟磷酸锂在电极界面形成膜而改进高低温循环性能、降低电池自放电，同时能够有效降低六氟磷酸锂使用量LiODFB二氟草酸硼酸锂首次充放电过程中能够在正极和负极表面形成一层致密、稳定的SEI 膜，优化了正负极表面膜，减小正极和电解液之间的电阻，抑制电极的表面活性LiBOB二草酸硼酸锂可以作为锂盐或者添加剂，形成 SEI 膜，较六氟有更好的热稳定性和电化学稳定性其余添加剂DFEC双氟代碳酸乙烯酯改变电解液的循环性能，低温性能，而且还具有良好的阻燃效果TMSB三（三甲基硅基）硼酸酯有助于提升电池的循环寿命和低温性能TMSP三（三甲基硅基）磷酸酯抑制电池电阻增加并且能抑制容量降低TFP三（2,2,2-三氟

10、乙基）磷酸酯TFEC三（三氟乙基）碳酸酯TFPC4-三氟甲基碳酸乙烯酯资料来源：行业信息，表 3：电解液添加剂介绍作用品种成膜添加剂 优良的 SEI 膜具有有机溶剂不容性，允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。导电添加剂提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏阻燃添加剂在电池中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可改善电池的安全性无机成膜添加剂（SO2、CO2、CO 等小分子以及卤化锂等）、有机成膜添加剂（氟代、氯代和溴代碳酸酯等，借助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电力能力，使添加剂在较高的电位条件下

11、还原并有效钝化电极表面，形成稳定的 SEI 膜）按作用类型可分为与阳离子作用型（主要包括一些胺类和分子中含有两个氮原子以上的芳香杂环化合物以及冠醚和穴状化合物）、与阴离子作用型（阴离子配体主要是一些阴离子受体化合物，如硼基化合物）及与电解质离子作用型（中性配体化合物主要是一些富电子基团键合缺电子原子N 或B 形成的化合物，如氮杂醚类和烷基硼类）有机磷化物、有机氟代化合物、卤代烷基磷酸酯改善低温性能的添加剂有机硼化物、含氟碳酸酯资料来源：搜狐，VCFEC碳酸亚乙烯酯氟代碳酸乙烯酯表 4：VC 和 FEC 介绍熔点（）19-22 18-23沸点（）162 212作用提高电池的初始容量、循环使用寿命

12、、高形成SEI 膜的性能更好，用于提升电池的容量、循低温性能环寿命和低温性能资料来源：公司官网，表 5：不同电池的添加剂品种电池类型正极负极添加剂4.45V 钴酸锂电池钴酸锂人造石墨FEC、PS 等数码类常规数码电池钴酸锂、三元人造石墨、改性天然石墨VC 等合金负极电池钴酸锂Si-C 合金FEC 等三元圆柱电池三元人造石墨VC 等钴酸锂高倍率软包电池钴酸锂人造石墨VC 等小型动力类三元高倍率圆柱电池三元人造石墨VC 等钴酸锂/三元超高倍率软包电池钴酸锂、三元人造石墨VC 等磷酸铁锂容量型电池磷酸铁锂人造石墨VC磷酸铁锂功率型启停电池磷酸铁锂人造石墨VC 等动力类三元动力电池高镍三元圆柱动力电池

13、三元高镍三元人造石墨Si-CVC 等VC、FEC 等高镍三元软包、方形动力电池高镍三元Si-CVC 等钛酸锂电池三元钛酸锂LiBOB 等特殊类原位聚合型凝胶电池钴酸锂、三元人造石墨、改性天然石墨VC 等资料来源：公司官网，图 4：NCM523 电芯中 VC 组合和 FEC 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：Electrolyte Development for High-Performance Li-Ion Cells：Additives, Solvents, and Agreement with a Generalized Molecular Model，图 5：NCM5

14、23 电芯中 VC 组合和 FEC 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 Wide Range of Testing Results on an Excellent Lithium-Ion Cell Chemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies，新型添加剂快速发展，广泛应用是趋势。随着动力电池各种性能要求的提升，如高低温性能、循环性能、导电性能、安全性等，相应的一些有助于改善这些性能的添加剂产品开始更多的在电解液产品中应用，部分添加剂的使用量也有比较大的变化，有的使用比例近几年就得到了大幅提升

15、。目前一般配方中，VC 使用比例 2-3%左右（铁锂配方可能更高），FEC 在高端小电池应用较多，一般使用比可能达到 5%以上，但动力电池应用比例比较低，不过随着负极材料的升级，未来在动力领域大量应用可能是一个趋势。从市场结构上看，韩国电池公司使用的添加剂最丰富，可能与韩国企业较早导入中国供应链有关，日本电池可能还是 VC、FEC 为主，中国电池公司近几年发展在加速，创新能力快速迭代加强，添加剂的使用与韩系电池公司接近，近几年 LiFSI、DTD、LiDFP使用比例也出现快速提高。从特斯拉公开信息也可看到，DTD、二氟磷酸锂（LiDFP）等添加剂已经开始商业化应用。LiFSI 是用量最大的新型

16、添加剂。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项，理论上看 LiFSI 具有相当部分替代六氟磷酸锂的潜力，但因 LiFSI 对铝箔产生腐蚀另外成本太高，目前一般将其作为添加剂加入电解液中。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 3-8%。部分 HEV 电池产品由于需要高倍率放电，使用比例更高。但 LiFSI 的制备难度高，工艺流程控制难度大，过去 3-4 年主要的电解液公司、电解质与添加剂公司纷纷投入较大资源研发和探索，但目前仅有天赐材料、上海康鹏两家企业有千吨以上的

17、在运行产能（康鹏 2020 年安全生产出现问题），其余大部分公司如新宙邦、永太科技、天际股份等可能还在数百吨级别，关于 LiFSI 的技术路线与工艺也还没有形成产业共识。除了 LiFSI 以外，DTD、二氟磷酸锂等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。表 6：LiFSI 添加后对电解液盈利能力提升的测算万元/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0.7

18、11.422.12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资料来源：行业信息，表 7：LiFSI 性能更好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资料来源：康鹏招股书，特点市场情况表 8：二氟磷酸锂、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，

19、国内可用，海外有专利问题，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，表 9：LiFSI 工艺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

20、磺酰亚胺或者双氟磺酰亚胺盐；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。资料来源：各企业相关专利，图 6：NCM523 电芯 LFO 组合和 DTD 组合的容量保持能力图 7：不同组合

21、的循环稳定性、容量保持率和电压变化和平均充放电电压差表现对比资料来源：A Wide Range of Testing Results on an ExcellentLithium-Ion Cell Chemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies，资料来源：1,2,6-Oxadithiane 2,2,6,6-tetraoxide as an AdvancedElectrolyte Additive for LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Graphite Pouch Cells，3、具有VC、FSI 产品与产

22、能储备的企业，有望获得高回报VC 紧缺但增量产能有限，紧张可能延续到明年下半年。VC 的技术/专利壁垒、工艺要求比较高，扩产难度比较大，尽管华盛、华一、瀚康、永太科技、天赐材料都披露了扩产计划，但今年内可能只有永太科技、山东青木、山东瀛寰有一部分能落地的增量产能，我们预计 VC 的缺口可能持续到明年下半年。产业反馈目前进展比较快的是永太科技的 5000 吨产能，其中 2000 多吨可能在今年 8-9月份一部分达产，而荣成青木的 1000 吨可能也在今年 8-9 月产能投运。同时，山东瀛寰的 1500-2000 吨产能也还在调试，投放时间尚未确定。可能可以提升 LiFSI 来降低 VC 使用。在

23、 VC 紧张无解的情况下，业内部分企业也表示出另外一直倾向，就是提高使用 LiFSI 从而降低 VC 使用比例，之前 LiFSI 与 VC 价格差太多，这一方案很不经济，但随着 VC 价格持续大幅上涨，部分能自产 LiFSI 或者具有 LiFS 供应的电解液公司可能以此作为对冲方案。2022 下半年到 2023 年常规添加剂供应有望有所缓解，新型添加剂的应用可能是拉开差距的关键。目前主要参与者纷纷启动扩产计划，但真正要投运爬坡可能在 2022 年下半年到年底才会比较明显，2023 年常规添加剂供应将得到缓解，未来的差异与竞争可能主要会体现在新型添加剂的研发、推广上。天赐材料、新宙邦、永太科技积

24、极扩产添加剂。江苏华盛是目前全球最大的电解液添加剂公司，目前有 3000 多吨添加剂产能，扩产项目正在推进，预计将在 2022 年底投运。天赐材料（静默期无建议）计划通过子公司浙江天硕扩产 1000 吨 VC，通过子公司九江天赐扩产 4000 吨 LiFSI，以及 LiODFB、LiBOB、LiDFP、TMSP 等 1800 吨添加剂。新宙邦拟通过持股 76%的子公司江苏瀚康扩建 5.9 万吨锂电材料，其中一期项目为 2.93万吨包括CEC、FEC、VC、DTD 等（可能很大部分是制备 FEC 与 VC 的原材料CEC）。永太科技在内蒙古乌海规划扩产 5000 吨 VC、3000 吨 FEC

25、产能，其中一部分是通过技改现有产线设施完成，有希望在今年 8-9 月份部分达产，其余部分综合考虑环评和调试周期，预计明年有望投放。此外，奥克股份持股 35%的苏州华一通过全资子公司在大连计划扩产 11.65 万吨添加剂与电解质项目，其中包括： 6 万吨 CEC（制备添加剂的原材料）、1 万吨 VC、1 万吨 FEC、6000 吨PS、5000 吨 LiDFP 等。前瞻布局 VC、LiFSI 的企业可能可以阶段性获得超额回报。综上，我们分析 FSI、VC等添加剂正在成为电极液公司新的抢夺的制高点，相应有技术、产品、产能储备的公司，在未来数年有望获得超额盈利回报。表 10：国内企业 VC 扩产情况

26、企业VC 产能VC 扩产计划备注江苏华盛3,250计划张家港扩产 6000 吨，环VC、FEC 合计 5200 吨评公示中张家港瀚康约 1300计划扩产VC、FEC 合计近 2000 吨苏州华一1,000计划在大连扩产 1000 吨，前期工作VC、FEC 合计 2000 吨，大连基地同时规划扩产 1 万吨 FEC与 1 万多吨其余添加剂。奥克股份持股华一 35%。天赐材料近 800 吨计划在浙江扩产 1000 吨，前其余新型添加剂计划扩产 1800 吨期工作企业VC 产能VC 扩产计划备注永太科技小量计划内蒙扩产 5000 吨，其中一部分是技改现有产线可能在 3 季度达产同时计划扩产 3000

27、 吨 FEC福建博鸿超 500 吨规划二期 1000 吨现有产能改造后可能复产，二期有望明年下半年达产山东瀛寰小量2000 吨在建与山东永浩为同一实控人，产能还在调试，投产一直在推迟，年内可能投产荣成青木小量1000 吨在建产业预计在 2021 年 8-9 月投放。资料来源：行业信息，表 11：LiFSI 布局情况企业现有产能（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 年投产天赐材料23008000现有产能中 300 吨为原来的中试线改造，2000 吨新宙邦2002400康鹏科技1700-永太科技5001000氟特电池

28、300资料来源：公司公告，康鹏招股书，5、投资建议添加剂属于高壁垒的精细化工产品，再加上生产安全性与环保约束，未来该领域的扩产可能总体上都还比较有序，我们预计，VC 添加剂的紧张可能延续到明年下半年，明年底到后年 VC 供需可能会缓解，未来主要参与者的竞争可能会转移到别的新型添加剂研发、推广上。LiFSI 的大比例使用已经成为趋势，由于制备难度比较大，不排除业内企业扩产与投运进度继续低于预期。我们判断，在 VC、LiFSI 添加剂领域有前瞻的产品与产能准备的企业，可能在未来几年获得阶段性的超额利润回报。相关上市公司，推荐与关注：新宙邦（联合化工）、天际股份、多氟多(联合化工)、永太科技（化工）

29、、奥克股份（联合化工）、江苏国泰（化工）；天赐材料静默期无建议。风险提示新能源汽车销量低于预期产业政策变化、配套设施建设和推广、客户认可度等因素波动，都可能导致新能源汽车市场需求出现较大波动。产能释放快于预期或者新的替代产品出现VC 目前环保监管比较严格，导致停产减产的企业复产、新扩张产能受到一定限制，但如果后续企业如果未来对于扩产仍然有比较严苛的限制，可能继续影响下游应用，同时推动扩张的企业市场份额提升受到影响。此外，由于 VC 等产品价格快速上涨，一些有替代潜力的产品可能开始有应用价值。相关报告系列报告（七十三）：锂电铜箔加工费开始回升，将继续维持供需紧张状态 系列报告（七十二）：六氟长单开始落地，六氟与电解液明年确定性逐步体现系列报告（七十一）：拜登发表 1740 亿美元电动车提案演讲，美国今明年可能实现高强度增