化工PVDF行业研究：锂电材料真霸主小产品迎大机遇

化工PVDF行业研究：锂电材料真霸主，小产品迎大机遇1PVDF：性能优异的氟树脂，锂电池生产特种氟树脂材料，产品附加值较高。PVDF（聚偏氟乙烯），是指VDF（偏氟乙烯）的均聚物或者VDF与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，是市场规模仅次于PTFE（聚四氟乙烯）的第二大氟树脂。PVDF广泛用于航空航天、高端涂料、新能源、环保、医疗、科研等高精尖领域，产品附加价值较高。耐老化和易于加工，应用前景广阔。PVDF同时具有耐老化和易于加工的性能，性质上兼具高强氟树脂的化学稳定性和通用树脂的易加工性。此外，PVDF还具有耐老性、压电性、低介电损耗性、热电性、耐溶胀性等其他特殊性能，极大的丰富了其应用场景。PVDF在锂电池中应用于正极粘结剂和隔膜涂敷，适配锂电池的工作环境主要得益于其优质的耐老化性、低介电损耗，以及在电极溶剂中的耐溶胀性。耐老化性：具备较长的循环寿命；低介电损耗：对于电极的充放电干预较少；

耐溶胀性：溶解于正极浆料溶剂NMP且不易溶胀，电池粘结剂溶胀会导致极片的厚度增加膨胀，不利于电池的充放电循环。非同质化产品，终端应用广泛。PVDF产业链较长，资源端为电石和萤石，二者制备成乙炔、氢氟酸等基础原料，再合成关键中间体R142b。R142b是单体VDF主流工业制备方案的原料，除用于化工生产外，也是一种氟利昂制冷剂。PVDF是非同质化产品，存在牌号差异。PVDF产品的非同质源于分子量、平均聚合度、端基、共聚时添加单体的不同等，不同型号的PVDF产品适配不同应用场景。根据应用领域，PVDF可分为常规级产品和锂电粘结剂产品，常规级PVDF应用于涂料、注塑、滤膜、光伏背板、隔膜涂敷等领域，锂电粘结剂PVDF属于较高端的产品型号，是最常用的正极油性粘结剂。PVDF生产厂商根据不同的下游应用场景，生产定制化产品。以东岳集团子公司山东华夏神舟新材料为例，其PVDF氟树脂产品有多种型号，分为涂料用、膜用、锂电池用、模塑用等等，锂电池粘结剂PVDF产品价格相对较高。2需求端：粘结剂需求具备刚性，锂电驱动发展市场快速增长，粘结剂产品需求具备刚性PVDF在1961年由美国Pennwalt公司首先实现商品化，20世纪90年代后在我国首先应用于涂料领域。进入21世纪，我国基建、工业、科技飞速发展，PVDF在建筑、化工防腐、电气电子、水处理、新能源等领域应用范围持续拓宽，市场规模逐渐扩大。2013-2021年我国PVDF表观消费量从1.2万吨增长至4.8万吨，年复合增长率高达19.0%。从消费结构上看，2020年常规级PVDF占比逾八成，涂料、注塑、水处理膜、太阳能背板膜的消费占比分别达到37%、21%、13%和10%，整体需求增长平稳。常规级PVDF往往作为特种材料，满足较高的耐候性、耐腐蚀性等要求。涂料领域：PVDF涂料采用PVDF氟树脂和耐候性极好的特殊颜料为主要成分，户外使用达20年以上，写字楼、商业建筑、机场等建筑主要选用PVDF涂料。注塑领域：PVDF加工性能优异，可通过挤出成型等方法加工为薄膜、片材、管材、棒材等，具备良好的耐化学性、加工性、抗疲劳和蠕变性，常用于反应釜。光伏领域：PVDF是优异的光伏背板氟膜材料，阻燃性好于传统PVF材料,优秀的耐候性使PVDF能长时间曝光于阳光、空气中不老化，使用寿命可达50年。滤膜领域：PVDF不易吸附有机物，具备良好抗污性能，相对于PES/PS/PVC膜等材料具有耐氧化性，耐频繁化学清洗，机械强度高。锂电粘结剂PVDF在全部正极粘结剂的市场渗透率高达90%。PVDF在正极上可以粘接活性物质、导电剂和集流体，保持活性物质制浆时的均匀性和稳定性，提供电极内所需的电子传导，对电池的容量维持、使用寿命、稳定性等起到至关重要的作用。锂电粘结剂PVDF在其应用领域内无成熟替代品，需求具备刚性。常规级PVDF在涂料、注塑领域的应用主要因为其相对传统树脂材料更为稳定，起到“锦上添花”的作用，存在替代品；在光伏背板氟膜领域受双玻组件占比上升影响，存在被逐渐替代的可能性；

在隔膜涂敷领域受到PAA、PMMA等替代材料冲击。锂电粘结剂PVDF是锂电池的核心辅材，与溶剂NMP经过复杂的比例调整搭配使用。粘结剂用量较小，但性能优劣直接影响电池的各项电化学性能，即使有新型粘结剂的出现，实际应用前也须通过下游漫长而严苛的测试。因此锂电粘结剂PVDF具备较强的需求刚性。锂电高速成长赛道，拉动粘结剂产品需求高增受益新能源高速成长赛道，锂电粘结剂PVDF需求进入放量期。受益于近年新能源汽车产量的快速增长，动力电池需求保持快速增加，预计2025年全球新能源汽车产量可达2318万辆，较2021年增长269.0%，2021到2025年复合增长率高达38.6%。电动车外，储能、3C等需求同样增长可观，预计2021到2025年，全球锂电总装机量年复合增速可达35.2%。受益于下游锂电池装机需求高速增长，锂电粘结剂PVDF的需求将有较快增长。铁锂正极出货占比提升，带动PVDF粘结剂需求上行。正极材料结构性的变化也会带动PVDF需求量上行。与三元正极相比，铁锂正极的活性物质颗粒更小，所需PVDF正极粘结剂也更多，添加量为3.5%（质量分数），较三元正极添加量1.5%（质量分数）有明显提升。宁德时代

CTP技术对于铁锂能量密度的提升以及政策端对于三元的补贴的弱化，加强了铁锂正极的竞争力，铁锂正极的产量在2021年迎来爆发，2021年我国铁锂正极材料的出货量约达47万吨，同比约大幅增长279%。未来，储能电池需求将快速增长且铁锂在动力电池领域的渗透将逐渐提升，锂电粘结剂PVDF的需求量将受到明显拉动。受益于锂电行业的高速增长和铁锂正极渗透率提升的结构性变化，我国锂电级PVDF需求增长十分可观，预计将由2021年的2.5万吨增长至2024年的9.4万吨，2021至2024年复合增长率高达55.5%。3供给端：龙头寡占技术，原料供给受限2021年我国PVDF产能约7.1万吨/年，产业规模化起步时间相比欧美较晚。2020年及以前，我国PVDF行业开工率较低，主要由于市场以低端注塑级产品为主，行业供给过剩，竞争激烈，行业开工率只有不足70%。2021年，受益于地产竣工景气的涂料等需求提升和锂电池快速放量，PVDF需求大幅放量，行业开工率一度上升至90%以上，根据百川盈孚数据，2021年我国PVDF行业开工负荷高达82%。行业集中度较高，外资企业技术领先。当前我国PVDF行业有10余家生产企业，行业集中度较高，CR4达60%，三家外资企业（法国阿科玛、比利时索尔维、日本吴羽株式会社）产能占比约37%。法国阿科玛、东岳集团

PVDF产能分别为14500吨/年、12000吨/年，规模领跑行业。粘结剂产品生产壁垒高，寡头垄断市场我国于20世纪60年代展开PVDF聚合工艺探究，当前常规级PVDF的生产技术已较为成熟，几乎不存在技术壁垒，锂电粘结剂PVDF生产技术要求较高，只有少数企业掌握并具备量产能力。常规以均聚为主的PVDF产品难以满足锂电池粘结剂的使用要求。具体表现为：易结晶使得电解液分子难以流通，充放电复合增大；收缩率和集流体的收缩率差异较大，活性物质易从集流体剥离；分子量不足导致粘结能力不足等。因此锂电粘结剂PVDF一般选用PVDF均聚物改性，以解决降低结晶度、提高粘结性、适当的分子质量和对电解液的溶胀性等问题。聚合物改性的方法、共聚单体的选取、设备参数的设定等都需要复杂的研发、测试，难度较大。针对锂电粘结剂PVDF性能要求，生产厂商提供的产品解决方案不同。聚合方式对于PVDF的性能具有重要影响，两种聚合方式的介质、引发剂、链转移剂、分散稳定剂以及后处理方法均不同，工艺相差很大，性能各有多长。阿科玛采取乳液聚合工艺，产品HSV900具备较低的结晶度，吴羽采用悬浮聚合工艺，代表产品PVDF7300溶胀度较小、剥离强度较大。由于技术壁垒高，少数PVDF能够量产通过电池厂商验证的锂电粘结剂PVDF产品，2021年我国锂电粘结剂PVDF年产能预计仅1.9万吨/年。原料R142b流通受制，PVDF投产周期较长配额政策限制关键原料R142b供给，PVDF产能放量受限。R142b为PVDF单体VDF的主要原料，属于HCFCs型（氢氯氟烃）第二代含氟制冷剂，由于环保不达标，已不符合我国对于环保新型制冷剂要求零ODP、低GWP，即将被第三代制冷剂所取代。我国已制定了具体的第二代制冷剂生产配额制度，总生产配额逐渐缩减。2021年我国用于制冷剂用途的R142b总生产配额为13890吨，计划逐年缩减后于2030年清零。生态环境部于2018年发布的《关于生产和使用消耗臭氧层物质建设项目管理有关工作的通知》中明确规定：“新建、改建、扩建生产化工原料用途的消耗臭氧层物质（包含R142b）的建设项目，生产的消耗臭氧层物质仅用于企业自身下游化工产品的专用原料用途，不得对外销售”。原有R142b配额逐年减少，新增产能不允许出厂上市，R142b流通环节受阻，原料限制导致部分PVDF生产企业开工不满。原料涉及危险化学，审批难度较大。R142b-PVDF一体化生产过程涉及多种危毒化学品，乙炔和VDF是易燃易爆的危化品，而R142b制备过程中添加的氯气也是剧毒物质，受到严格管控。由于原料R142b受到严格管控，现有PVDF新建项目大部分为配套原料R142b的一体化装置，一体化装置生产过程中涉及较多危毒物质，审批难度大。在近年化工安全生产监管趋严的大背景下，项目的审批面临较严重的考验。PVDF生产工艺复杂，装置建设周期较长。仅从R142b制备PVDF就须经历十余步骤，过程冗长，装置较多，生产建设繁复，装置投资规模高。锂电粘结剂PVDF装置要求更高，且需额外改性调试、后期加工、并通过下游验证，达到使用条件耗时常高于预期。东岳集团（2019年4月二期项目环评）、巨化股份（2014年12月项目环评）、昊华科技（2016年7月项目环评）的粘结剂PVDF项目实际达产时间均较预期延后。受锂电需求高速增长影响，PVDF粘结剂需求暴增，内外资企业纷纷布局扩产PVDF产能，在建及规划用于锂电池粘结剂的PVDF新产能预计高达12.4万吨/年，但投产进度普遍较慢，多集中在2022年底后投产。4价格端：波动分化，粘结剂产品景气持续向上根据供需平衡测算，我国锂电粘结剂PVDF在2021年出现0.6万吨的供需缺口，导致价格飞速上涨，且短期内新增产能难以满足锂电粘结剂PVDF预期的高速增长，供需缺口将维系至2022年。5昊华科技：高端氟树脂龙头，PVDF贡献增长昊华科技是中国化工旗下重要的新材料上市平台，主营氟材料、特种气体、特种橡塑制品、精细化学品和技术服务五大板块，随着公司近年产品线的不断拓展及下游高端应用的持续拓宽，业绩增长势如破竹。全资子公司

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