LiFSI工艺特点及发展前景分析(2021年)

PAGEPAGE10LiFSI：构筑壁垒，提升价值，前景甚好电解液由溶剂、电解质（锂盐I膜，这层钝化膜能Li+而阻挡电子通过，并阻止电解液的连续消耗，对电池循环稳定性具有膜，以保障后续循环过程中膜被破坏，导致电池性能衰减。日本触媒、韩国天宝、天赐材料、新宙邦、康鹏科技等在LiFSI走在世界前沿，根据我们跟踪的信息来看，各企业积极布局，对未来前景乐观。1、特点：与六氟磷酸锂有效互补，强化电解液性能电解液主要由六氟磷酸锂（锂盐、溶剂、添加剂（部分锂盐也可充当添加剂）一般来讲，理想的电解液需要满足以下条件：①较高的电导率和锂离子迁移数，膜等在搁置或工作状态下不发膜成膜性膜，以保障后续循环过程中电解液重衰减。、二氟磷酸锂、LiTFSI、二草酸硼酸锂等。表10：主要的新型锂盐性能比较新型电解质名称化学式主要用途应用优点制约其产业化推广的主要因素市场应用情况双氟磺酰亚胺锂LiFSI锂离子电池用电解液添加剂或电解质热稳定性好；（3）化学稳定性好；（4）可形成（5）电导率高；（6）电池循环寿命长（1)（1）用作添加剂时用量约占电用作电解质时用量可占电解液总质量14%；（3）CATL、LGC等应用于其电解液配方中二氟磷酸锂LiPO2F2三元锂电池用添加剂（1）高低温性能好；（2）可提升过充保护与均衡容量性能（1）在有机溶剂中溶解性较差在特定电解液配方中使用，用量占电解液总质量0.1%~1%之间双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI作为六氟磷酸锂电解液添加剂（1）热稳定性好；（2）导电率较高（1）合成复杂；（2）浓度较大时，对正极集流体铝箔有较大腐蚀性使用量较小，暂无相关资料二草酸硼酸锂LiBOB作为六氟磷酸锂电解液添加剂（1）热稳定性好；（2）高温性能好；（3）能够形成稳定的SEI膜，阻抗小（1）溶解度较低；（2）低温性能较差；（3）吸湿性较强；（4）电导率较低，高倍率放电特性较差；（5）不能抑制LiPF6分解使用量较小，暂无相关资料二氟草酸硼酸锂LiDFOB作为六氟磷酸锂电解液添加剂（1）高温性能好；（2）热稳定性好；（3）能够在负极形成稳膜；（4）电导率较高首次通电生成保护膜时产气较多，对电池性能影响较大；（3）不能抑制LiPF6分解使用量较小，暂无相关资料LiFSI200809.8s/c，6.8ms/cm。表11：LiFSI与LiPF6性能比较比较项目LiFSILiPF6基础物性分解温度＞200℃＞80℃氧化电压≤4.5V＞5V溶解度易溶解易溶解电导率高，9.8ms/cm较高,6.8ms/cm化学稳定性较稳定差热稳定性较好差电池性能低温性能好一般循环寿命高一般耐高温性能好差，易生成HF，造成电池性能衰减工艺成本合成工艺复杂简单成本高，售价约50万元/吨低，售价约10~11万元/吨工艺：较为复杂，流程较多工艺较复杂，技术门槛高。LiFSI制备通常包括以下三个步骤：双氯磺酰亚胺合LiFSI制备。各企业在生下：（1）氯磺酰化反应。100图21：LiFSI生产过程中的氯磺酰化反应（2）氟化反应。以双氯磺酰亚胺、三乙胺、氟化钾为原材料，二氯甲烷为溶剂，加热至60℃左右，常压下，双氯磺酰亚胺先于三乙胺发生中和，再和氟化钾发生氟化反应制得三乙胺-双氟磺酰亚胺。该工艺为高危工艺，一般企业会为其设置DCS连锁温度控制系统、SIS系统等。图22：LiFSI生产过程中的氟化反应以三乙胺-10~60℃图23：LiFSI生产过程中的中和反应（4）复分解反应。以双氟磺酰亚胺钾、氯化锂威原材料，丙酮为溶剂，在室温常压条件下进行复分解反应，生成双氟磺酰亚胺锂LF。图24：LiFSI生产过程中的复分解反应LiFSI生产工艺为例，其过程较为复杂，进入门槛较高，表12：氟特电池LiFSI制备原材料配比序号名称规格/%单耗kg/t产品1氯磺酰异氰酸酯99.50%755.592氯磺酸99.50%621.963碳酸二甲酯99.50%13.744三乙胺99.50%10.595氟化钾99.50%607.396乙醇99.50%7.297丙酮99.50%15.798碳酸锂99.50%364.439氯化铝99.50%230.8110甲苯99.50%2.4311二氯甲烷99.50%15.1812烧碱95.00%24.3013分子筛/0.5014滤芯/0.10前景：技术不断成熟，大规模商业化可期供给：技术不断成熟，产能积极扩张。、2013年量产2000202320247202802021H1投产，届时年产100023002000吨在2020年440002021年底前投产。200吨，主要自用，同时公2400170015002019LiFSI6720表13：全球主要LiFSI企业现有及规划产能国家公司现有产能（吨）量产时间规划产能（吨）合计产能（吨）备注日本触媒3002013年200023002023年春季新增2000吨产能，合计达2300吨韩国天宝7202017年2801000新增280吨预计2020年投产，2021年上半年产能合计达1000吨中国康鹏科技17002016年17001500吨于2019年底投产，目前产能爬坡中中国新宙邦2002016年24002600规划2400吨中一期800吨原计划于2020Q3投产，预计有所延迟中国氟特电池3002018年7001000官网公布2018年11月顺利产出首批合格产品中国永太科技10002019年100020002019年12月公告称正在进行小批量生产，并与下游客户进行认证；2020年6月公司公告产品已通过客户认证，并实现销售中国天赐材料2300400063002020年10月发布公告称4000吨预计在2021年底前投产，另外2000吨于2020年4月进入调试状态中国多氟多1000-20001000-2000公司在2020年51000-2000吨中国江苏华盛2002018年8001000根据长园集团20182019华盛是添加剂头部企业，2018年营收3.8亿元，净利润0.63亿元合计67201118017900成本：LiFSI制造费用占比较高，规模化降本。2019制造47%80%10%左右。可以看到，LiFSILiFSI吨成本下降。以康鹏科技LiFSI生产成本为例，公司2016年开始量产LiFSI，产能200吨，2017、201834.8、37%、27%，呈现快速下降趋势。2019、2020H125.9万元、27.82%、201915002020H1图25：LiFSI与六氟磷酸锂成本结构图26：康鹏科技LiFSI生产成本走势 LiFSI年~2020H187、69、53、49、45万元/吨，2017年~2020H121%23%7%9%LiFSI2016年36%49%52%47%38%2016~2018年毛利率不断20191500吨新产能处于爬坡阶段，2020H1受安全事图27：康鹏科技LiFSI价格走势图28：康鹏科技LiFSI毛利率走势。LGC等全球领先的动2021550（日本宇部国内贸易商）2021600的添加量，预计新宙邦、2020600吨、1050吨。在此基础上，预计国泰华荣、扬州2020255020213670吨以上。表14：头部电解液厂商（贸易商）LiFSI需求预测公司2020E电解（吨）2020年E对LiFSI（吨）2021年E对LiFSI（吨）判断依据及假设条件国泰华荣35,000＞500＞550康鹏科技根据合作框架协议预测，2019年从康鹏采购约150吨,20201-8170吨,2020H1105003.5万吨电解1.5%扬州化工＞400＞600康鹏科技预测，扬州化工是日本宇部的国内贸易商,2020H1销售预计20吨，2020年1-8月销售预计105吨，上量很快新宙邦40,000600840201672100吨以上；201882400吨年以上。1.5%2140%天赐材料70,000105016802020年10月发布公告称新增4000吨LiFSI预计在2021年底200020204月进入调试阶段，目前23001.5%的添加比例预测；21年电解液产60%合计145,0002550+3670+注：新宙邦、天赐材料添加量按1.5%测算，具体请以公司数据为准成本敏感性分析与展望。若添加LiFSI，电解液成本会上升，动力电池厂商会在10万元/3万元/替代六氟磷酸锂对电解4万元/25万元/40%~50%左右（此时电解液厂商在4万元/0~5%）表15：LiFSI替代六氟磷酸锂对电解液成本敏感性分析LiFSI售价（万元/吨）4540353025201510替代比重1%1%1%1%1%1%0%0%0%5%7%6%5%4%3%2%1%0%10%14%12%10%8%6%4%2%0%20%27%23%19%15%12%8%4%0%30%41%35%29%23%17%12%6%0%40%54%46%39%31%23%15%8%0%50%68%58%48%39%29%19%10%0%60%81%70%58%46%35%23%12%0%70%95%81%68%54%41%27%14%0%80%108%93%77%62%46%31%15%0%90%122%105%87%70%52%35%17%0%100%136%116%97%77%58%39%19%0%注：假设六氟磷酸锂为10万元/吨，对应电解液成本约为3.1万元/吨，表格数据是各条件下成本提30%，电解液售价提升5万/25/27%，与当前毛利率相当，添加动力强。表16：LiFSI替代30%的六氟磷酸锂对应不同电解液售价下的毛利率LiFSI售价（万元/吨）4540353025201510电解液售价（万元/吨）4-9%-4%0%5%9%14%18%23%513%16%20%24%27%31%34%38%627%30%33%36%39%42%45%48%738%40%43%45%48%51%53%56%846%48%50%52%55%57%59%61%952%54%56%58%60%62%64%66%注：假设六氟磷酸锂为10万元/吨，其他条件不变。LiFSI202045万元2025年万元/LiFSI添加比例由20201.520254（230，测2025LiFSI亿元。表17：LiFSI市场空间测算（仅考虑动力电解液）20162017201820192020E2021E2022E2023E2024E2025E平均价格（万元/吨）86.668.852.949.044.840.336.332.729.426.5价格YoY-20.6%-23.0%-7.3%-8.7%-10.0%-10.0%-10.0%-10.0%-10.0%全球动力电池需求（GWh)41.256.884.6117.9158.1251.7372.5525.7728.5982.7动力电解液需求（万吨））4.56.19.112.717.127.240.256.878.7106.1添加比例（%）0.5%0.7%0.8%1.0%1.5%2.0%2.5%3.0%3.5%4.0%LiFSI需求（万吨）0.00.00.10.10.30.51.01.72.84.2对应市场空间（亿元1.93.03.96.211.521.936.555.681.0112.3注：2016年~2025年LiFSI添加比例均是预测数据。LiFSI资金门槛、技术门槛高于六氟磷酸锂。以投资门槛为例，六氟磷酸锂、电LiFSI5.80.5LiFSI工艺较为复杂，LiFSI-LiFSI-电解液一体化生产企业，重点推荐新宙邦、天赐材料。表18：LiFSI与电解液、六氟磷酸锂投资强度比较产品公司投资产能（吨）投资额（亿元）单吨投资额（万元）公告时间投产周期六氟磷酸锂新泰材料60002.54.22015年11月2年左右九九久30001.55.02015年10月1年左右宏源药业40002.66.62016年多氟多30002.06.72015年10月12个月天赐材料20001.36.32015年12月约1.5年平均5.81-2年电解液天赐材料1000001