电池行业深度报告：行业加速洗牌头部份额有望提升，LiFSI、高电压电解液、钠电电解液等新产品有望贡献超额利润

行业加速洗牌，头部企业成本领先份额有望提升 电解液规模化扩产后配方总体趋于标准化，未来电解液行业的竞争核心一方面是在新型锂盐、新型添加剂、高电压电解液等新产品的研发技术储备，一方面是原料的成本控制和规模化降本速度；2022年11月起六氟磷酸锂及电解液开始新一轮跌价有望加速行业尾部产能去化，头部企业在自供比例、原料生产工艺及收率等方面具备明显的成本优势，在新型添加剂等新产品布局领先，份额有望提升。 六氟磷酸锂：天赐材料、多氟多等头部企业形成显著成本端优势 六氟磷酸锂的电导率、溶解度、热稳定性、集流体保护的综合性能较好，预计仍将成为未来主流锂盐。行业进入成本竞争阶段，多氟多在HF溶剂法基础上进行创新，形成了一套“双釜法”生产固态6F的工艺，在原料来源、原料利用率、副产物经济价值、生产效率、产品纯度五大方面建立优势：天赐材料采用有机溶剂法生产高纯液态6F，其工艺路线在氢氟酸用量、投资强度与折旧、能耗、原料选择及副产物上相比传统固态6F具备明显成本优势。 溶剂主流为碳酸酯类混搭溶剂，添加剂用量最大的为VC与FEC 目前锂离子电池电解液主选溶剂为各类碳酸酯类溶剂掺混制成，用量较大的主要为EC、EMC、DMC三类，其中由于磷酸铁锂电池注重改善导电性，DMC用量会更大，而三元电池注重改善低温性能，EMC用量会更大。而DEC、PC主要用来提高电解液高温性能少量添加。电解液添加剂中用量最大的为VC、FEC等成膜类添加剂。其中VC成膜性能好但高压下阻抗会增加，在磷酸铁锂电池中添加量较大；FEC与硅基负极适配性高在三元电池中添加较多，且在高电压电解液中有望作为溶剂使用，未来有望快速放量。电解液厂商中天赐材料正在规划量产新型成膜添加剂，新宙邦通过分子模拟设计出新型综合性添加剂，瑞泰新材专注研发锂盐型添加剂。 新产品：LiFSI、高电压电解液、钠电电解液等新产品有望贡献超额利润 LiFSI能够提升电池的低温性能、循环寿命、耐高温性能，与高镍电池比较适配，未来4680电池放量有望提升FSI用量；当前时点由于LiFSI收率提升难度较高，价格较高享受超额利润，往后看由于各厂商生产工艺均为氯磺酸法，行业产能扩充完后收率或将成为竞争核心。高电压电解液需要新型添加剂及溶剂体系，当前产业链主要开展4.4-4.45V电解液研究，添加剂以腈基化合物、硫酸酯为主，溶剂以FEC、砜类溶剂为主。钠电电解液的溶质赛道中六氟磷酸锂老玩家具备工艺优势，溶剂赛道中羧酸类及醚类溶剂比例有望提升。 风险提示：电动车销量不及预期、行业竞争加剧影响利润风险。 1、电解液行业有望提前进入洗牌期，当前时点成本成为核心 竞争要素 1.1、电解液主要影响电池倍率及循环性能，具备高ROE的商业模式 电解液是锂离子电池四大主材之一，理想的电解液需要具备高电导率、高热稳定性、高化学稳定性、高电级兼容性、低成本等特性。电解液是锂离子电池中离子传输传导电流的作用，是电池充放电能顺利进行的基本保障。首先要起到良好运输离子作用，电解液需要具备较高的电导率；此外，电解液还需要具有较高的热稳定性和化学稳定性，不会轻易发生热分解，在较宽电压范围内能保持较为稳定的温度，在长循环时自身不发生化学反应；第三，电解液需要与电机拥有很高的兼容性，能在负极上形成稳定的SEI膜；最后，大批量使用的电解液需要具备绿色、低成本等特点。 图1：电解液是锂离子电池四大主材之一 电解液的选择会影响电池各项主要性能，尤其是倍率性能、高低温性能、循环次数。 （1）能量密度：虽然电极材料是决定锂离子电池比容量的先决条件，但电极材料的嵌、脱锂过程和循环过程始终是与电解质相互作用的过程，电解质也在很大程度上影响电极材料的可逆容量； （2）内阻：电池内阻为欧姆内阻、电极/电解质界面电阻和极化内阻之和，其中前两项皆与电解液有关； （3）倍率性能：电池的倍率充放电性能取决于锂离子在电极材料中的迁移率、电解质的电导率、电极/电解质相界面的锂离子迁移率，其中后两者都与电解液的组成和性质密切相关； （4）高温性能：电池的高温性能主要取决于温度升高时电极/电解质相界面的副反应剧烈程度，需要提高电解质在高温情况下的稳定性； （5）循环寿命：电池老化的原因包括活性比表面积减小、活性物质脱落、某些材料在电解质中被腐蚀、隔膜破损、电解质出现过多杂质，均与电解液对电极材料的浸润及电解液的性质有关。 （6）安全性：锂离子电池在大电流充放电的情况下可能导致温度快速升高，如果能研发出不燃烧的电解质体系，可从根本上消除电池的安全隐患。 表1：电解液的选择会影响电池各项主要性能 电解液行业具备投资强度低、周转率高、龙头净利率较高的特点，ROE具备优势。根据各公司非公开发行等募投资金情况，电解液一体化产线单GWh投资额仅213万元，电解液具备轻资产快周转特征。为了剔除2021年以来碳酸锂大幅涨价对行业利润分配的影响，我们选取锂电池产业链已经较为成熟的2020年为例，电解液龙头企业天赐材料净利率达到12%，对应单GWh净利432万元，静态投资回报期仅需要0.49年，在锂电池全产业链中电解液龙头的ROE具备明显优势。 图2：电解液投资强度低，净利率较高 1.2、电解液原料生产是影响性能及成本的关键，2023年产能出清有望加速格局集中化 电解液的用量会对电池容量、循环寿命、安全性能产生影响。电解液添加量至少应该保证隔膜被浸润充分，否则会导致活性物质的充放电容量发挥较低；电池在循环过程中电解液会因为副反应受到消耗，而电解液含量过少会导致导电率降低，加速局部电解液的分解或者挥发，加快恶化电池循环性能；同时电解液量过少时，电池内阻大，发热多容易导致电解液迅速分解产气，隔膜融化，造成电池气胀短路爆炸。因此未来常规电池中的电解液用量预计将保持较为稳定水平，高安全性、长循环寿命电池的电解液用量有望得到提升。 预计2025年全球锂电池电解液出货量有望超过250万吨。 关键假设：（1）2023年起国内电动车销量保持30%的同比增速；欧洲新能源车销量在2022年由于汽车供应链问题受到压制，预计2023年起保持30%的同比增速； 美国新能源车基数较低，预计2023-2025年增速分别为60%、50%、40%。 （2）动力电池中三元电池占比从2021年的73%逐步下降至40%，磷酸铁锂电池占比逐步上升至50%；二轮车电池磷酸铁锂电池占比从2021年的23.4%逐步上升至2025年的30%；电化学储能电池中磷酸铁锂电池占比保持在95%。 （3）由于长续航储能电池及高安全性动力电池需要保持较高的电解液用量，预计未来几年电解液单耗保持不变，磷酸铁锂电池单GWh电解液消耗量为1200吨，三元电池单GWh电解液消耗量保持在800吨。 表2：预计2025年全球锂电池电解液出货量超过250万吨 电解液生产流程主要为化工生产过程，原料的选择和生产是影响电解液性能和成本的关键。相比需要烧结的正极、需要石墨化的负极、需要拉伸分切对设备要求高的隔膜，电解液在溶质、溶剂、添加剂生产完成后只需按照配方进行混合罐装，生产流程主要为化工生产过程。从性能端来看，电解液的产品性能主要取决于溶质的种类选择、添加剂体系的性能、溶质溶剂的产品纯度；从成本端来看，电解液的降本途径主要包括原料生产路径的创新、副产品的梯次利用、原料制造的规模效应。 因此电解液的性价比主要取决于溶质、溶剂、添加剂三大原料的选择和生产是否具有优势。 图3：电解液的生产流程主要为化工生产过程 电解液产业链的利润可以拆分成三大原料生产利润、配方渠道利润和新型原料及电解液体系研发扩产带来的超额利润。由于锂电池产业链逐步发展成熟，电解液规模化扩产后配方总体趋于标准化，头部电池厂也拥有电解液配方相关的技术储备，电解液配方及下游客户出货渠道带来的利润逐步下降。未来电解液行业的竞争核心一方面是在新型锂盐、新型添加剂、高电压电解液等新产品的研发技术储备，一方面是原料的成本控制和规模化降本速度。 图4：电解液产业链的利润可以分成原料生产利润、配方渠道利润和新型原料研发扩产的超额利润 电解液产能规划过剩，2023年新进入者加剧竞争有望加速产能出清。2021年起龙头开始进入加速扩产阶段，同时法恩莱特、石大胜华、永太科技等新加入者开始大规模规划电解液产能。我们预计2022年底国内电解液产能将超过220万吨，2023-2024年竞争加剧将进一步压缩电解液配方及渠道利润，原料生产成本端的竞争将变得更加关键，同时竞争加剧有望加速落后产能出清，原料自供率高、生产成本具备优势的龙头企业的集中度将得到提升。 表3：全球电解液产能规划过剩 2021年电解液行业CR3市场份额为67%，未来行业集中度有望进一步提高。 行业竞争加剧导致原料成本竞争要素重要性凸显，其中天赐材料实现液态六氟磷酸锂的大规模自产，在添加剂通过浙江天硕进行布局；新宙邦实现溶剂和添加剂的自供；瑞泰新材通过超威新材布局各类型添加剂；我们认为电解液行业头部企业具备产业链一体化、低成本工艺路线、规模效应强三大成本优势，未来市场份额有望进一步提升。 图5：2021年电解液CR3市场份额为67% 2、六氟磷酸锂：天赐材料、多氟多等头部企业形成显著成本 端优势 六氟磷酸锂综合性能好，是目前最广泛使用的锂盐。6F的电导率、溶解度、热稳定性、集流体保护性能都较好，是目前最广泛使用的锂盐；相比之下FSI离子电导率更高，能有效提高电池的低温放电性能、循环次数，但是生产技术难度大成本较高，同时容易腐蚀铝箔需要添加其他抑制腐蚀的锂盐；BF4、BOB、ODFB分别能提升电池的高低温性能、循环性能、安全性，但由于电导率、成本、溶解度等原因通常作为添加剂少量使用。 表4：六氟磷酸锂在各类锂盐中综合性能较好 预计2025年全球六氟磷酸锂出货量有望达到30万吨。 关键假设：（1）根据前文电解液出货量预测的相关假设，2025年磷酸铁锂电池出货量预计为1535GWh，三元电池为585GWh； （2）6F作为导电性、成本、集流体保护性能、热稳定性等综合性能较好的锂盐，预计仍将作为电解液的主盐使用，FSI等新型锂盐未来有望在硅基负极的4680电池中替代部分6F份额，我们预计三元电池中单GWh的6F占电解液份额从2021年的13.75%下降至2025年的12.5%，单GWh用量从110吨逐步下降至100吨。 表5：预计2025年全球6F出货量有望达到30万吨 6F的规划产能即将进入过剩期，生产工艺的成本竞争成为关键竞争要素。6F的生产壁垒主要在于化工生产过程中对环境的控制要求较高，同时需要对原料进行高纯化处理去除游离酸。随着国内企业陆续突破日韩的专利技术壁垒以及龙头企业的大力扩产，按照现有的产能规划2023年6F即将进入产能过剩期，生产工艺的成本竞争成为关键的竞争要素。 表6：2023年的6F规划产能即将进入过剩期 6F有六种主流生产工艺，其中有机溶剂法更适合生产液态6F，成本较低，HF溶剂法更适用生产固态6F，产品纯度较高。6F的六种主流生产工艺中，目前应用到大批量生产中的主要为有机溶剂法和HF溶剂法，其中有机溶剂法因为溶剂不含腐蚀性物质设备要求低，反应条件温和能耗降低，缺点是PF5易与溶剂发生副反应，杂质脱除困难，适用于生产液态6F，代表企业天赐材料；HF溶剂法优点是转化率高，结晶后产品纯度高，缺点是对设备和管道有特殊要求，需要惰性气体保护，能耗大，成本相对较高，代表企业多氟多。 表7：6F有六种主流生产工艺 多氟多在HF溶剂法基础上进行创新，形成了一套“双釜法”生产固态6F的工艺，在产品生产成本及产品纯度方面具备明显优势： （1）原料来源：多氟多具备用工业氢氟酸生产无水氢氟酸以及用三氯化磷生产五氯化磷的能力，向产业链上游延伸的同时可以利用副产物氢氟酸溶液循环制造无水氢氟酸。 （2）原料利用率：多氟多的“双釜法”是将PF与LiF-HF溶液在第一个反应釜反应完成后过量的PF通入第二个连通的反应釜继续反应，可以提高PF 30%的利用率，降低约20%的成本。 （3）副