天风证券-电气设备行业深度研究:新型添加剂2~DTD,提升电池循环次数和使用寿命的新贵-220126

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日期:2022-01-26 12:39:54 研报出处:天风证券
行业名称:电气设备行业
研报栏目:行业分析 孙潇雅  (PDF) 38 页 1,347 KB 分享者:lxl****19 推荐评级:强于大市
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研究报告内容
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  近期天赐、石大胜华等多家企业宣布扩产DTD,我们思考DTD作为一种成膜添加剂,未来产业趋势如何?添加比例、技术改进和降本空间如何?对相关上市公司弹性如何?

  行业趋势:长续航、循环次数要求提升,DTD成添加剂新贵

  循环次数低、电池衰减为电动车行业痛点之一,影响使用体验感。http://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】目前许多车型三元电池充放电次数约800次,磷酸铁锂电池在2500次左右。http://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)但多数电池无法实现800/2500次循环后仍保持初始状态下的续航里程,原因为电池会衰减,续航里程随循环次数增加而下降。

  特斯拉、宁德等企业纷纷布局长寿命电池。2020年5月,特斯拉提交一项关于“镍钴铝(NCA)电极合成方法”的专利,该项专利将支持电动汽车电池的使用寿命延长到160万公里,并且实现4000次充放电循环。2020年6月,宁德时代董事长曾毓群也表示:公司准备生产寿命达16年或行驶里程超200万公里的超长寿命动力电池。

  Tesla电池研究合作伙伴Jeff Dahn团队在19年发表论文,公布正在和特斯拉合作开发的电池使用里程超过160万公里,新电池在40度的极端气温下也能进行4000次充放电循环。实验电池采用单晶NMC532软包电池,其中电解液溶质为6F,添加剂为2%VC和1%的DTD。

  DTD:改善高低温和循环性能

  DTD(硫酸乙烯酯)是一种SEI成膜添加剂,平均添加比例约1%。此外DTD还可用于医药中间体,可用于合成抗高血压药品的原料等。

  作为电解液添加剂,DTD有主要作用有:1)提高电池高温循环、高温储存和低温放电性能;2)减少高温放置后电池膨胀,降低容量衰减及内阻;3)抑制电池初始容量下降,增大初始放电容量;4)提升石墨负极的稳定性,并提升电池循环性能。

  DTD工艺流程&降本空间

  从工艺路径看,氧化法为目前主流路径,起始原料为乙二醇,与二氯亚砜反应生成中间体亚硫酸乙烯酯,再经过氧化形成DTD。目前成本、产品指标、废料情况等均存在难点。

  DTD是一种新型添加剂,工艺仍未成熟。我们认为降本可通过:

  制造费用:DTD与溶质6F、添加剂LiFSI类似,都为电解液上游材料。DTD目前需求量较少,预计有较高制造费用。天际股份2020年6F成本制造费用占比20.6%,康鹏科技2019年LiFSI成本结构中制造费用占比46.6%。随着头部企业扩产,DTD预计有较强的规模效应。

  工艺改进:2018年10月,苏州华一发布专利,使乙二醇和硫酸二乙酯在碱性催化剂下反应,生成DTD。此方法能够降低环境污染,更环保,且具有操作简单、安全、收率较理想等优点。

  一体化布局:氯化亚砜与乙二醇为DTD主要原材料,随需求提升价格上涨,氯化亚砜价格从2021年8月10日价格2600元/吨,上涨至10月5500元/吨,2022年1月约4500元/吨,相比2021年8月涨幅70%+。天赐正在布局部分氯化亚砜产能,可降低生产成本。

  行业空间&竞争格局

  我们预计2021年DTD价格约24万/吨,假设年降10%,2022、2025年价格分别为21.6、15.7万/吨,DTD需求预计分别为0.94、4.2万吨,市场空间分别为20、66亿元,22-25年CAGR48%。2018年以来,DTD市场供给有所增加,逐步实现国产替代。目前扩产DTD的企业有天赐材料、石大胜华、新宙邦、研一、浙江福纬等。其中天赐、石大胜华、研一扩产幅度较大,预计2023年天赐DTD产能达到7000吨。

  DTDVSLiFSI

  LiFSI与DTD都为新型添加剂,且合成路径中都有氯化亚砜,因此我们从作用、添加比例、市场空间、工艺难度等角度进行比较。

  作用:DTD主要改善高低温性能,提升电池循环次数;LiFSI热稳定性强、电导率高,充放电效率提升,主要用于三元高镍电池。

  添加比例&市场空间:我们预计DTD 22、25年添加比例分别为0.9%、1.4%,需求量0.94、4.2万吨,市场空间20、66亿元;LiFSI可用作一部分主盐,添加比例更高。我们预计LiFSI 22、25年添加比例分别为2.1%、3.3%,需求量2.1、10.1万吨,市场空间73、253亿元。

  工艺难度:从反应步骤看,LiFSI的合成过程较为复杂,反应步骤更多,收率预计更低;从反应过程看,LiFSI纯度要求较高,控制杂质含量为技术难点,DTD主要是三废量大、产品中钠离子等超标影响产品应用效果。

  投资建议

  天赐材料:我们预计21-23年天赐电解液出货14.4、35、55万吨,假设DTD添加比例0.9%、1%、1.1%,DTD需求量为1292、3500、6050吨。假设DTD价格年降10%,21-23年分别为24、21.6、19.4万,预计单吨净利分别为5.8、5.2、4.7万元,DTD 2021-2023年贡献净利润0.8、1.8、2.8亿元。对比LiFSI,我们预计天赐2021-2023年LiFSI出货0.2、1、2.2万吨,贡献净利2.6、7.3、13.3亿元。

  从专利布局看,天赐DTD或采取新工艺,将乙二醇溶于非质子有机溶剂中,通入硫酰氟,而非采用氯化亚砜。在纯度方面,天赐专利中的制备方法得到DTD纯度达99.9%以上,改变电解液中水分和酸值对电池循环性能和储存稳定性的影响;成本及收率方面,天赐专利中的合成方法简单,且收率高达到95%以上;在污染方面,用乙二醇和硫酰氟作为反应原料,无环境污染,适合大规模工业化生产。

  虽然DTD在出货量、单价、利润贡献上都比LiFSI更低,但DTD作为添加趋势逐渐明确的添加剂,也能给天赐带来一定弹性,我们预计23年DTD利润占比超过5%。即使23年6F盈利有较大幅度下降,LiFSI、DTD等新型添加剂也有望提升电解液盈利水平。

  凯盛新材:氯化亚砜为DTD、LiFSI常用合成路径中的重要的原材料。凯盛新材氯化亚砜产能目前已达15万吨/年,为全球龙头。公司在原料、技术、规模方面都具有优势,毛利率高于同行水平,2020年凯盛新材、世龙实业氯化亚砜毛利率分别为43.3%、-5.9%。

  风险提示:DTD大幅扩产、原材料紧缺影响出货、新能源汽车需求不及预期、新型添加剂替代DTD、测算具有一定主观性。

  

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