PVDF深度報告 | 鋰電級需求正快速增長

產(chǎn)業(yè)鏈中，電石和螢石為初級原料，R142b 以及 VDF 單體作為中間體，VDF 單體聚合形成 PVDF 聚合物。PVDF 產(chǎn)品性能存在較大差異，可分為常規(guī)級產(chǎn)品和鋰電級產(chǎn)品；常規(guī)級PVDF 產(chǎn)品主要用于制備涂料、耐腐蝕塑料、濾膜、光伏背板膜等；鋰電級 PVDF 主要用于制備鋰電池正極油性粘結(jié)劑，用量較小，但相比常規(guī)級 PVDF 性能要求較高，市場價值也較高。

耐老化和易于加工，應(yīng)用前景廣闊。

PVDF 同時具有耐老化和易于加工的性能，性質(zhì)上兼具高強氟樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性和通用樹脂的易加工性。此外，PVDF 還具有耐老性、壓電性、低介電損耗性、熱電性、耐溶脹性等其他特殊性能，極大的豐富了其應(yīng)用場景。

PVDF 在鋰電池中應(yīng)用于正極粘結(jié)劑和隔膜涂敷，適配鋰電池的工作環(huán)境主要得益于其優(yōu)質(zhì)的耐老化性、低介電損耗，以及在電極溶劑中的耐溶脹性。

耐老化性：具備較長的循環(huán)壽命；

低介電損耗：對于電極的充放電干預(yù)較少；

耐溶脹性：溶解于正極漿料溶劑 NMP 且不易溶脹，電池粘結(jié)劑溶脹會導(dǎo)致極片的厚度增加膨脹，不利于電池的充放電循環(huán)。

非同質(zhì)化產(chǎn)品，終端應(yīng)用廣泛。

PVDF 產(chǎn)業(yè)鏈較長，資源端為電石和螢石，二者制備成乙炔、氫氟酸等基礎(chǔ)原料，再合成關(guān)鍵中間體 R142b。R142b 是單體 VDF 主流工業(yè)制備方案的原料，除用于化工生產(chǎn)外，也是一種氟利昂制冷劑。

PVDF 是非同質(zhì)化產(chǎn)品，存在牌號差異。

PVDF 產(chǎn)品的非同質(zhì)源于分子量、平均聚合度、端基、共聚時添加單體的不同等，不同型號的 PVDF 產(chǎn)品適配不同應(yīng)用場景。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，PVDF 可分為常規(guī)級產(chǎn)品和鋰電粘結(jié)劑產(chǎn)品，常規(guī)級 PVDF 應(yīng)用于涂料、注塑、濾膜、光伏背板、隔膜涂敷等領(lǐng)域，鋰電粘結(jié)劑 PVDF 屬于較高端的產(chǎn)品型號，是最常用的正極油性粘結(jié)劑。

PVDF 生產(chǎn)廠商根據(jù)不同的下游應(yīng)用場景，生產(chǎn)定制化產(chǎn)品。

以東岳集團子公司山東華夏神舟新材料為例，其 PVDF 氟樹脂產(chǎn)品有多種型號，分為涂料用、膜用、鋰電池用、

模塑用等等，鋰電池粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品價格相對較高。

PVDF 在 1961 年由美國 Pennwalt 公司首先實現(xiàn)商品化，20 世紀(jì) 90 年代后在我國首先應(yīng)用于涂料領(lǐng)域。進入 21 世紀(jì)，我國基建、工業(yè)、科技飛速發(fā)展，PVDF 在建筑、化工防腐、電氣電子、水處理、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用范圍持續(xù)拓寬，市場規(guī)模逐漸擴大。

2013-2021 年我國 PVDF 表觀消費量從 1.2 萬噸增長至 4.8 萬噸，年復(fù)合增長率高達19.0%。

從消費結(jié)構(gòu)上看，2020 年常規(guī)級 PVDF 占比逾八成，涂料、注塑、水處理膜、太陽能背板膜的消費占比分別達到 37%、21%、13%和 10%，整體需求增長平穩(wěn)。

常規(guī)級 PVDF 往往作為特種材料，滿足較高的耐候性、耐腐蝕性等要求。

涂料領(lǐng)域：PVDF 涂料采用 PVDF 氟樹脂和耐候性極好的特殊顏料為主要成分，戶外使用達 20 年以上，寫字樓、商業(yè)建筑、機場等建筑主要選用 PVDF 涂料。

注塑領(lǐng)域：PVDF 加工性能優(yōu)異，可通過擠出成型等方法加工為薄膜、片材、管材、棒材等，具備良好的耐化學(xué)性、加工性、抗疲勞和蠕變性，常用于反應(yīng)釜。

光伏領(lǐng)域：PVDF 是優(yōu)異的光伏背板氟膜材料，阻燃性好于傳統(tǒng) PVF 材料，優(yōu)秀的耐候性使 PVDF 能長時間曝光于陽光、空氣中不老化，使用壽命可達 50 年。

濾膜領(lǐng)域：PVDF 不易吸附有機物，具備良好抗污性能，相對于 PES/PS/PVC 膜等材料具有耐氧化性，耐頻繁化學(xué)清洗，機械強度高。

鋰電粘結(jié)劑 PVDF 在全部正極粘結(jié)劑的市場滲透率高達 90%。

PVDF 在正極上可以粘接活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體，保持活性物質(zhì)制漿時的均勻性和穩(wěn)定性，提供電極內(nèi)所需的電子傳導(dǎo)，對電池的容量維持、使用壽命、穩(wěn)定性等起到至關(guān)重要的作用。

鋰電粘結(jié)劑 PVDF 在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)無成熟替代品，需求具備剛性。

常規(guī)級 PVDF 在涂料、注塑領(lǐng)域的應(yīng)用主要因為其相對傳統(tǒng)樹脂材料更為穩(wěn)定，起到“錦上添花”的作用，存在替代品；在光伏背板氟膜領(lǐng)域受雙玻組件占比上升影響，存在被逐漸替代的可能性；在隔膜涂敷領(lǐng)域受到 PAA、PMMA 等替代材料沖擊。鋰電粘結(jié)劑 PVDF 是鋰電池的核心輔材，與溶劑 NMP 經(jīng)過復(fù)雜的比例調(diào)整搭配使用。粘結(jié)劑用量較小，但性能優(yōu)劣直接影響電池的各項電化學(xué)性能，即使有新型粘結(jié)劑的出現(xiàn)，實際應(yīng)用前也須通過下游漫長而嚴(yán)苛的測試。因此鋰電粘結(jié)劑 PVDF 具備較強的需求剛性。

鋰電粘結(jié)劑 PVDF 占下游成本低，有提價潛力。

以寧德時代 2020 年 3.48 億/GWh 的原料采購成本測算，PVDF 僅占其采購成本的約 1.7%（按照 PVDF 添加量50 噸/GWh，2020 年鋰電用 PVDF 價格 11 萬元/噸測算）。2021 年來，盡管 PVDF 價格飆升，但在鋰電材料整體價格大漲的背景下，其成本占比也僅上升至約 5%。假設(shè)其他材料價格保持不變，未來鋰電正極粘結(jié)劑級 PVDF 每漲價 10 萬元/噸，成本占比提升僅約 1%，其價格上漲對下游電池廠成本端影響較小，仍具備潛在提價潛力。

鋰電高速成長賽道，拉動粘結(jié)劑產(chǎn)品需求高增

受益于近年新能源汽車產(chǎn)量的快速增長，動力電池需求保持快速增加，預(yù)計 2025 年全球新能源汽車產(chǎn)量可達2318 萬輛，較 2021 年增長 269.0%，2021 到 2025 年復(fù)合增長率高達 38.6%。電動車外，儲能、3C 等需求同樣增長可觀，預(yù)計 2021 到 2025 年，全球鋰電總裝機量年復(fù)合增速可達 35.2%。受益于下游鋰電池裝機需求高速增長，鋰電粘結(jié)劑 PVDF 的需求將有較快增長。

鐵鋰正極出貨占比提升，帶動 PVDF 粘結(jié)劑需求上行。

正極材料結(jié)構(gòu)性的變化也會帶動PVDF 需求量上行。與三元正極相比，鐵鋰正極的活性物質(zhì)顆粒更小，所需 PVDF 正極粘結(jié)劑也更多，添加量為 3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），較三元正極添加量 1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）有明顯提升。

受益于鋰電行業(yè)的高速增長和鐵鋰正極滲透率提升的結(jié)構(gòu)性變化，我國鋰電級 PVDF 需求增長十分可觀，預(yù)計將由 2021 年的 2.5 萬噸增長至 2024 年的 9.4 萬噸，2021 至2024 年復(fù)合增長率高達 55.5%。

2021 年我國 PVDF 產(chǎn)能約 7.1 萬噸/年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模化起步時間相比歐美較晚。2020 年及以前，我國 PVDF 行業(yè)開工率較低，主要由于市場以低端注塑級產(chǎn)品為主，行業(yè)供給過剩，競爭激烈，行業(yè)開工率只有不足 70%。2021 年，受益于地產(chǎn)竣工景氣的涂料等需求提升和鋰電池快速放量，PVDF 需求大幅放量，行業(yè)開工率一度上升至 90%以上，根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2021 年我國 PVDF 行業(yè)開工負(fù)荷高達 82%。

行業(yè)集中度較高，外資企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先。當(dāng)前我國 PVDF 行業(yè)有 10 余家生產(chǎn)企業(yè)，行業(yè)集中度較高，CR4 達 60%，三家外資企業(yè)（法國阿科瑪、比利時索爾維、日本吳羽株式會社）產(chǎn)能占比約 37%。法國阿科瑪、東岳集團 PVDF 產(chǎn)能分別為 14500 噸/年、12000噸/年，規(guī)模領(lǐng)跑行業(yè)。

粘結(jié)劑產(chǎn)品生產(chǎn)壁壘高，寡頭壟斷市場

我國于 20 世紀(jì) 60 年代展開 PVDF 聚合工藝探究，當(dāng)前常規(guī)級 PVDF 的生產(chǎn)技術(shù)已較為成熟，幾乎不存在技術(shù)壁壘，鋰電粘結(jié)劑 PVDF 生產(chǎn)技術(shù)要求較高，只有少數(shù)企業(yè)掌握并具備量產(chǎn)能力。

常規(guī)以均聚為主的 PVDF 產(chǎn)品難以滿足鋰電池粘結(jié)劑的使用要求。具體表現(xiàn)為：易結(jié)晶使得電解液分子難以流通，充放電復(fù)合增大；收縮率和集流體的收縮率差異較大，活性物質(zhì)易從集流體剝離；分子量不足導(dǎo)致粘結(jié)能力不足等。因此鋰電粘結(jié)劑 PVDF 一般選用 PVDF 均聚物改性，以解決降低結(jié)晶度、提高粘結(jié)性、適當(dāng)?shù)姆肿淤|(zhì)量和對電解液的溶脹性等問題。聚合物改性的方法、共聚單體的選取、設(shè)備參數(shù)的設(shè)定等都需要復(fù)雜的研發(fā)、測試，難度較大。

針對鋰電粘結(jié)劑 PVDF 性能要求，生產(chǎn)廠商提供的產(chǎn)品解決方案不同。

聚合方式對于PVDF 的性能具有重要影響，兩種聚合方式的介質(zhì)、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、分散穩(wěn)定劑以及后處理方法均不同，工藝相差很大，性能各有多長。阿科瑪采取乳液聚合工藝，產(chǎn)品HSV900 具備較低的結(jié)晶度，吳羽采用懸浮聚合工藝，代表產(chǎn)品 PVDF7300 溶脹度較小、剝離強度較大。

由于技術(shù)壁壘高，少數(shù) PVDF 能夠量產(chǎn)通過電池廠商驗證的鋰電粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品，2021 年我國鋰電粘結(jié)劑 PVDF 年產(chǎn)能預(yù)計僅 1.9 萬噸/年。

原料 R142b 流通受制，PVDF 投產(chǎn)周期較長

配額政策限制關(guān)鍵原料 R142b 供給，PVDF 產(chǎn)能放量受限。

R142b 為 PVDF 單體 VDF?的主要原料，屬于 HCFCs 型（氫氯氟烴）第二代含氟制冷劑，由于環(huán)保不達標(biāo)，已不符合我國對于環(huán)保新型制冷劑要求零 ODP、低 GWP，即將被第三代制冷劑所取代。

我國已制定了具體的第二代制冷劑生產(chǎn)配額制度，總生產(chǎn)配額逐漸縮減。2021 年我國用于制冷劑用途的 R142b 總生產(chǎn)配額為 13890 噸，計劃逐年縮減后于 2030 年清零。生態(tài)環(huán)境部于 2018 年發(fā)布的《關(guān)于生產(chǎn)和使用消耗臭氧層物質(zhì)建設(shè)項目管理有關(guān)工作的通知》中明確規(guī)定：“新建、改建、擴建生產(chǎn)化工原料用途的消耗臭氧層物質(zhì)（包含R142b）的建設(shè)項目，生產(chǎn)的消耗臭氧層物質(zhì)僅用于企業(yè)自身下游化工產(chǎn)品的專用原料用途，不得對外銷售”。原有 R142b 配額逐年減少，新增產(chǎn)能不允許出廠上市，R142b流通環(huán)節(jié)受阻，原料限制導(dǎo)致部分 PVDF 生產(chǎn)企業(yè)開工不滿。

原料涉及危險化學(xué)，審批難度較大。

R142b-PVDF 一體化生產(chǎn)過程涉及多種危毒化學(xué)品，乙炔和 VDF 是易燃易爆的?；?，而 R142b 制備過程中添加的氯氣也是劇毒物質(zhì)，受到嚴(yán)格管控。由于原料 R142b 受到嚴(yán)格管控，現(xiàn)有 PVDF 新建項目大部分為配套原料?R142b 的一體化裝置，一體化裝置生產(chǎn)過程中涉及較多危毒物質(zhì)，審批難度大。在近年化工安全生產(chǎn)監(jiān)管趨嚴(yán)的大背景下，項目的審批面臨較嚴(yán)重的考驗。

PVDF 生產(chǎn)工藝復(fù)雜，裝置建設(shè)周期較長。

僅從 R142b 制備 PVDF 就須經(jīng)歷十余步驟，過程冗長，裝置較多，生產(chǎn)建設(shè)繁復(fù)，裝置投資規(guī)模高。鋰電粘結(jié)劑 PVDF 裝置要求更高，且需額外改性調(diào)試、后期加工、并通過下游驗證，達到使用條件耗時常高于預(yù)期。

東岳集團（2019 年 4 月二期項目環(huán)評）、巨化股份（2014 年 12 月項目環(huán)評）、昊華科技（2016 年 7 月項目環(huán)評）的粘結(jié)劑 PVDF 項目實際達產(chǎn)時間均較預(yù)期延后。

受鋰電需求高速增長影響，PVDF 粘結(jié)劑需求暴增，內(nèi)外資企業(yè)紛紛布局?jǐn)U產(chǎn) PVDF 產(chǎn)能，在建及規(guī)劃用于鋰電池粘結(jié)劑的 PVDF 新產(chǎn)能預(yù)計高達 12.4 萬噸/年，但投產(chǎn)進度普遍較慢，多集中在 2022 年底后投產(chǎn)。