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大家好,我是劉轟轟前面的文章咱們剖析了鋰電池隔膜,今天咱們來剖析下鋰電、光伏用PVDF;鋰電用PVDF大類上分兩塊,分別是正極粘結劑和漿料(涂料),我發現很多大V在寫的時候,常常稱它為涂覆隔膜,我覺得這樣稱呼不是很嚴謹,涂覆是涂覆,隔膜是隔
大家好,我是劉轟轟
前面的文章咱們剖析了鋰電池隔膜,今天咱們來剖析下鋰電、光伏用PVDF;
鋰電用PVDF大類上分兩塊,分別是正極粘結劑和漿料(涂料),我發現很多大V在寫的時候,常常稱它為涂覆隔膜,我覺得這樣稱呼不是很嚴謹,涂覆是涂覆,隔膜是隔膜,很多人都沒有搞明白,是什么東西,就開始分析了~~~
要聊PVDF呢,話有點長,咱們從頭往后說;
當經濟下行或者低速增長時,萬物皆內卷,其實“PVDF”也是內卷的產物;
鳥巢當年竣工的時候,就是采用了氟材料,它首先具有的就是耐候功能,其次是自潔功能,然后是耐腐蝕功能。它不會因工作環境溫度的反復循環變化而形成組織結構的變化,工作環境容許的溫度變化值為 180 ℃,( -70 ~ +110 ℃),它幾乎能適應地球上所有地區的室外環境。而其中的耐候功能是氟材料基本性能,也就是說無論你是何種氟材料基本都具有這一特點;
這兩年一些戶外廣告牌、公交站牌、充電樁電站屋頂等用的多數為PVDF膜,它可以保持屋頂風吹日曬30年不老化、不變色,現在一些學校的室外籃球場屋頂,也都在應用,廣西、云南居多,而且有擴展的趨勢;
說到這我相信大家應該都知道了,這不是什么新材料,也不是什么高科技(不過國內突破的比較晚)。很早之前我們就有了PVDF注塑管了(不知道PVDF管是啥,知道PVC管也行,總之不容易“爛掉”,或者說不環保);
整個氟家族很大很大,需要氟化工的地方也很多,例如:PFA、FEP、PTFE、ETFE、PVDF、PEEK。就拿咱們的PVDF來說,它還有個同胞兄弟PVF,二者的性能極其相近,它們的耐候性使下游根本無法拒絕;
PVDF是一種高分子材料,中文名為聚偏氟乙烯,它可以做成粘結劑(主要成分為PVDF)、PVDF涂料、PVDF膜、模壓級、注塑級、擠塑級PVDF等等;可用于鋰電池正極粘結劑和隔膜涂覆層,占鋰電池成本僅有1%-2%;
可別小看這1%-2%,有時候這種低占比,反而也成了一種優勢。(這個優勢是什么,我們后面會講)
其中新能源應用到的PVDF主要包括:涂料級PVDF、鋰電池正極粘結劑級PVDF、太陽能背板膜級PVDF膜、風電葉片級PVDF膜;
——有的讀者總覺得我們只關注新能源車是不是視野太狹窄了,看,這不就和時下最火熱的題材之一光伏聯系上了么,這再一次證明了汽車工業對一個國家的產業鏈完整性要求有多高,而其中的機會又有多大。
最近PVDF這一塊之所以全系價格都在大幅度上漲,是真的不夠用了,本來之前大規模應用的僅有膜級,和少部分涂料級,注塑級的不算(因為其不屬于新興領域);
在這個檔口恰恰趕上了中美沖突,同時疊加了雙碳,那增量瞬間就爆發了,因為艦船也需要PVDF和丙烯酸涂料配合使用,這兩年我們的軍艦下水就像下餃子一樣,就連公務船也下水特別多,大家去看看江龍船艇的股價就知道了;
(看,軍工概念也包含其中,事實上只要我們把新能源車這一個產業鏈研究透了,其他的產業你幾乎都得涉及到)
新能源就更不用說了,目前雙碳的趨勢使光伏、風電明顯會成為未來的主流,那這些產品的使用時間肯定是越耐候越好了,當然還得兼顧成本。但是再怎么兼顧,增量依然出現了。再加上鋰電池這一塊的增量,我想不用我多說了,產能目前是捉襟見肘的;
這才是它漲價的原因,產品不新,應用新~~~
我們總結一下,如果只看“新用途”去分類,實際PVDF的應用可以分為三大類:
粘結劑級(主要是鋰電池用粘結劑PVDF),涂料級(分為粉末涂料和液體涂料,其中液體涂料可以噴涂到基膜(基膜材質很多)上,烘干后,做電池隔膜),然后是膜級(塑料膜)。
更簡潔一點:
1.粘結劑級——做鋰電池內部粘接劑
2.涂料級——做鋰電池隔膜
3.膜級——做光伏面板
先說粘接劑級:
PVDF粘結劑是目前鋰離子電池工業中最常用的油性粘結劑。它是一種非極性鏈裝高分子粘結劑,突出的特點是抗氧化還原能力強,熱穩定性好,易于分散,但需要使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)作溶劑,這種溶劑的揮發溫度較高,有一定的環境污染,且價格貴。
鋰電池正極有活性物質來組成導電涂層,但是它們不具有粘結性,所以需要PVDF把它們和鋁箔粘在一起,雖然用量很少,但其作用不可替代。負極也用粘結劑,但一般以水性的為主,PVDF成本有點高。目前正極只能用PVDF。
鋰離子電池對粘結劑的要求主要包括:
(1)保證制漿涂布時的均勻性和穩定性;
(2)更高的粘結力(對活性材料的粘結和對集流體的粘結);
(3)較寬的電化學窗口;
(4)合適的電解液溶脹(極片里需要低一些);
(5)添加量盡可能少,提高能力密度,降低內阻;
目前主流的制備PVDF樹脂材料的途徑主要有兩種:乳液聚合法和懸浮聚合法;按照聚合方式可以分成均聚和共聚。目前行業內做共聚的企業比較少,共聚質量比較好,也比較高端;雖然幾乎每家都能做,但是沒做的原因是成本高。未來的固態和半固態電池也需要用到PVDF,以共聚為主;
接下來說PVDF涂料級和膜級:
PVDF涂料傳統應用領域,主要應用于高溫烘烤的金屬建材,包括金屬幕墻、鋁制門窗、卷材、金屬屋頂等,PVDF涂料在戶外使用20年以上外觀也鮮有變化。應用案例更是數不勝數,包括:成都天府國際機場、哈爾濱太平國際機場、首都國際機場、中國上海環球金融中心、馬來西亞吉隆坡雙子塔、上海東方明珠等地標建筑均使用PVDF涂料、上海造船廠等;
PVDF涂料的增量部分主要是來源于鋰電池隔膜涂覆上的需求,PVDF涂覆隔膜可以有效保持電芯的結構,提高電池的離子電導率和循環壽命。
隔膜方面我們之前的文章寫過,在此不過多敘述。
除了在電池隔膜上涂覆之外,還有一個增量就是在光伏上——PVDF膜級用在太陽能背板上,背板本身對電池片起保護和支撐作用,具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。
這一塊PVDF的作用主要是用于和PET白色薄膜復合(貼合)使用,(PET是薄膜的一種材質,市面上絕大多數的礦泉水瓶用的就是瓶級的PET)。
太陽能背膜由三層高分子薄膜復合而成,中間層是厚度為150-350μ的PET白色薄膜,外面兩層選用25μ的含氟薄膜一般為PVF或PVDF,PET薄膜不易伸縮,具有良好的耐高溫性和極好的電絕緣性能。含氟薄膜層結構性能穩定,具有良好的抗紫外線、抗濕熱和耐老化性能。
好了,三大新增介紹完了,那么增量有多少?
據行業協會、研究機構等測算,上半年全國鋰離子電池產量超過110GWh,同比增長超過60%,上游正極材料、負極材料、隔膜、電解液產量分別為45萬噸、35萬噸、34億平方米、13萬噸,漲幅均超過130%;
看完了鋰電數據,咱們再來看一下光伏裝機數據:隨著我國光伏裝機容量持續上升以及,光伏背板市場空間將不斷擴大。
21年上半年實際組件產量數據(含背板),2021年上半年,國內組件產量為為80.2GW,同比增長50.5%,組件上半年出口量為44.17GW。國內上半年組件出口量占全球上半年組件出貨量的50%以上;
未來2-3年從需求端來看,每GW消耗PVDF在60噸左右,用于正極粘結劑以及隔膜涂層,國內總產量在5-6萬噸。根據測算,明年PVDF的新能源需求占比可能會達到50-60%水平。同時PVDF可以作為光伏背板涂料和氟碳涂料,這部分價格比較剛性,下游價格承受能力強。
我相信大家看了以上兩大增量市場的數據,對PVDF的增量也有了一個較為客觀的認識。
接下來牛逼的地方來了,前面埋了個伏筆我要收一下:
前面說了PVDF占鋰電池成本僅有1%-2%,但又是一個作用不可替代的產品,這意味著PVDF的漲價空間,遠遠要比一般的產品高很多。想想就明白了,對于下游的電池廠而言,PVDF就算漲個100%,對整體電池成本的變動也就1-2%,當然不用“太在意PVDF的價格”了。
更關鍵的是,這玩意還不太好擴產——生產PVDF的關鍵材料是R142b,這材料本身不難生產,難的是它作為一個空調制冷劑,屬于ODS(消耗臭氧層物質),因此無論是國內還是國外,都對產能做出了非常嚴格的限制。
所以現在的問題就是PVDF和R142b的供需情況了。
根據測算,生產1噸PVDF需要消耗1.8噸R142b(二氟一氯乙烷),今年國內8.25萬噸有效產能PVDF需要14.85萬噸R142b,市場缺口達到3.35萬噸。PVDF需求的擴張導致階段性的價格上漲也傳導到原料R142b的身上,同時含氟制冷劑R142b作為第二代制冷劑,比較不環保,國外發達國家基本已經停產了。在國內它的新增產能受到環評和生產配額制度的影響,同時舊產能面臨著逐年削減的預期,致使R142b價格明顯上漲。
年初僅2萬元/噸的原料。11月以來國內制冷劑R142b產品價格迎來持續上漲,繼11月上旬及中旬兩次分別上調5000元/噸后,11月24日R142b產品再次上調5000元/噸,最新價格已漲至180000元/噸,本月以來漲幅已超過10%,近一年累計漲幅更是近12倍;
供給方面,PVDF的擴產周期比較長,基本在2年以上。且大部分企業的新增產能尚處于規劃或審批階段,2021年預計僅有聯創股份的8000噸新增產能投放(實際投放僅有3Kt),具體到鋰電粘結劑級PVDF的產能就更加緊張了,PVDF的產能增速完全跟不上下游需求的增長;
(具體的產能供應情況,因為這玩意是供不應求,甚至要從國外進口的,所以我們直接放在后面的公司解讀部分)
整個下游需求擴張的速度從PVDF的價格上就可以看出來。據百川盈孚數據,2021年1-10月,行業開工率保持在90%左右。截至11月25日,PVDF膜粒料報價在36-40萬元/噸之間,涂料級報價在37-40萬元/噸之間,鋰電級PVDF報價在42-55萬元/噸之間;
值得注意的是PVDF早在上個世紀在美國就已經出現,我們國內攻克和應用的比較晚,就拿膜級的PVDF來說,我們也是17年那會才剛剛攻克,因此市場的替代空間非常廣闊。
目前國內電池廠商應用的PVDF粘結劑級產品主要是進口,少部分是東岳的產品,隔膜涂覆級的基本能國產了,因此PVDF的爆發確定性幾乎是確定的;
但這里需要特別說明一點,那就是很多研報里更好看的粘接劑,雖然售價最高,技術門檻最高,供給也嚴重不足,甚至寧德時代都表示對粘接劑PVDF有多少要多少,但這并不是PVDF目前的主線。
數據顯示,國內PVDF現有產能8.25萬噸/年,預計未來2年計劃新增產能約11.8萬噸/年,其中電池級占比很小。今年鋰電級PVDF需求在1.5萬噸左右,市場供應只能滿足9000噸。肯定有小伙伴會好奇,既然這么多缺口,又這么貴,大家規劃了這么多產能,怎么新增的鋰電級PVDF只有這么點呢?
原因是現在即使不做利潤更高的粘接劑,就做普通的PVDF廠商也很賺錢了,不信我們測算一下普通級別PVDF和鋰電池粘結劑級PVDF的利潤分別是多少,差額有多大:
我們采用聯創相關負責人說的生產原料比數據:
PVDF主要成本來自R142b,每噸PVDF正常消耗約1.8噸R142b,PVDF生產中90%以上的成本為R142b;
按照目前市場最新數據(截止到11月底):R142b,普通(涂料)級PVDF,鋰電級PVDF的價格按照如下保守值估算:R142b售價18萬元/噸;普通(涂料)級PVDFF售價37萬元/噸;鋰電級PVDF售價45萬元/噸。
普通級PVDF單噸毛利:35.5萬元/噸-18萬元/噸*1.8=3.1萬元/噸;(毛利仍有拉升空間,下游承受力較強)
粘結劑級PVDF單噸毛利:46.8萬元/噸-18萬元/噸*1.8=14.4萬元/噸;(毛利拉升空間較小,下游承受力較弱)
二者單噸毛利潤差額:粘結劑級比普通級PVDF高11.3萬元/噸【(14.4-3.1)萬元/噸】;
這個利差很大而沒有太多的廠商“愿意”去大張旗鼓做,說明明鋰電粘接劑用的PVDF太難了,意味著能生產出來的公司,必然有足夠的護城河,更說明了即使是低級別的PVDF的利潤,對企業而言已經非??捎^了,放著容易的錢不賺,去賺難的,企業不會那么傻;
核心原因:一是因為難做,二是因為用量,不是一個量級,主要還是純度,小數點后面每+一個9,很難很難。
從供需平衡來講,可以說PVDF的市場很大,短時間內我們無須擔心,而長時間我們可以直接看出來,誰能拿下更多的鋰電級PVDF粘接劑,誰就最有可能是將來的真龍頭。
而PVDF占電池成本的1-2%則意味著,下游對其漲價的寬容度要高很多,就意味著PVDF的漲價空間比隔膜強的多,理論上講還有很大的空間,所以甚至有某些大V喊出了PVDF可以漲價10倍的口號。
這就是PVDF市場的最基本邏輯。
接下來是獨家的環節,PVDF有沒有替代品?
理論上講當PVDF價格的漲幅達到一定的程度時,它的兄弟們一定會挺身而出的,包括:PVF、PTFE、ETFE、PEEK等甚至就連PAA(聚丙烯酸)、PI(聚酰亞胺)等材料都想擠進來分一杯羹),沒法子這些高分子材料,他們的性能太過接近了,就連高高在上的陶瓷涂覆隔膜都按捺不住了。
我們問了行業里的人,其中替代可能性最高的,叫ETFE膜,介紹略過,重點是PVDF和ETFE的差價。
問了行業內的人,PVDF廠家年初報價是38-45元每平方。ETFE聽說在720-750的樣子(它的價格是在走低的,近兩年用量勉強多了些)
11月底PVDF膜企業對外報價大概是80-90元每平方,ETFE膜是570-610元每平方,基本上相差了7-8倍。
12月PVDF給出了令人難以想象的報價:
XXX元!
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