PVDF锂电与光伏加持下的明星氟聚合物.docx

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1、PVDF性能优异,是规模第二大的氟树脂PVDF：性能优异的氟树脂，市场规模仅次于PTFE氟聚合物是指高分子聚合物中和C-C链相连接的氢原子全部或部分被氟原子所取代的一类聚合物，通常拥有其他聚合物所不具备的优良性能，氟树脂和氟橡胶由于具有很多相似之处，统称为氟聚合物。聚偏氟乙烯（PVDF ）是VDF的均聚物或少量改性单体和VDF的共聚物，属于可熔融加工氟树脂，是市场规模仅次于PTFE的第二大氟树脂。PVDF的推荐使用温度为-60C-150C,具有良好的抗化学腐蚀、抗水解、抗紫外线和耐气候性能，机械强度优于其他氟树脂，可燃性低，电绝缘性能好。力学性能方面，PVDF具有极好的力学性能，抗蠕变性明显优

2、于全氟碳聚合物，反复挠曲的寿命更强，也更耐老化；化学性质方面，PVDF能在较高温度下抵御大多无机酸、弱碱、卤素、氧化剂、有机脂肪族、芳香族化合物和氯代溶剂；电性能方面，PVDF独一无二的介电性质和同质多晶现象赋予其很高的压电和热电话性。Pennwalt公司于1965年建立了第一家大规模工业化PVDF生产装置，此后PVDF的生产和应用得到了发展。根据加工工艺和用途可分为涂料级、模压级、挤出级、线缆级、薄膜级、电池级。PVDF由VDF聚合得到，聚合时也可加入共聚单体如HFP、CTFE. TFE以改性，通常是为了抗改变冲击强度和伸长率。VDF生产PVDF的聚合是由自由基加成聚合，聚合方法有乳液聚合、

3、悬浮聚合和溶液聚合，在工业化生产中，无论是VDF的均聚物还是以VDF为主体的共聚物，乳液聚合和悬浮聚合均占有绝对优势。乳液聚合反应是一种在水中进行的非均相反应，乳液聚合也适用于HFP和VDF共聚制改性PVDF,聚合结束后放出乳液，将乳液凝聚则可得到粉状PVDF,将粉料烘干后送挤出机进行熔融挤出造粒则可得到粒料；悬浮聚合相比于乳液聚合的优势在于可以减少反应壁上聚合物的沉积黏壁，产品杂质较少，无须使用表面活性剂，后续处理更简单。目前国内由乙焕路线和VDC路线生产R142b, PVDF生产路径则包括R142b、VDC、R143a、R152a等路线，不同的技术路径要求选择不同的热解温度、催化剂及促进剂

4、。图1 ：共有5种路线可制备PVDF电石/乙烘AHFR152aR143a路线5-HFAHF路线4400-700 t+HF催化直接氧化R143a耐候薄膜涂料nPVDFiuPVDF锂电池粘合剂数据来源：白川盈学，整理图2 ： R142b为PVDF的主要原料数据来源：百川盈孚,整理表1:两类聚合工艺性质对比工艺优点缺点乳液聚合聚合速度快产物分子量高可在较高温度下聚合生产成本更高产品中留有乳化剂等，难以清除，有损电性能悬浮聚合悬浮分散剂上吸附的分散剂量少，容易脱除，产品杂质较少后续处理工艺更简单，成本低装置生产效率低数据来源：CNKI,整理PVDF扩产周期长，锂电池级产品供给仍然短缺锂电池级PVDF对

5、于产品纯度、分子量要求更高，工艺更加复杂，生产存在一定壁垒。锂电池级PVDF通常采用共聚法生产，而国内产能大多为均聚法生产的普通PVDF。在全球新能源车迅猛发展的背景下，锂电池对PVDF树脂的用量急剧增加。然而，PVDF及配套R142b新建或扩建项目扩产周期则较长，同时，转产需要对设备进行技改，包括引发剂、设备条件、温度及压力等方面均需要调整。据氟化工数据，PVDF树脂的扩产周期约23年，产能增速严重滞后于锂电池需求增速，部分企业难以将涂料、光伏级的PVDF转产为锂电池级。目前非锂电池级PVDF的盈利情况同样较好，企业也需要照顾非锂电池级PVDF客户的需求，部分可以转产锂电池级PVDF的企业也

6、会保留一定非锂电池级PVDF产能阿科玛（常熟）7000吨扩建项目分2期进行，每期建设周期均约2年；联创股份子公司华安新材于2013年已提交关于新建8000吨/年聚偏氟乙烯及配套扩建15000吨/年二氟一氯乙烷项目的巾请，其中PVDF项目于2020年10月开工建设，分2期进行，每期建设周期不到1年；吴羽（常熟）新型PVDF技改项目（该新型PVDF可用于锂电池）于2018年3月进行环评，第一阶段项目在2020年6月完成环保竣工，此外，吴羽（常熟）拟在常熟新材料产业园建设第二工厂，总投资20亿元人民币，规划1.5万吨PVDF产能（建设周期40个月）。受下游需求增加驱动，国产PVDF供给快速扩张。早期

7、仅外企阿科玛、苏威、吴羽掌握锂电池级PVDF的生产工艺，且采取技术封锁，市场由上述企业所垄断。从几年前开始，国内企业逐渐掌握生产工艺，产品质量随时间提高，成功打入下游市场，目前国产锂电池级PVDF在低端领域用量较大。随着PVDF F游需求持续增长，国产产品质量进一步提升，PVDF国产替代前景广阔。2020年国内多家PVDF企业纷纷投产，产能大幅增长180%, 2019年国内仅2.5万吨产能，2020年己达到7万吨，有效产能6.48万吨，目前三爱富和东岳化工拥有国内最多有效产能。据百川盈孚数据及我们统计，目前国内已知待投产能共有12.5万吨，PVDF产能有望保持高增速。PVDF生产旺盛，2019

8、年至2021年上半年，PVDF产量同比增速均超过100%。2021年上半年，行业开工率保持在90%左右，产量2.64万吨,同比增长左9.39%。数据来源：百川盈孚，整理数据来源：百川盈孚，整理表2 :国内PVDF产能分布公司产能（万吨）有效产能（万吨）待投产能（万吨）预计投产时间阿科玛（常熟）氟化工有限公司1.20.950.25+0.452022年12月内蒙占三爱富万豪筑化工有限公司111.32022年12月山东东岳化工有限公司（东岳集团）1112022年下半年苏威特种聚合物（常熟）有限公司0.80.80.42022年7月日本株式会社吴羽上海代表处0.50.51.52024 年中化蓝天集团有限

9、公司0.50.50.52021年12月浙江孚诺林化工新材料有限公司0.50.431.25+1.252022年8月乳源东阳光辆有限公司（东阳光、璞泰来）0.50.512022年6月中国其他（氟橡塑）0.50.5浙江巨化股份有限公司（巨化股份）0.30.30.752022年12月龙星化工股份有限公司（龙星化工）0.20江苏梅兰化工有限公司0.32022年12月山东华安新材料有限公司（联创股份）0.3+0.52021年8月2022年6月中吴晨光化工研究院有限公司（昊华科技）0.252021年12月福建华谊三爱富氟佑新材料有限公司1.5总计76.4812.5数据来源：百川盆孚，投资者互动平台，环评报告

10、，整理并预测图3 : PVDF产能产量均高速增长图4 : PVDF开工率处于高位二 eoe工&。76、。意toaloeLdCMoCM6OZ6O58OJZ、68OJ9/6 LoeCOO58CM607锂电池和光伏对PVDF需求增速最快PVDF主要应用于涂料、线缆护套、锂电池、石油化工和输油管、水处理膜、光伏组件背板等领域。据百川盈孚数据，2020年，全国涂料、锂电池、光伏背膜、注塑、水处理膜对PVDF需求量分别为1.77万吨、0.96万吨、0.39万吨、1.01万吨、0.67万吨，总计4.8万吨。涂料为PVDF最大下游,占比36.94%,锂电池和光伏则为增速最快的领域。我们预计2021-2023年

11、，国内PVDF需求量分别为6.09万吨、7.28万吨和8.35万吨，YoY分别为26.80%、19.55%和14.69%锂电池对PVDF的消耗量有望于2022年超过涂料。未来五年后，PVDF的使用量有望超过PTFE,成为氟聚合物使用量的第一。图6 ：锂电池对PVDF需求有望于2022年超过涂料数据来源:百川盈孚,预测图5 ：国内PVDF需求量有望保持高增长水处理膜需求量（吨）注塑需求量（吨）光伏背膜需求量（吨）锂电池需求量（吨）9000G涂料需求量（吨）80000 J70000 J6000050000 .400003000020000吗一I20202021E 2022E2023E数据来源：百川

12、盈孚，预测表3 ：我们预测国内锂电对PVDF需求增速最快领域2021E2022E2023E涂料需求预测增速20%10%5%锂电需求预测增速75%45%30%光伏需求预测增速25%20%15%注塑需求预测增速5%5%5%水处理需求预测增速10%10%10%数据来源：百川盈孚，预测PVDF :在锂电池中粘结剂.分散剂,电解质,隔膜涂层,隔膜.电解质等领域中均有广泛应用PVDF在锂电池中用途较广，在粘结剂.分散剂,电解质.隔膜涂层.隔膜.电解质中均有应用。锂电池制造过程中的制浆，是将正负极活性物质粉体、导电剂粉体、粘结剂和助剂均匀分散于溶剂中形成稳定悬浮液的过程。浆料的分散体系分为油性体系和水性体系

13、，油性体系常使用PVDF作为粘结剂和分散剂。表4:正负极浆料常用分散体系项目油性体系水性体系正负极浆料正极浆料负极浆料负极浆料分散介质NMP水活性物质钻酸锂、磷酸铁锂、三元材料等石墨、钛酸锂、硅氧化物等分散质导电剂炭黑、石墨粉、石墨烯、碳纳米管等粘结剂PVDFSBR分散剂PVDFCMC数据来源：锂离子电池制造工艺原理与应用，整理电池电极由活性材料、粘结剂、集流体和导电剂组成，粘结剂的作用是将活性物质粉体粘结起来，增强电极活性材料与导电剂、集流体之间的电子接触，更好地稳定极片结构。PVDF粘结剂具有良好的热力学、电化学性能和机械性能，为目前最常用的锂电池粘结剂，其他常见粘结剂包括SBR、CMC、

14、PAA、PAN等。悬浮聚合PVDF的溶胀特性更好，熔点更高，更适合作为粘结剂使用。PVDF为主流正极粘结剂材料。在正极中，由于（1）水会对几乎所有正极材料造成损害；（2）水相体系难以干燥，残余水分影响电池容量和循环产生影响；（3）正极材料密度较大，SBR+CMC粘结体系以水为溶剂，无法使浆料充分分散。PVDF作为正极粘结剂的综合性能更好，因此正极主要使用PVDF为粘结剂。PVDF也可作为负极粘结剂使用，但研究发现PVDF在负极中表现不佳，NMP存在污染性，因此负极更多使用SBR+CMC粘结剂。PVDF也存在一些缺陷，如与活性材料间的粘结强度偏弱、无法满足高电压电极材料的使用需求、需要使用污染性较强的NMP作为溶剂等，因此目前在实验室内已开发出一些新的粘结剂，但这些粘结剂在使用过程中仍存在严重缺陷，如极片易发生层离和剥离现象、电解液分解、过度的金属元素溶出，此外，目前高电压粘结剂的