鋰電池粘結(jié)劑行業(yè)專題報(bào)告：國產(chǎn)替代與技術(shù)迭代并行

第一章粘結(jié)劑基本情況與市場(chǎng)空間

粘結(jié)劑的定位：從鋰電池制造工藝看

鋰電池制造工藝包括1.極片制備，2.電芯裝配，3.注液，4.化成，5.分容分選。從工藝來看，粘結(jié)劑與正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑有相互作用，將這些物質(zhì)粘結(jié)在集流體上，保持充放電時(shí)電極的完整性。

粘結(jié)劑的特性與分類

由于活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑不能直接粘粘結(jié)到金屬電極，所以必須使用粘結(jié)劑。粘結(jié)劑將各種成分粘接到一起，形成具有粘附性的材料，然后再和金屬箔粘接在一起。性能優(yōu)異的粘結(jié)劑在漿料介質(zhì)中分散性好，可以講活性物質(zhì)均勻粘附在集流體上，需要對(duì)電極中離子和電子傳輸影響小；需要穩(wěn)定性強(qiáng)；粘結(jié)劑作用：穩(wěn)定性，維持正負(fù)極活性材料在充放電過程中結(jié)構(gòu)和體積變化。防止活性材料脫落，提升極片的循環(huán)穩(wěn)定性。降低電池內(nèi)阻，提供電極內(nèi)所需要的電子傳導(dǎo)；改善電解液的潤浸性，促進(jìn)鋰離子在電極——電解液界面?zhèn)鬏敗?/p>

正極粘結(jié)劑PVDF的行業(yè)格局

PVDF行業(yè)內(nèi)早期僅外企阿科瑪、蘇威、吳羽掌握鋰電池級(jí)PVDF的生產(chǎn)工藝，并且采取技術(shù)封鎖，市場(chǎng)由上述企業(yè)所壟斷。國內(nèi)企業(yè)目前逐漸掌握生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量隨時(shí)間提高，成功打入下游市場(chǎng)，目前國產(chǎn)鋰電池級(jí)PVDF在低端領(lǐng)域用量較大。從2021年起年國內(nèi)多家PVDF企業(yè)紛紛投產(chǎn)，2021年國內(nèi)主流企業(yè)已有產(chǎn)能4.65萬噸，規(guī)劃投產(chǎn)24.2萬噸，三愛富和東岳化工擁有國內(nèi)最多有效產(chǎn)能。

成本：當(dāng)前正極粘結(jié)劑占三元電池成本約1.4%-1.65%

當(dāng)前按照不同型號(hào)的三元電池，單Gwh電池所耗材料數(shù)量不同，大約為1700-2000噸；目前三元電池進(jìn)口級(jí)PVDF添加比例大約在1%，因此單GWh進(jìn)口級(jí)三元電池PVDF使用量在17-20噸；國產(chǎn)級(jí)PVDF因性能稍遜，假設(shè)添加1.5%，用量25.5-30噸。假設(shè)進(jìn)口級(jí)PVDF按照現(xiàn)價(jià)70萬元，國產(chǎn)級(jí)PVDF按照40萬元測(cè)算，單Gwh電池使用進(jìn)口材料后粘結(jié)劑電池成本大約1190-1400萬元；參照上市公司當(dāng)前三元電池成本約0.85元/wh，目前單Gwh正極粘結(jié)劑成本占比1.4%-1.65%；使用國產(chǎn)級(jí)PVDF大約成本占比1.2%-1.41%;國產(chǎn)級(jí)綜合成本稍低，但因?yàn)槟壳皣a(chǎn)級(jí)的PVDF大多還未用在高端鋰電產(chǎn)品上；鋰電PVDF的使用依舊以進(jìn)口材料為主。

成本：當(dāng)前正極粘結(jié)劑占磷酸鐵鋰電池成本約2.2%-2.5%

當(dāng)前單Gwh磷酸鐵鋰電池耗用磷酸鐵鋰正極材料，大約為2200-2500噸；目前磷酸鐵鋰電池對(duì)進(jìn)口級(jí)PVDF添加量大約在1%，因此單GWh磷酸鐵鋰電池PVDF使用量在22-25噸。對(duì)國產(chǎn)級(jí)PVDF的使用量大約在33-37噸。進(jìn)口級(jí)PVDF按照現(xiàn)價(jià)70萬元測(cè)算，單Gwh電池正極粘結(jié)劑成本大約1540-1750萬元；若使用國產(chǎn)級(jí)PVDF，目前均價(jià)40萬元，成本大約1320-1480萬元。參照上市公司當(dāng)前磷酸鐵鋰電池成本約0.7元/wh，目前使用進(jìn)口PVDF下粘結(jié)劑成本占比2.2-2.5%，使用國產(chǎn)級(jí)PVDF下成本占比1.89%-2.11%；鋰電PVDF的使用依舊以進(jìn)口材料為主；相比較三元體系而言，磷酸鐵鋰正極粘結(jié)劑成本更高。

成本：當(dāng)前負(fù)極粘結(jié)劑約占電池成本比例1.07%-1.37%

當(dāng)前負(fù)極粘結(jié)劑主要使用CMC與SBR組合；目前單GWh電池目前所用人造石墨材料耗量為950-1000噸。目前石墨負(fù)極在進(jìn)口級(jí)（CMC+SRB）的添加比例為1.5%+1.5%；在國產(chǎn)級(jí)（CMC+SBR）添加比例假設(shè)同樣為1.5%+1.5%。價(jià)格方面目前進(jìn)口級(jí)CMC單價(jià)（粉體）為4萬元/噸，進(jìn)口級(jí)SBR單價(jià)為60萬元/噸；國產(chǎn)CMC價(jià)格約2萬元/噸，國產(chǎn)SBR價(jià)格為20萬元/噸。使用進(jìn)口材料下單GWh電池負(fù)極粘結(jié)劑成本約912萬-960萬元。使用國產(chǎn)粘結(jié)劑成本約313.5-330萬元。假設(shè)目前按照鐵鋰0.7元/wh，三元0.85元/wh的電池成本計(jì)算，使用進(jìn)口（CMC+SBR）的成本占鐵鋰電池比為1.3%-1.37%，占三元電池比為1.07%-1.13%；使用國產(chǎn)（CMC+SBR）成本低廉顯著，具備國產(chǎn)替代可能。

粘結(jié)劑占三元電池成本2.47%-2.78%，鐵鋰電池3.5%-3.87%

當(dāng)前主流電池廠依舊使用進(jìn)口粘結(jié)劑為主，因此當(dāng)前材料體系下成本測(cè)算以進(jìn)口材料為主；單GWh三元電池粘結(jié)劑總成本測(cè)算得2102-2360萬元，單GWh磷酸鐵鋰電池粘結(jié)劑總成本2452-2710萬元；現(xiàn)有進(jìn)口材料體系下粘結(jié)劑在三元電池中成本占比2.47%-2.78%；磷酸鐵鋰電池中成本占比3.5%-3.87%。

第二章水性粘結(jié)劑：國產(chǎn)替代與技術(shù)迭代并行

水性粘結(jié)劑：油性粘結(jié)劑PVDF的替代品

目前90%正極粘結(jié)劑使用油性粘結(jié)劑PVDF，而PVDF配套溶劑NMP具有生殖毒性風(fēng)險(xiǎn)，歐盟已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策限制使用NMP；同時(shí)因供需短缺，PVDF自2021年下半年價(jià)格一路上漲，目前國內(nèi)產(chǎn)品價(jià)格45-50萬元/噸，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)70-80萬元，應(yīng)用于電池中成本上漲較多，因此材料企業(yè)、電池企業(yè)正在積極開發(fā)價(jià)格更為低廉、更為環(huán)保、性能同樣優(yōu)異的水性粘結(jié)劑替代油性PVDF。

新型水性粘結(jié)劑研發(fā)種類眾多，例如SA（海藻酸鈉），PVA（聚乙烯醇），PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）,HNBR（氫化丁腈橡膠），PTFE（聚四氟乙烯），PAA（聚丙烯酸），以及天賜材料在新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)中提出的P124,T126在產(chǎn)業(yè)中均有嘗試替代PVDF應(yīng)用于正極粘結(jié)劑。

水性粘結(jié)劑相較于油性粘結(jié)劑成本較低，替代可能性大

以PTFE/PAA為例，價(jià)格采用PTFE當(dāng)前20-30萬元/噸，PAA15-20萬元/噸價(jià)格；在磷酸鐵鋰電池下，使用PTFE正極粘結(jié)劑單GWh成本為440-750萬元，使用PAA目前單GWh成本330-500萬元。相較于使用PVDF，使用水性粘結(jié)劑PTFE/PAA單GWh電池成本較低，對(duì)于目前電池廠采用新型粘結(jié)劑進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)迭代的動(dòng)力較強(qiáng)。

水油兩類粘結(jié)劑在正極材料中的優(yōu)劣勢(shì)比較

三元材料下，水性粘結(jié)劑易與三元金屬產(chǎn)生堿性化合物，產(chǎn)生對(duì)極片的腐蝕效應(yīng)，影響電池容性能，目前仍沒有較好解決方案，故水性粘結(jié)劑不適用于三元。以PTFE及PAA為例，在磷酸鐵鋰中相較于PVDF，PTFE優(yōu)勢(shì)在于充放電容量更高，離子傳導(dǎo)速率高，阻抗低；PAA在于安全性、穩(wěn)定性強(qiáng)，利于提高電池循環(huán)壽命；但PTFE只適合于中低壓環(huán)境，而使用PAA電池初始容量低于PVDF；因此水性粘結(jié)劑更適用于普通鐵鋰動(dòng)力電池/儲(chǔ)能。

水性正極粘結(jié)劑技術(shù)迭代下的2025年產(chǎn)值空間或達(dá)30億

以PTFE為例測(cè)算新型粘結(jié)劑技術(shù)迭代下的產(chǎn)值空間。因水性粘結(jié)劑并不適用于三元正極，假設(shè)PTFE等水性粘結(jié)劑添加比例至2025年上升至2%；假設(shè)PTFE價(jià)格至2025年達(dá)到20萬元/噸；假設(shè)PTFE在磷酸鐵鋰正極粘結(jié)劑的滲透率至2025年達(dá)到40%。2023/2025年P(guān)TFE在磷酸鐵鋰正極粘結(jié)劑中的使用量分別為0.15/1.45萬噸，粘結(jié)劑漿料產(chǎn)值空間分別為3.89/29.78億元。其他水性粘結(jié)劑產(chǎn)值空間亦可參考PTFE。

負(fù)極:國產(chǎn)粘結(jié)劑CMC+SBR已適用EV鋰電池，國產(chǎn)替代空間大

從各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)比來看，國產(chǎn)CMC在粘度、取代度上已接近日本大賽璐的產(chǎn)品，已適用于動(dòng)力電池。SBR方面目前金邦電源，重慶力宏等企業(yè)產(chǎn)品性能接近于A&L等海外廠商，已能適用于高能量密度EV電池。CMC/SBR在2017年時(shí)國產(chǎn)化率不足5%（GGII數(shù)據(jù)），目前國產(chǎn)化率不足10%，國產(chǎn)替代空間大。

國產(chǎn)替代下，國內(nèi)CMC+SBR材料市場(chǎng)需求空間約27.6億

假設(shè)至2025年CMC價(jià)格1.8萬，SBR價(jià)格為18萬，國產(chǎn)材料滲透率達(dá)到50%；2023/2025年石墨負(fù)極粘結(jié)劑漿料產(chǎn)值空間分別為7.75/27.6億元。

第三章PAA：硅基負(fù)極下的新型粘結(jié)劑

硅基負(fù)極：高比容快充性能強(qiáng)，下一代負(fù)極材料方向

硅基負(fù)極：硅在常溫下與鋰合金化，理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是目前石墨類負(fù)極材料的十倍以上。當(dāng)前高端石墨克容量已達(dá)到360-365mAh/g，接近理論克容量372mAh/g；硅基負(fù)極有望成為下一代負(fù)極。優(yōu)勢(shì)：1）電位低、克容量高，能量密度高；2）高倍率安全性。其本身為均勻的纖維，能夠緩解脫嵌和吸附中表面吸力引起的安全問題。3）工作電壓適宜，略高于石墨，低于鈦酸鋰和過渡金屬氧化物。

PAA行業(yè)內(nèi)各企業(yè)產(chǎn)品情況

PAA產(chǎn)品最早由日本、歐美企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)，國內(nèi)企業(yè)如回天新材、茵地樂、藍(lán)海黑石，長興材料，深圳研一等均有PAA產(chǎn)品研發(fā)布局。用途方面，各家企業(yè)PAA系項(xiàng)目主要用于硅基負(fù)極，部分用于正極，隔膜涂覆。回天新材最新發(fā)布可轉(zhuǎn)債項(xiàng)目書顯示，投資3.15億工程款規(guī)劃5.1萬噸PAA項(xiàng)目，單噸PAA資本開支約在0.6萬元/噸；

特斯拉4680電池下使用粘結(jié)劑單GWh價(jià)值量約2380萬元

獨(dú)角獸智庫數(shù)據(jù)顯示，4680電池中PVDF添加量將大幅提高，考慮2%部分為正極粘結(jié)劑（其余為隔膜涂覆部分），單GWh電池正極粘結(jié)劑價(jià)值量將為1900萬元；4680電池將使用硅基負(fù)極，目前PAA粘結(jié)劑適配硅基負(fù)極，若硅基負(fù)極全部使用PAA，且假設(shè)添加比例為3%情況下，單GWh電池負(fù)極粘結(jié)劑價(jià)值量為480萬元。預(yù)計(jì)單GWh電池粘結(jié)劑部分合計(jì)價(jià)值量為2380萬元。

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