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开源证券:氢化丁腈(HNBR)锂电领域放量在即万吨级市场一触

2022-07-27 09:58:03 | 来源:nba买球链接 作者:nba直播平台

  作为一种特种橡胶,氢化丁腈(HNBR)一般用在汽车、石油、航天航空、国防军工领域。随着锂电领域和新能源的需求不断扩张,HNBR在锂电领域的作用逐渐凸显。HNBR作为锂电领域正极粘接剂,可提高电池电化学性能;作为分散剂,其分散性优异并可确保导电剂的导电性,对电池的循环性能起到提升作用。

  我们认为,HNBR在锂电领域异军突起或成趋势,未来市场空间广阔,国产企业将持续崛起。近期,开源证券化工团队发布行业深度报告《HNBR在锂电领域放量在即,万吨级市场一触即发》,对HNBR作为不同用途在锂电领域的市场空间进行详细测算,为您挖掘相关投资机会。

  电池粘结剂是锂离子电池中重要的组成部分,对电池电化学性能有重要影响。一般而言,粘结剂的性能,如粘结力、柔韧性、耐碱性、亲水性等,直接影响着电池的性能。加入性能优异和合适用量的粘结剂,可以获得较大的容量、较长的循环寿命和较低的内阻,这对提高电池的循环性能、快速充放能力以及降低电池的内压等具有促进作用。

  在我们此前发布的行业深度报告《氢化丁腈-橡胶领域皇冠明珠,进军锂电赛道,市场潜力蓄势待发》中,我们已结合相关文献论述了HNBR部分替代PVDF的可行性和优越性。我们对HNBR在动力电池粘接领域的市场空间进行测算(未考虑储能和消费电池):

  我们可测算出,在2021年,HNBR作为正极粘接剂的用量或已经达到1200吨左右,而在2025年在动力电池领域HNBR作为粘接剂的用量接近1.8万吨,其中,三元锂电池用量为1.3万吨,磷酸铁锂电池用量为0.48万吨。

  数据来源:GGII、EVTank、德方纳米公告、旺材锂电、开源证券研究所

  导电剂分散剂:HNBR分散性优异并可确保导电剂的导电性,对浆料制备起到关键作用

  在我们此前发布的行业深度报告《氢化丁腈-橡胶领域皇冠明珠,进军锂电赛道,市场潜力蓄势待发》中,已经强调导电浆料是锂电池生产的重要环节,分散剂是浆料的重要组分。目前主流的正极浆料体系是PVDF/NMP油性体系,其中PVDF作为分散剂;根据新开源公告,PVP在动力锂电池正极材料中作为分散剂亦会被使用。根据LG发布的专利信息,如果导电剂在电极浆料组合物中不均匀地溶解,或者由于其间的强范德华力而在电极浆料组合物中形成团聚,会对电极浆料的涂布性能造成影响。LG可通过使用包含HNBR(氢化丁腈橡胶)的预分散剂组合物,将粘度和水分含量控制在特定范围内,有效地改善导电剂在电极浆料组合物中的分散性,从而可制备加工性能(如涂布性能)良好的电极浆料组合物。其次,使用HNBR作为分散剂的电极浆料,电解质溶液的渗透更容易,并且可以确保导电剂的优异导电性,降低电极电阻,对电池的循环性能起到提升作用。

  我们对HNBR在动力电池和消费电池领域的市场空间进行测算(未考虑储能)。我们可测算出2021-2025年,三元锂电池、磷酸铁锂电池、消费三元锂电池使用HNBR作为分散剂的用量,我们预计至2025年以上三者使用HNBR作为分散剂的需求量可达2584吨左右。

  数据来源:GGII、EVTank、天奈科技专利、德方纳米公告、开源证券研究所

  锂电隔膜的常用基材是聚烯烃,存在浸润性及热稳定性不足的问题。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成:电极和电解液的作用是发生氧化还原反应进而产生电流,隔膜的作用是把正负电极隔开以避免内部短路,同时让锂离子自由通过。锂电池内部特殊的工作环境对隔膜提出了多项性能要求,包括化学稳定性、厚度及均匀性、孔径及孔隙率、渗透性、机械强度、浸润性、热收缩率等。浸润性衡量的是隔膜被电解液润湿的能力:隔膜浸润性越好,电池组装的速度越快。热收缩率衡量的是隔膜在高温工作环境下的尺寸稳定能力,若隔膜在高温工作环境下发生较大幅度的热收缩甚至熔融,则有可能导致正负极片直接接触短路,因此,隔膜的热稳定性是影响电池安全的关键性能。目前锂离子电池隔膜常见基材为聚烯烃,包括:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及他们的复合材料。PE隔膜具备强度高、加工范围宽的优点;PP隔膜具备孔隙率、透气率、力学性能好等特性。目前动力电池隔膜的主要方案为PE/PP 双层结构、PP/PP 双层结构或PP/PE/PP三层结构;而3C电池主要使用单层PE膜或单层PP膜。但聚烯烃隔膜存在浸润性及耐热性较差的问题。聚烯烃隔膜在现有电解液体系下的浸润性不尽人意。此外,电池长时间工作会导致内部温度逐渐升高,而快速高倍率充放电更会使温度短时间内快速上升,若超过聚烯烃隔膜的使用温度,则隔膜会依次经过收缩、闭孔、熔融3个阶段。虽然聚烯烃闭孔温度低于熔融温度,理论上隔膜闭孔时就能够停止电极间离子交换,进而阻止电池温度进一步上升、避免隔膜融毁发生短路。但实际上,由于聚烯烃薄膜的熔融毁坏温度与闭孔温度很接近(如PE的闭孔温度约为130 ℃,而熔融温度约为140 ℃),闭孔后产生的余热仍可能使隔膜温度持续上升,进而造成安全事故。因此,大部分隔膜厂商都会对聚烯烃隔膜表面进行改性处理以增强其浸润性和耐热性能。

  为提升锂电池的生产效率和安全性能,目前隔膜厂商的主流解决方案是对聚烯烃薄膜的表面进行涂覆改性处理,涂覆层主要包括勃姆石、陶瓷粉体、聚偏二氟乙烯(PVDF)、芳纶等。其中勃姆石、陶瓷粉体等无机材料具有较强的耐高温性能,与聚烯烃薄膜复合后可以提升隔膜的热稳定性;PVDF作为无机材料粘结剂的同时,又可以改善隔膜的浸润性。但PVDF自身熔点较低(约177℃),易溶胀失效导致无机材料脱落,且添加过量容易导致离子孔道堵塞,降低电池性能。相比于涂覆勃姆石、陶瓷粉体等无机材料与PVDF,芳纶作为涂覆材料可以更好地改善隔膜的耐热性和浸润性能。芳纶是一种耐高温、密度低、强度好、模量高、耐老化性能优良的新型材料,日本住友化学最早开发出芳纶涂覆隔膜并将其导入特斯拉Model S车型。

  根据赞南科技官微,赞南科技自主研发的詹博特®氢化丁腈橡胶,或可应用于隔膜涂覆/添加剂领域,使得HNBR在锂电的应用场景进一步扩宽,缔造全新的增长极。其开发的相关牌号具备高饱和度,从而具有优异的耐高温性能、化学稳定性、耐介质性能;其不同牌号具备不同门尼粘度,可适应不同的生产工艺,确保良好的物性与加工工艺性能;ACN%适中,使得耐介质性能表现出色。目前,赞南科技拥有多款牌号适用于锂电隔膜领域。据我们测算,在2025年HNBR在锂电隔膜领域的用量或将接近1万吨量级,或是HNBR在锂电领域全新的增长极。

  我们将正极粘接、导电剂分散剂、锂电隔膜领域的需求汇总如下图,我们预计在2021年HNBR在锂电中的应用已超越1,400吨,已经在锂电领域得到成功和成熟应用。经过我们测算,预计2022-2025年HNBR需求将随锂电持续放量同步增长,其需求量在2022-2025年可达3,092、7,379、12,639、20,515吨(不考虑锂电隔膜应用),我们看好国产企业将在行业大趋势中,持续崛起,或将占有一席之地。

  数据来源:GGII、EVTank、德方纳米公告、天奈科技专利、德方纳米公告、恩捷股份公告、上海证券报、旺材锂电、开源证券研究所

  2、传统领域需求保持稳健增速,锂电领域需求高速增长,HNBR下游需求结构将发生重要变革

  在我们此前发布的行业深度报告《氢化丁腈-橡胶领域皇冠明珠,进军锂电赛道,市场潜力蓄势待发》中,已详细分析HNBR在汽车同步带、油田开采、航空航天及军工领域的用途。在以上传统领域中,HNBR由于其耐油、耐腐蚀、耐臭氧、耐候、耐辐射性等优异的性能,在传统领域的应用场景也在不断拓宽和渗透。我们预计在HNBR在传统领域将保持7%左右的增速稳健成长,未来几年间HNBR的下游需求结构将发生变革。据我们测算,在2021-2025年,锂电领域需求将高速增长,所占总需求的占比也将快速攀升,预计至2025年锂电领域的需求占比将高达44%(不考虑锂电隔膜用量),总需求量将高达4.7万吨左右;若考虑锂电隔膜领域的渗透,预计至2025年锂电领域的需求占比将达54%,总需求量将高达5.6万吨,相比于目前约2万吨的总需求量将实现翻倍不止的大幅增长。我们再次强调,在HNBR应用于锂电领域异军突起的行业大趋势中,我们看好国产企业在未来持续崛起、脱颖而出。

  截至目前,国内的上市公司仅有道恩股份拥有1000吨/年的生产能力。自2009年开始,公司投入大量研发资金,携手北京化工大学开始介入实验室研发。十年磨一剑,2019年6月,氢化丁腈橡胶终于从实验室研究成果走向产业化,并最终发展成为道恩股份顶尖的产业化平台。我们预计公司将逐步进入到量产阶段,放量在即,或在未来逐步抢占市场份额、脱颖而出。