【每日谈】一文了解电池添加剂新贵DTD


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天风证券指出,近期天赐、石大胜华等多家企业宣布扩产DTD,在行业长续航、循环次数要求提升等趋势下,DTD成添加剂新贵。

1)行业趋势:长续航、循环次数要求提升,DTD成添加剂新贵

循环次数低、电池衰减为电动车行业痛点之一,影响使用体验感。目前许多车型三元电池充放电次数约800次,磷酸铁锂电池在2500次左右。但多数电池无法实现800/2500次循环后仍保持初始状态下的续航里程,原因为电池会衰减,续航里程随循环次数增加而下降。

特斯拉、宁德等企业纷纷布局长寿命电池。2020年5月,特斯拉提交一项关于“镍钴铝(NCA)电极合成方法”的专利,该项专利将支持电动汽车电池的使用寿命延长到160万公里,并且实现4000次充放电循环。2020年6月,宁德时代董事长曾毓群也表示:公司准备生产寿命达16年或行驶里程超200万公里的超长寿命动力电池。

Tesla电池研究合作伙伴JeffDahn团队在19年发表论文,公布正在和特斯拉合作开发的电池使用里程超过160万公里,新电池在40度的极端气温下也能进行4000次充放电循环。实验电池采用单晶NMC532软包电池,其中电解液溶质为6F,添加剂为2%VC和1%的DTD。

2)DTD:改善高低温和循环性能

DTD(硫酸乙烯酯)是一种SEI成膜添加剂,平均添加比例约1%。此外DTD还可用于医药中间体,可用于合成抗高血压药品的原料等。

作为电解液添加剂,DTD有主要作用有:①提高电池高温循环、高温储存和低温放电性能;②减少高温放置后电池膨胀,降低容量衰减及内阻;③抑制电池初始容量下降,增大初始放电容量;④提升石墨负极的稳定性,并提升电池循环性能。

3)DTD工艺流程&降本空间

从工艺路径看,氧化法为目前主流路径,起始原料为乙二醇,与二氯亚砜反应生成中间体亚硫酸乙烯酯,再经过氧化形成DTD。目前成本、产品指标、废料情况等均存在难点。

DTD是一种新型添加剂,工艺仍未成熟。降本可通过:

①制造费用:DTD与溶质6F、添加剂LiFSI类似,都为电解液上游材料。DTD目前需求量较少,预计有较高制造费用。天际股份2020年6F成本制造费用占比20.6%,康鹏科技2019年LiFSI成本结构中制造费用占比46.6%。随着头部企业扩产,DTD预计有较强的规模效应。

②工艺改进:2018年10月,苏州华一发布专利,使乙二醇和硫酸二乙酯在碱性催化剂下反应,生成DTD。此方法能够降低环境污染,更环保,且具有操作简单、安全、收率较理想等优点。

③一体化布局:氯化亚砜与乙二醇为DTD主要原材料,随需求提升价格上涨,氯化亚砜价格从2021年8月10日价格2600元/吨,上涨至10月5500元/吨,2022年1月约4500元/吨,相比2021年8月涨幅70%+。天赐正在布局部分氯化亚砜产能,可降低生产成本。

4)行业空间&竞争格局

预计2021年DTD价格约24万/吨,假设年降10%,2022、2025年价格分别为21.6、15.7万/吨,DTD需求预计分别为0.94、4.2万吨,市场空间分别为20、66亿元,22-25年CAGR48%。2018年以来,DTD市场供给有所增加,逐步实现国产替代。

目前扩产DTD的企业有天赐材料、石大胜华、新宙邦、研一、浙江福纬等。其中天赐、石大胜华、研一扩产幅度较大,预计2023年天赐DTD产能达到7000吨。

LiFSI与DTD都为新型添加剂,且合成路径中都有氯化亚砜,从作用、添加比例、市场空间、工艺难度等角度进行比较。

①作用:DTD主要改善高低温性能,提升电池循环次数;LiFSI热稳定性强、电导率高,充放电效率提升,主要用于三元高镍电池。

②添加比例&市场空间:我们预计DTD22、25年添加比例分别为0.9%、1.4%,需求量0.94、4.2万吨,市场空间20、66亿元;LiFSI可用作一部分主盐,添加比例更高。我们预计LiFSI22、25年添加比例分别为2.1%、3.3%,需求量2.1、10.1万吨,市场空间73、253亿元。

③工艺难度:从反应步骤看,LiFSI的合成过程较为复杂,反应步骤更多,收率预计更低;从反应过程看,LiFSI纯度要求较高,控制杂质含量为技术难点,DTD主要是三废量大、产品中钠离子等超标影响产品应用效果。

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