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碳酸亞乙烯酯(Vinylene Carbonate),最早由日本人發明,化學式為C3H2O3,無色透明液體,是一種新型有機成膜添加劑與過充電保護添加劑,還可作為制備聚碳酸乙烯酯的單體,是目前研究最深入、效果最顯著的鋰離子電池有機成膜添加劑。(又便宜,又好用。)
Matsuoh等人的研究表明,在標準mol/LEC十DMC(體積比:1:1)電解液中加入3%的VC后,石墨負極的可逆容量從208mAh/g提高到400mAh/g,且容量衰退現象被明顯抑制。同時,由于VC具有一定的正極表面成膜性能,鋰離子遷移過程的動力學阻力減小,削弱了電阻極化和電化學極化現象,使得正極材料的電化學嵌、脫鋰性能也有提高。
迄今為止,全球已有6個國家實現了碳酸亞乙烯酯的工業化生產,包括美國、德國、日本、羅馬尼亞、朝鮮、中國。
碳酸亞乙烯酯裝置一般與碳酸丙烯脂共用一套裝置。出于環保的考慮,VC的產能有限,目前全世界電池級碳酸乙烯酯的消費量超過3萬噸(消費電子+儲能+電動汽車),未來年均增長峰值超過30%,而增長的底氣來自電動化需求的旺盛。
綜合包括高工鋰電、科瑞咨詢等機構的預測,2021年能夠實現180萬-210萬左右的新能源汽車銷量,對應的動力電池裝機量90GWh~105GWh。
從2021年Q1的市場表現看,三元和磷酸鐵鋰都實現了同比的增長。其中,磷酸鐵鋰裝機量占比份額較去年(2020年)全年水平有所上升,市場份額較2019年和2020年同期保持增勢,側面反映出了我國新能源汽車市場進入增長快車道。
1.根據中汽協數據,3月份國內新能源汽車銷量22.6萬輛,同比增長328%,環比增長106%。2021年Q1實現銷量51.5萬輛(歐洲2021Q1實現銷量37.1萬輛,同比增長104%。),同比增長360%,今年大概率完成全年新能源汽車銷量目標。
2.從合格證保險數據看,3月裝車量達9.0GWh,同比增長224.8%,環比增長61.3%,其中三元鋰電池裝機量5.1GWh,同比增長129.0%,環比增長53.1%,占比約56.7%,磷酸鐵鋰電池裝機量3.9GWh,同比增長627.9%,環比增長73.7%,占比約43.3%。磷酸鐵鋰較2019年/2020年同期占比持續提升。
4月份寧德時代、比亞迪等龍頭電池企業排產環比增長6~8%,而二線電池企業排產環比無顯著增長。“需求旺盛,但供給環比增加幅度不及預期,同比增長顯著但不均,動力電池行業已經從過去的范圍經濟進入了全新的規模經濟階段,馬太效應明顯。”行業資深分析師劉一舟(化名)告訴xEV動力電池圈。
行業資深分析師告訴xEV動力電池圈,“電解液目前已經干到5~8萬/噸(六氟磷酸鋰 20萬/噸),NCM5系正極材料15~20萬/噸(NCM8系,價格已經22萬/噸),鈷酸鋰已經漲到35萬/噸,碳酸鋰(LCE)漲到8.5萬/噸,六氟磷酸鋰漲到25萬/噸,未來有些還會微漲,比如電解液(這種材料保質期短),需求爆炸到無法立即滿足。”
綜合來看,從目前包括億緯鋰能、力神電池在內的重點企業的漲價需求來反推電池端核心材料價格,都在漲:磷酸鐵鋰電池漲10%(4萬~4.5萬),三元鋰電池漲5%,電解液漲了2萬多,導電劑1%。如果按照三元811占成本的45%,模組含稅的成本增加0.025元-0.048元/wh,系統也將漲0.01元/wh。
動力電池在12年中,成本下降了70%,已經到了0.65元/wh模組(含稅)。但是從2020年開始磷酸鐵鋰進入新的發展階段,電動化前景持續看好的情況下,各種材料紛紛漲價,也包括VC,價格已經處于高位400~800元/kg。這一降一漲,集中反映了上中下游對于需求變動所采取的步調不一致。
行業資深分析師馬超(化名),告訴xEV動力電池圈,“行業深刻調整,產能的提升需要由上游材料企業利益驅動決定,只要有足夠的利潤空間這個事就能成。”
“如果VC產能不夠的問題無法解決,那么動力鋰電池的發展,毫無疑問會被卡脖子,甚至行業‘過上冬天’!”上述行業資深人士告訴xEV動力電池圈。
那么,VC的產能有多少呢?從張家港華盛(供應天賜)、蘇州華一(遼寧奧克入股)、淮安瀚康(供應新宙邦)、威海青木(杉杉)、安陽天碩(天賜子公司)產能來看,不到1萬噸。如果加權處理,Catalyst1:鋰電池電解液按照2%來添加,Catalys2:1GWh需要1400噸電解液,目前的產能可以滿足357.14GWh,那么2021年就會出現顯著的短缺。(要滿足儲能+電動+消費電子市場應用,還要滿足國內國際雙循環。)
xEV動力電池圈認為,電解液碳酸亞乙烯酯VC緊缺的原因:
第一,2020年H2:CTP、刀片等電池技術引起磷酸鐵鋰銷量火爆,引起VC供給緊張(磷酸鐵鋰添加量較高)。
第二,VC的原材料EC供應緊張(EC和DMC是制作VC 、FEC的原材料,龍頭企業瘋狂瘋狂采購EC,導致VC原材料供給減少,如天賜和新宙邦)。
第三,行業擴產周期至少為1.5年(環評嚴苛),使得企業擴產動作較慢。
第四,上游VC源材料成本的博弈,目前VC成本在100~140元/kg,一般認為還能夠漲30%,材料廠在坐等漲價,同樣的產能能賣更多的錢何樂而不為。
第五,回收有機物幾乎不太現實,一般產能=出貨,即生產多少用多少。
電解液碳酸亞乙烯酯VC緊缺的影響:
從基本面看,VC的緊缺確實已經影響電解液(一般保質期3個月)進而影響電池的生產,目前小的電解液企業已經部分停產了,具體影響分析如下:
第一,短期而言,對于漲價品種影響比較大。對于上游鋰、鈷、鎳、中游的6F、銅箔(鋁箔)、其他溶劑,這些由于需求增加導致供不應求的情況會有所緩解,進而導致價格回調或者漲幅放緩,這樣對于部分材料廠商而言會有回調壓力(如新宙邦下調了預期)。
第二,中期看(一年),目前VC沒有緩解的苗頭,預計2020年Q4會有一些新增量(在2020年基礎上增加30%)。但是增量有限,主要是因為VC建廠需要一個苛刻的環評,沒有企業敢偷偷摸摸生產,如果沒能緩解這種壓力,那么預計Q2、Q3行業排產會收到供給不足的影響,只有環比小幅增長,這會導致行業供給不達預期,這樣會波及到沒有漲價的品種,比如負極、隔膜等。
第三,長期看,VC短缺是長期現象,國內新能源汽車產銷現在是需求驅動,比較健康,歐洲現在是政策補貼驅動,增速比較好看,后續平價之后也能帶動自主消費,需求預計問題不大。但是因為跟不上新能源汽車的增速,即使VC在2021年Q3之前會有大量的補充,長期缺貨是大概率。CTP,刀片電池,高鎳三元,就無法施展拳腳,整個產業中的儲能和動力將受到影響,但消費電子仍然有供應保障。(因為用量小)
最后,這次VC風波中,搶先布局的實力玩家是受益的,搶產能會引入新的玩家。另外,因為產業傳導需要時間,這種局面預計2021年Q4會得到一定緩解,最終都能實現平衡,但是過程中會殺死沒有實力的玩家,因此真正的冬天才開始。需要注意的是,如果固態電池以及氫燃料電堆技術實現革命性地突破,使得逐步擺脫對液鋰的依賴,最終也將緩解VC缺貨。