能源化工行業新能源材料專題系列之三：新型鋰鹽LiFSI鋰電中游材料的下一個風口-20211203（24頁）.pdf

1、 證券研究報告 請務必閱讀正文之后的免責條款 新型鋰鹽新型鋰鹽 LiFSI：鋰電中游材料的下一個風口：鋰電中游材料的下一個風口 能源化工行業新能源材料專題系列之三2021.12.3 中信證券研究部中信證券研究部 核心觀點核心觀點 LiFSI 作為電解液溶質鋰鹽具有高導電率、高化學穩定性、高熱穩定性的優點，作為電解液溶質鋰鹽具有高導電率、高化學穩定性、高熱穩定性的優點， 更契合未來高性能、寬溫度和高安全的鋰電池發展方向，是最有可能更契合未來高性能、寬溫度和高安全的鋰電池發展方向，是最有可能部分部分替代替代 LiPF6 的下一代鋰電池鋰鹽。經過近的下一代鋰電池鋰鹽。經過近 10 年的工藝年的工藝探

2、索探索，目前全球頭部，目前全球頭部供應商供應商 對對 LiFSI 的工藝路線選擇已漸進尾聲，我們預計未來的工藝路線選擇已漸進尾聲，我們預計未來 5 年年 LiFSI 有望逐步進入有望逐步進入 產業導入、需求爆發階段，產業導入、需求爆發階段，2025 年全球年全球 LiFSI 需求有望達到需求有望達到 12.91 萬噸，市場萬噸，市場 空間可達空間可達 300-400 億元，發展前景廣闊。建議關注兩條億元，發展前景廣闊。建議關注兩條投資投資主線：主線：1）LiFSI 合成主賽道合成主賽道上上，在專利技術布局、當前合成成本和未來產能規劃方面具備優勢，在專利技術布局、當前合成成本和未來產能規劃方面具

3、備優勢 的公司，的公司，建議建議關注天賜材料、新宙邦、多氟多、永太科技等。關注天賜材料、新宙邦、多氟多、永太科技等。2）LiFS 需求爆需求爆 發發將將驅動核心原料氯化亞驅動核心原料氯化亞砜、成膜添加劑、集流體保護添加劑需求高速擴張，砜、成膜添加劑、集流體保護添加劑需求高速擴張， 關注氯化亞砜相關供應商凱盛新材，成膜添加劑相關永太科技、奧克股份。關注氯化亞砜相關供應商凱盛新材，成膜添加劑相關永太科技、奧克股份。 LiFSI 性能優越，新一代電解液鋰鹽的不二之選。性能優越，新一代電解液鋰鹽的不二之選。作為電解液的核心部分，溶質 鋰鹽在很大程度上決定著電池的各項性能。 目前， 低成本的無機鋰鹽六氟

4、磷酸鋰 （LiPF6）占據市場主導地位，但因其化學性質不穩定、低溫環境下效率嚴重不 足等缺陷，逐漸無法跟上鋰電池發展的需求。LiFSI 具有離子電導率高、電化學 穩定性高、熱穩定性高等優點，盡管對鋁集流體會有腐蝕作用，但通過添加劑可 以徹底解決該不足。 以 LiFSI 為鋰鹽的電解液更能滿足未來電池性高能量密度以 及寬工作溫度的發展需求，有望成為替代 LiPF6的最佳選擇。 技術進步持續推進技術進步持續推進降本降本，氯化亞砜，氯化亞砜-氯磺酸法有望成為主流工藝氯磺酸法有望成為主流工藝，預計相對復雜，預計相對復雜 的合成工的合成工藝將導致未來藝將導致未來 LiFSI 行業格局大概率為寡占型行業格

5、局大概率為寡占型。LiFSI 合成整體思路相 似，但存在細節差異，目前 LiFSI 合成環節依次為雙氯磺酸亞胺（HClSI）合成、 氟化和鋰化三個環節（前兩個環節也可通過硫酰氯法一步完成）。LiFSI 工藝壁 壘主要在于原料使用轉化率以及產物收率十分有限。 經多年發展， 目前基于氯化 亞砜的氯磺酸法已經實現大幅優化，2019 年以來部分企業已成功將制造成本控 制在每噸 12 萬元左右，較早期工藝實現大幅下降。目前多數企業布局基于氯化 亞砜的氯磺酸法工藝， 但預計僅少數在化工合成領域具備深厚技術積累的企業才 可以達到較低的成本水平，享受較高的利潤率。 未來未來 5 年年 LiFSI 有望逐步進入

6、產業導入有望逐步進入產業導入、需求爆發期。需求爆發期。受限于價格因素以及有 限的工藝成熟度，目前 LiFSI 在市場極少作為鋰鹽，而普遍用作添加劑改善電解 液導電性，添加量不足電解液質量的 0.5%，市場需求約為數百至千噸級。在下 游動力電池需求快速提升的形勢下，預計溶質鋰鹽的需求將大幅擴張。LiFSI 出 色的鋰電池性能以及降本帶來的經濟性將加速其在鋰鹽領域的滲透。 在雙重因素 作用下，我們預測 LiFSI 的需求在未來 5 年有望以逐年倍增的方式快速增長，預 計 2025 年市場需求將達 12.9 萬噸。為確保滿足市場需求，相關供應商正加碼 擴大 LiFSI 產能，我們預計 2020-20

7、25 年表觀產能 CAGR 將達 87.6%。 LiFSI 需求爆發驅動核心原料氯化亞砜、成膜添加劑、集流體保護劑需求擴張。需求爆發驅動核心原料氯化亞砜、成膜添加劑、集流體保護劑需求擴張。 基于氯化亞砜的氯磺酸法有望成為 LiFSI 主流工藝，LiFSI 有望推動氯化亞砜需 求迎來高速擴張期。在新需求持續增長的推動下，我們預計在 2025 年氯化亞砜 需求將達到 53 萬噸，行業可能出現供需偏緊，相關供應商有望受益。LiFSI 作 為鋰鹽時 SEI 形成能力較差，且對鋁集流板有腐蝕性，使用時較 LiPF6 需大幅 增加 VC 等成膜添加劑，以及草酸硼酸鹽 LiBOB/LiODFB 等集流體保護

8、劑的用 量比例，因此 LiFSI 的快速發展將加速氯化亞砜和相關添加劑的需求增長，我們 預計 2025 年 VC、草酸硼酸鹽類的需求將分別達到 3.7 萬噸和 3.0 萬噸，約為 2020 年的 8.4、65.3 倍。 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 證券研究報告 請務必閱讀正文之后的免責條款 風險因素：風險因素：產業化進程不及預期；鋰電需求不及預期；新產能擴產不及預期 投資策略：投資策略：LiFSI 作為電解液溶質鋰鹽具有高導電率、高化學穩定性、高熱穩定 性的優點，更契合未來高性能、寬溫度和高安全的鋰電池發展方向，是最有可能 部分替代

9、LiPF6 的下一代鋰電池鋰鹽。經過近 10 年的工藝探索，目前全球頭部 供應商對 LiFSI 的工藝路線選擇已漸進尾聲， 我們預計未來 5 年 LiFSI 有望逐步 進入產業導入、需求爆發階段，2025 年全球 LiFSI 需求有望達到 12.91 萬噸， 市場空間可達 300-400 億元，發展前景廣闊。建議關注兩條投資主線：1）LiFSI 合成主賽道上， 在專利技術布局、 當前合成成本和未來產能規劃方面具備優勢的 公司，建議關注天賜材料、新宙邦、多氟多、永太科技等；2）LiFS 需求爆發驅 動核心原料氯化亞砜、成膜添加劑、集流體保護添加劑需求高速擴張，關注氯化 亞砜相關供應商凱盛新材，成

10、膜添加劑相關永太科技、奧克股份。 重點公司盈利預測、估值及投資評級重點公司盈利預測、估值及投資評級 簡稱簡稱 收盤價收盤價 （元）（元） EPS（元）（元） PE 評級評級 20A 21E 22E 20A 21E 22E 天賜材料 135.40 0.98 2.43 4.09 138.2 55.7 33.1 新宙邦 121.00 1.26 3.26 4.32 96.0 37.1 28.0 買入 多氟多 50.39 0.07 1.31 2.55 719.9 38.5 19.8 永太科技 59.10 0.14 0.62 1.54 422.1 95.3 38.4 凱盛新材 58.86 0.45 0.5

11、7 0.92 130.8 103.3 64.0 資料來源：Wind，中信證券研究部預測 備注：股價為 2021 年 12 月 2 日收盤價 注：除新宙邦外均 采用 Wind 一致預期 能源化工能源化工行業行業 評級評級 強于大市（維持）強于大市（維持） kUhUdYiYcXfUzRwOxPwO7NcM9PmOmMoMnMfQoPnPlOrRoQbRnNyRMYtQsMxNpNmO 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 目錄目錄 新一代溶質鋰鹽新一代溶質鋰鹽 LiFSI 性能優異，未來可期性能優異，未來可期 .

12、1 LiFSI 性能優越，有望成為下一代電解液用溶質鋰鹽 . 1 LiFSI 經濟性逐漸顯現，2025 年市場空間有望超 300 億元 . 3 LiFSI 合成工藝多樣化，原料單耗持續優化推動降本合成工藝多樣化，原料單耗持續優化推動降本 . 5 LiFSI 合成工藝多樣化，基于氯化亞砜的氯磺酸法有望成主流工藝 . 5 工藝進步效果顯著，2019 年以來新工藝、新裝置引領降本 . 9 對比理論物料單耗，預計 LiFSI 仍有降本和工藝優化空間 . 10 LiFSI 及相關材料需求有望爆發，龍頭公司強者恒強及相關材料需求有望爆發，龍頭公司強者恒強 . 12 LiFSI 有望迅速放量，關注具備工藝、

13、成本優勢的頭部供應商 . 12 LiFSI 有望拉動成膜添加劑、集流體保護劑需求擴張 . 15 主流工藝核心原料氯化亞砜未來可能供需偏緊. 18 風險因素風險因素 . 18 投資建議投資建議 . 18 投資要點. 18 投資建議. 19 插圖目錄插圖目錄 圖 1：可充電鋰電池的組成部分 . 1 圖 2：電解質分類及組成 . 1 圖 3：電解液成本組成 . 2 圖 4：六氟磷酸鋰價格及價差 . 2 圖 5：LiFSI 和 LiPF6自組裝電池在不同溫度下的性能 . 3 圖 6：在 LiFSI 與 LiPF6混合電解液中 NMC 電池的性能 . 3 圖 7：LiPF6市場價格（元/噸） . 4 圖

14、 8：LiFSI 市場價格（元/噸） . 4 圖 9：LiFSI 產業發展時間線 . 5 圖 10：目前主要企業在 LiFSI 合成領域的專利時間分布 . 6 圖 11：目前已注冊專利的 LiFS 合成工藝匯總 . 6 圖 12：舊氯磺酸法 LiFSI 工藝成本（2016 年建廠） . 9 圖 13：2020 年全球 LiFSI 產能結構 . 13 圖 14：2025 年全球 LiFSI 產能結構 . 13 圖 15：LiFSI 以及 LiPF6毛利情況 . 14 圖 16：LiFSI 各環節轉化效率 . 15 圖 17：LiFSI 毛利測算（假設 LiFSI 銷售價格為 45 萬元/噸情況下

15、） . 15 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表格目錄表格目錄 表 1：電解液中溶質鋰鹽的指標要求及具體原因 . 1 表 2：主要的溶質鋰鹽性能對比 . 2 表 3：幾種主要新型鋰鹽特點（不同溶劑體系下鋰鹽性能可能有差異，僅供參考） . 3 表 4：LiFSI 市場空間測算 . 4 表 5： 雙氯磺酸亞胺合成工藝原料成本 . 7 表 6：每個環節不同工藝的收率情況（不同反應條件收率會有差異，僅供參考） . 8 表 7：目前主要企業在 LiFSI 合成領域的專利布局 . 8 表 8：新氯磺酸法 LiFSI

16、工藝成本測算（2019 年后建廠） . 9 表 9：新氯磺酸法 LiFSI 工藝核心原料使用效率 . 10 表 10：部分 LiFSI 提純和原料回收利用專利 . 11 表 11：未來氯磺酸法 LiFSI 成本預測 . 11 表 12：LiFSI 與 LiPF6產線建設投資情況 . 11 表 13：LiFSI 市場需求測算 . 12 表 14：主要企業 LiFSI 產能情況. 12 表 15：部分 LiFSI 制造成本（原料成本未考慮自供降本因素，成本僅供參考） . 14 表 16：部分企業投資強度情況. 15 表 17：部分企業 LiFSI 相關電解液專利布局 . 16 表 18：LiFSI

17、 作鋰鹽時不同配方下添加劑使用情況（對電解液質量分數%） . 16 表 19：VC 供需情況 . 16 表 20：LiBOB/LiODFB 供需情況（噸，基于 3%添加量計算） . 17 表 21：氯化亞砜供需情況 . 18 表 22：LiFSI 產業鏈重點公司盈利預測. 20 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1 新一代溶質鋰鹽新一代溶質鋰鹽 LiFSI 性能優異，未來可期性能優異，未來可期 LiFSI 性能優越，有望成為下一代電解液用溶質鋰鹽性能優越，有望成為下一代電解液用溶質鋰鹽 鋰電池鋰電池是目前商

18、用電池中的主要電池類型，其重要組成部分包括電解質、正極、負極是目前商用電池中的主要電池類型，其重要組成部分包括電解質、正極、負極 和隔膜。和隔膜。鋰電池的充放電過程是由鋰離子經電解質在正負極之間往返的嵌入和脫嵌來實現。 圖 1：可充電鋰電池的組成部分 圖 2：電解質分類及組成 資 料 來 源 ： Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithtum-Based Rechargeable Batteries（Kang Xu） 資料來源：中信證券研究部繪制 目前主流商用電解質為液體電解質（俗稱電解液），主要由溶質鋰鹽、有機溶劑和添目前主流商用電解質為液體電解質（俗稱

19、電解液），主要由溶質鋰鹽、有機溶劑和添 加劑構成。加劑構成。電解質從物理形態上可分為固體電解質和液體電解質（俗稱電解液），其中電 解液基于溶劑種類還可分為水系電解液和有機（溶劑）電解液。目前商業化使用的電解質 主要為有機電解液，由溶質（鋰鹽）、溶劑（有機溶劑）以及添加劑構成。LiFSI 作為下 一代溶質鋰鹽是未來趨勢。 溶質鋰鹽的選擇很大程度上也決定著溶質鋰鹽的選擇很大程度上也決定著鋰電池鋰電池的容量、 工作溫度、 循環性能、 功率密度、的容量、 工作溫度、 循環性能、 功率密度、 能量密度及安全性等性能。能量密度及安全性等性能。溶質鋰鹽不僅在鋰電池中負責提供自由穿梭的離子和承擔電池 內部傳輸

20、離子的作用，還需與電極材料作用形成固體電解液膜（SEI） ，所以鋰電池的鋰鹽 選擇通?？紤]：離子電導率、溶解度、穩定性、SEI 形成能力、鋁鈍化能力和抗水解性。 表 1：電解液中溶質鋰鹽的指標要求及具體原因 鋰鹽指標鋰鹽指標 指標要求指標要求 原因原因 離子電導率 高 高離子電導率是實現高功率的必要條件，因為電解液中的鋰離子遷移能力 通常是電池阻抗的主要來源之一。 溶解度 高 高溶解度可以提供足夠的載流子來實現快速離子傳導，以及防止鹽的鹽析 (即沉淀)。 穩定性 電壓窗口寬 熱穩定性高 電解液必須在電池充放電反應的電化學電位窗口內及在高溫下保持穩定， 不與電池其他成分發生反應。 SEI形成能力

21、 具有 產生的 SEI 層有助于阻止進一步的電極-電解液反應，并使鋰離子在電極 和電解質之間方便地傳輸(低阻抗)。 鋁鈍化能力 強 給定的電解質必須鈍化電解液-鋁界面，以防止集流板腐蝕。 抗水解性 高 許多陰離子與水接觸時會水解， 尤其是在高溫下， 通常會導致 HF 的形成。 增加與鹽的制備、儲存和處理相關的額外成本。 資料來源：Electrolytes for Lithium and Lithium-Ion batteries(T. Richard Jow 等)，中信證券研究部 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條

22、款部分 2 目前目前電解液溶質鋰鹽電解液溶質鋰鹽主要采用相對低成本的主要采用相對低成本的六氟磷酸鋰（六氟磷酸鋰（LiPF6） 。） 。溶質鋰鹽作為電解 液的核心組分，其電解液質量占比僅約 13%，但在電解液制造成本占比約 62%，因此鋰 鹽的成本會很大程度限制其在電解液中的應用。溶質鋰鹽主要分為無機鋰鹽和有機鋰鹽， 無機鋰鹽相較于有機鋰鹽制造環節少、提純難度低，具有價格低、工藝壁壘低的優勢，因 此綜合性能滿足當下市場要求的六氟磷酸鋰（LiPF6，以下簡寫為 6F） ，憑借其低成本的優 勢成為目前主流的溶質鋰鹽。 圖 3：電解液成本組成 圖 4：六氟磷酸鋰價格及價差（萬元/噸） 資料來源：天賜材

23、料環評，百川盈孚，中信證券研究部測算 資料來源：百川盈孚，中信證券研究部 以以雙氟磺酰亞胺雙氟磺酰亞胺鋰鋰（LiFSI）為代表的為代表的下一代新型有機鋰鹽備受市場關注。下一代新型有機鋰鹽備受市場關注。LiPF6化學 性質不穩定，即使與添加劑組合，該鋰鹽構成的電解液對水分和溫度變化依然高度敏感， 分解時可能會產生強揮發性的危險化學品 HF，存在一定的安全風險。LiPF6在 0環境中 離子導電率僅為常溫下的 50%，導致鋰電池在低溫環境中電池效率嚴重不足。未來的電池 發展需要更寬的工作溫度和更高的能量密度（更高的電壓或容量） ，而 LiPF6難以滿足更久 續航以及更多元應用場景對電池性能提出的要求

24、，因此新型鋰鹽的研發和市場化正在加速。 截至目前，新型鋰鹽主要為有機鋰鹽，具體包括有機硼酸鋰鹽和亞胺鋰鹽。 表 2：主要的溶質鋰鹽性能對比 技術指標技術指標* 從左至右，性能從優至劣排序（不同溶劑及鋰鹽體系可能有差異，僅供參考）從左至右，性能從優至劣排序（不同溶劑及鋰鹽體系可能有差異，僅供參考） 離子遷移率 LiBF4，LiClO4，LiFSI，LiPF6，LiAsF6，LiTFSI 離子對解離能力 LiFSI，LiTFSI，LiAsF6，LiPF6，LiClO4，LiBF4 溶解性 LiFSI，LiTFSI，LiPF6，LiAsF6，LiBF4， 熱穩定性 LiTFSI，LiFSI，LiAs

25、F6，LiBF4，LiPF6，LiClO4 化學穩定性 LiTFSI，LiFSI，LiAsF6，LiBF4，LiPF6，LiClO4 SEI 形成能力 LiPF6，LiAsF6，LiFSI，LiTFSI，LiBF4 Al 鈍化能力 LiAsF6，LiPF6，LiBF4，LiClO4，LiTFSI，LiFSI 資料來源：A comprehensive review of lithium salts and beyond for rechargeable batteries: Progress and perspectives(A Mauger，C.M. Julien，A Paolella 等)，

26、中信證券研究部 62% 19% 9% 8% 3% 鋰鹽有機溶劑添加劑制造費用直接人工 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 10 20 30 40 50 60 2016/012017/012018/012019/012020/012021/01 價差六氟磷酸鋰 碳酸鋰HF(右) 磷酸(右) 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 表 3：幾種主要新型鋰鹽特點（不同溶劑體系下鋰鹽性能可能有差異，僅供參考） LiPF6 LiBOB LiDFOB LiTFSI LiFSI 離子電導率 高 低 一般 一

27、般 極高 溶解度 一般 低 一般 高 極高 電化學窗口 寬 一般 一般 寬 寬 熱解溫度() 125 275 200 360 200 SEI 形成能力 具有 具有 具有 具有 具有 鋁鈍化能力 高 一般 一般 低 低 抗水解性 低 高 高 高 高 資料來源：Lithium-Ion Conducting Electrolyte Salts for Lithium Batteries(Vanchiappan Aravindan 等)，中信證 券研究部 雙氟磺酰亞胺雙氟磺酰亞胺（LiFSI）性能優異，符合未來電池電解液發展趨勢）性能優異，符合未來電池電解液發展趨勢。從材料特性來看， LiFSI 與

28、LiPF6相比，擁有更好的導電性、更高的電化學和熱穩定性以及抗水解性，可以在 高溫環境下保持良好的電池性能。LiFSI 在電池中還可以形成更薄、更均勻的 SEI，可以有 效減小枝晶對電池結構的破壞從而提升穩定性。雖然 LiFSI 對鋁制集流板有腐蝕作用，但 目前可以通過加入少量添加劑如 LiODFB 使鋁提前鈍化來克服。 LiFSI 與 LiPF6混合使用也能一定程度較單獨使用 LiPF6提升電池性能。LiFSI 以及衍 生物 NaFSI 還十分適合用于未來電池體系如鋰硫電池（Li-S） 、金屬鋰電池（LMB） 、鈉離 子電池（SIB）以及硅負極鋰電池，符合未來電池電解液的發展趨勢。因此我們判

29、斷因此我們判斷 LiFSI 在電解液中的在電解液中的地地位有望從目前的添加劑 （占比位有望從目前的添加劑 （占比 0.5%以下） 逐步過渡到單獨使用的鋰鹽 （占以下） 逐步過渡到單獨使用的鋰鹽 （占 比比 1%15%） ，實現電解液溶質鋰鹽環節的技術更迭。） ，實現電解液溶質鋰鹽環節的技術更迭。 圖 5：LiFSI 和 LiPF6自組裝電池在不同溫度下的性能 圖 6：在 LiFSI 與 LiPF6混合電解液中 NMC 電池的性能 資料來源：Unraveling the role of LiFSI electrolyte in the superior performance of graphi

30、te andodes for Li-ion batteries(Sung-Jin Kang 等) 資料來源：Effect of Mixtures of Lithium Hexafluorophosphate (LiPF6) and Lithium Bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) as Salts in LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2/Graphite Pouch(David Yaohui Wang 等) LiFSI 經濟性逐漸顯現，經濟性逐漸顯現，2025 年市場年市場空間空間有望超有望超 300 億元億元 6F 價格大幅上漲，價格大幅上漲，LiFSI

31、 制造工藝進步制造工藝進步優化優化成本，新型鋰鹽成本，新型鋰鹽經濟性逐漸顯現。經濟性逐漸顯現。隨著我 國電動智能車和儲能設備的高速發展，鋰電池的市場需求快速增長致使 LiPF6供需平衡偏 緊， 價格步入上升通道， LiPF6已由2021年年初的10.7萬/噸上漲至52.5萬/噸， 增長390.6%。 LiFSI 由于工藝成熟度有限、產物收率低導致價格偏高，限制了其在市場中的應用，但隨 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 著持續的技術突破和工藝優化，疊加產品規?；瘞淼倪呺H效應，近年來 LiFSI 的成本及

32、 售價逐步下降， 2020 年市場價格約為 40 萬元/噸， 不到 2016 年價格的一半， LiFSI 和 LiPF6 之間價差逐漸縮小。 圖 7：LiPF6市場價格（元/噸） 圖 8：LiFSI 市場價格（元/噸） 資料來源：鑫欏資訊，中信證券研究部 資料來源：康鵬科技招股書，中信證券研究部 預計預計 2025 年年 LiFSI 市場市場空間空間有望有望超超 300 億元。億元。隨著新能源產業發展，預計全球鋰電 池需求將繼續增長，電解液需求同時也會進一步增長。根據天賜材料、新宙邦環評信息， 每噸電解液對溶質鋰鹽的需求基本維持在 0.126 噸， 但隨著電池能量密度要求的不斷提升， 電解液中

33、有機溶劑占比會減少，溶質鋰鹽比例會變相增大。根據中信證券研究部新能源車 組對全球鋰電裝機量的預測，我們測算 2025 年全球溶質鋰鹽的總需求約為 25.83 萬噸。 我們認為 LiFSI 作為鋰鹽將替代部分 LiPF6， 2025 年市場滲透率有望達到 50%。 基于 50% 滲透率， 我們預測 2025年其全球市場需求將達到 12.91 萬噸， 按照 2530萬/噸價格計算， 市場空間約為 323-387 億元。 表 4：LiFSI 市場空間測算 單位單位 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球鋰電池 GWh 117 174

34、213 250 424 673 868 1216 1648 三元及消費電池占比 % 63% 76% 74% 69% 59% 59% 57% 55% 50% 三元及消費電池 GWh 74 132 158 172 248 395 496 664 824 LFP 占比 % 37% 24% 26% 31% 41% 41% 43% 45% 50% LFP 鋰電池 GWh 43 42 55 78 176 279 372 552 824 電解液 萬噸 15.30 21.76 26.09 30.44 51.77 80.58 102.19 141.08 189.30 溶質鋰鹽 萬噸 1.93 2.77 3.35

35、 3.95 6.79 10.67 13.67 19.06 25.83 不同滲透率下 LiFSI 需求 30% 萬噸 0.58 0.83 1.01 1.19 2.04 3.20 4.10 5.72 7.75 35% 萬噸 0.67 0.97 1.17 1.38 2.38 3.73 4.78 6.67 9.04 40% 萬噸 0.77 1.11 1.34 1.58 2.72 4.27 5.47 7.62 10.33 45% 萬噸 0.87 1.25 1.51 1.78 3.05 4.80 6.15 8.58 11.62 50% 萬噸 0.96 1.38 1.68 1.98 3.39 5.34 6.

36、83 9.53 12.91 55% 萬噸 1.06 1.52 1.84 2.17 3.73 5.87 7.52 10.48 14.21 60% 萬噸 1.16 1.66 2.01 2.37 4.07 6.40 8.20 11.43 15.50 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 900,000 1,000,000 20162017201820192020 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三

37、新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 單位單位 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 65% 萬噸 1.25 1.80 2.18 2.57 4.41 6.94 8.88 12.39 16.79 70% 萬噸 1.35 1.94 2.35 2.77 4.75 7.47 9.57 13.34 18.08 資料來源：高工鋰電，天賜材料、新宙邦環評公告，中信證券研究部預測 LiFSI 合成合成工藝多樣化，工藝多樣化，原料單耗持續優化推動降本原料單耗持續優化推動降本 LiFSI 合成工藝多樣化合成工藝

38、多樣化，基于氯化亞砜的氯磺酸法，基于氯化亞砜的氯磺酸法有望成主流有望成主流工藝工藝 LiFSI 產業進入快速發展階段。產業進入快速發展階段。1995 年，Michel Armand 博士首次提出將 LiFSI 作為 新型鋰電池溶質鋰鹽，但由于該工藝中原料氟磺酸價格昂貴，且對生產設備的腐蝕非常厲 害，阻礙了其商業化進程。2012 年，日本觸媒宣布已確立了溶質鋰鹽用 LiFSI 的工業制造 方法，次年，全球首個產業化級別的 LiFSI 生產線由日本觸媒實現。中國企業對 LiFSI 的 產業化合成的研究始于 2015 年前后， 并在 2017 年逐步落實產能， 目前全球各大企業已開 始陸續投資布局規

39、?；?LiFSI 產能。 圖 9：LiFSI 產業發展時間線 資料來源： World Intellectual Property Organization， 國家知識產權局， United States Patent and Trademark Office， Japan Patent Office，European Patent Office，Korean Patent Office，中信證券研究部 海外企業海外企業 LiFSI 合成工藝合成工藝發展發展較較早，而中國早，而中國企業企業近年近年相繼攻克相繼攻克 LiFSI 合成工藝合成工藝。日本 觸媒在 2009 年就開始研發 LiFSI

40、工業合成方法，不僅在專利上布局最早，也仍在不斷優 化合成工藝。其后，歐美企業如法國阿科馬也陸續攻克 LiFSI 合成工藝。根據現有可查閱 的資料，江蘇華盛是我國 LiFSI 工藝研發的開拓者，與歐美企業大致相當，在 2012 年已 經成功掌握了 LiFSI 的合成技術。隨著市場對新型鋰鹽關注度的提升，2015 年后大量企業 加碼布局，韓國天寶和我國多家企業如天賜材料、新宙邦、多氟多、康鵬科技、氟特電池 等紛紛突破 LiFSI 合成工藝的技術壁壘。 首次提出新型溶質 鋰鹽LiFSI 1995年 2012年 日本觸媒確立LiFSI 工業制造方法 全球首個LiFSI產業 化生產由日本觸媒 實現 20

41、13年 2015年 我國開始研發LiFSI 工業制造方法 我國實現LiFSI產業 化生產 2017年 現在 全球加速擴大LiFSI 產能 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 圖 10：目前主要企業在 LiFSI 合成領域的專利時間分布 資料來源： World Intellectual Property Organization， 國家知識產權局， United States Patent and Trademark Office， Japan Patent Office，European Patent O

42、ffice，Korean Patent Office，中信證券研究部 注：橫軸為申報時間，縱 軸為當年申報的專利數量 目前目前 LiFSI 的工藝路線主要包括氯磺酸法和硫酰氟法，合成過程可分為三個環節。的工藝路線主要包括氯磺酸法和硫酰氟法，合成過程可分為三個環節。 LiFSI 合成環節依次為雙氯磺酸亞胺（HClSI）/雙氟磺酸亞胺（HFSI）合成、氟化和鋰化。 根據合成關鍵前驅體 HClSI/HFSI 過程中使用的核心原料， LiFSI 生產工藝路線可分為氯磺 酸法和硫酰氟法。具體到三大合成環節，又可根據原料、催化劑的差異具體區分。 圖 11：目前已注冊專利的 LiFS 合成工藝匯總 資料來源

43、：多氟多、天賜材料、新宙邦、康鵬科技、永太科技、江蘇華盛、氟特電池、日本觸媒、法國阿科馬和韓國天寶相關專利，中信證券 研究部 注：反應溫度和時長與反應體系大小以及設備有關，僅供參考 氯磺酸法工藝氯磺酸法工藝控制難度較低，控制難度較低，市場采用比例大。市場采用比例大。氯磺酸法中三個環節相對獨立，而硫 酰胺法則可以縮短環節至兩步甚至一步完成，在效率上優勢明顯。硫酰氟法在進料時溫度 通常要求低于室溫，反應過程中的溫度一般維持在 25左右。但是，它的反應會釋放大量 0 2 4 6 8 10 12 14 多氟多天賜材料新宙邦康鵬科技永太科技 江蘇華盛氟特電池日本觸媒法國阿科馬韓國天寶 氯化亞砜 （SOC

44、l2） 氯磺酸 ClOSO3H 氨基磺酸 （NH2SO3H） 二氯磺酸亞胺 NH(SO2Cl)2 氯磺酰異氰酸酯 CNClO3S 硫酰氟 SO2F2 六甲基二硅氮烷 C6H19NSi2 氮化鋰 Li3N 二氟磺酸亞胺 NH(SO2Cl)2 氟化銨+氟化氫 NH4F+HF 氟化氫氣體 HF 氟氣 F2 或 鹽酸 (副產) HCl 或 氟化鹽 （KF、ZnF2等） 或 二氟磺酸亞胺鋰 LiN(SO2Cl)2 堿性鋰 （LiOH、Li2CO3等） 鹵化鋰 （LiCl、LiBr等） 羧酸鋰 （丙酸鋰、苯甲酸鋰等） 或 或 氟化鋰 （LiF） 或 氨基化鋰 （LiNH2） 或 氫化鋰 （LiH） 或 金

45、屬鋰 （Li） 或 HY (副產) （HF或者HCl等） 雙氯磺酸亞胺合成環節氟化環節鋰化環節 硫 酰 氟 法 氯 磺 酸 法 90-150 10-25h 120- 140 20-30h -20-60 24h 30-110 2-10h 全程反應氮氣保護 催化劑（可選） （SbCl5或SnCl4等） 50-80 10-16h 室溫 7h 40-150 1-6h 60 4h 20-25 16h 25-35 15h 0-5 4h 40 8h 10-20 5-20h 10-20 5-20h 0-20 5-20h 脫水劑（可選） （氯化亞砜，配堿性鋰） 能源化工能源化工行業行業新能源材料專題系列之三新能

46、源材料專題系列之三2021.12.3 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 熱量，且形成固體鹽，難以迅速將熱量傳遞出來，這無疑增加了工藝控制難度。氯磺酸法 要求的反應溫度在 100左右， 且產物溶于溶劑中， 因此合成時溫度控制容易。 相較而言， 氯磺酸法具有安全易控等優點，所以目前大部分企業主要采用氯磺酸法，硫酰氟法僅有少 部分歐美企業使用。 氯磺酸法中，氯磺酸法中，HCISI 合成采用氯化亞砜路線的成本優勢明顯，但能耗略合成采用氯化亞砜路線的成本優勢明顯，但能耗略高。高。氯磺酸法 中雙氯磺酸亞胺合成環節原料可進一步細分為兩類：以氯磺酸、氨基磺酸和氯化亞砜為原 料，或以氯磺酸和氯磺酰異氰酸酯為

47、原料。從原料成本看，雖然它們的價格周期性波動較 大， 但以氯化亞砜的原料成本較以氯磺酰異氰酸酯為原料的成本平均每噸 HCISI 低 2 萬元 以上。 從反應條件看， 兩種路線的反應溫度差異不顯著， 但氯化亞砜路線 （反應需要 20-30h） 較氯磺酰異氰酸酯路線（反應需要 10-25h）需要的反應時間略長，對于能源的需求更多。 表 5： 雙氯磺酸亞胺合成工藝原料成本 氯磺酸氯磺酸+氨基磺酸氨基磺酸+氯化亞砜氯化亞砜 氯磺酸氯磺酸+氯磺酰異氰酸酯氯磺酰異氰酸酯 單耗 （kg/t） 5 月單價 （元/t） 11 月單價 （元/t） 單耗 （kg/t） 5 月單價 （元/t） 11 月單價 （元/t

48、） 氯磺酸 643 600 2000 氯磺酸 622 600 2000 氨基磺酸 603 2800 8500 氯磺酰異氰酸酯 756 35000 45000 氯化亞砜 1313 3000 4500 原料成本 6013 12320 原料成本 26819 35245 資料來源：天賜材料環評，氟特電池環評，生意社，中信證券研究部 氟化環節中，海內外企業對氟化劑的選擇不同氟化環節中，海內外企業對氟化劑的選擇不同，國內企業主要采用的氟化氫路線，國內企業主要采用的氟化氫路線。氟 化環節的核心在于如何更便捷地氟代雙氯磺酸亞胺中的氯原子，目前國內外采用的氟化劑 主要為氫氟酸（氟化氫）和氟化銨，兩種氟化劑工藝特

49、點也較為鮮明。氟化氫和雙氯磺酸 亞胺的反應為氣-液兩相反應，通常會加入催化劑，反應耗時也較長，但優點在于不會引入 雜離子，有助于雙氟磺酸亞胺的提純。氟化銨和雙氯磺酸亞胺的反應為液相反應，相對于 氣-液兩相反應更容易進行， 通?？刹惶砑哟呋瘎?， 反應耗時短， 但會引入雜離子在體系中， 需要額外的提純步驟。目前我國企業多采用氟化氫，而海外企業則在氟化劑路線選擇上更 為豐富，日本觸媒和法國阿科瑪在氟化氫、氟化銨和其他氟化鹽上均有專利布局。 鋰化環節多數鋰化環節多數企業選擇使用堿性鋰或鹵化鋰。企業選擇使用堿性鋰或鹵化鋰。LiFSI 合成中可選擇鋰源較多，除羧酸 鋰對反應條件較為苛刻， 其余鋰源的鋰化工

50、藝難度均不大。 目前鋰源的選擇主要在于成本， 其中堿性鋰類如氫氧化鋰和碳酸鋰，以及鹵化鋰類的氯化鋰，鋰化成本較其他鋰鹽更低， 因此目前企業主要采用該兩類鋰源。當選用堿性鋰尤其是氫氧化鋰時，與 HFSI 反應會產 生少量水分，LiFSI 的高水溶性會降低最終產物的萃取效率，此外，LiFSI 在 40以上的 水系中會分解，因此有時在使用氫氧化鋰作為鋰源時會加入額外的氯化亞砜作為干燥劑 （吸收水分） ，從而提升產物收率。 不同不同工藝工藝選擇下收率具有差異選擇下收率具有差異。收率通常是除反應條件和反應原料以外在工藝選擇中 需要考量的點。LiFSI 合成具有 3 個環節，每個環節的原料選擇較多，不同原