化工PVDF行业研究：锂电光伏双轮驱动_一体化厂商大有可为.docx

化工PVDF行业研究：锂电光伏双轮驱动_一体化厂商大有可为1PVDF：用途多样的高分子氟聚合物PVDF：高分子含氟共聚物，广泛应用于多个下游场景聚偏二氟乙烯（PVDF）是指偏氟乙烯（VDF）的均聚物或VDF与少量含氟乙烯基单体的共聚物，含氟量60%左右，是一种重要的半结晶高分子材料，兼具含氟树脂及通用树脂的优点。在含氟树脂产品中，PVDF产量仅次于聚四氟乙烯（PTFE）。由于氟原子极化率更低、电负性更强、氧化能力强且C-F键能较高，因此PVDF具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高和电击穿强度大等多种优良特性。PVDF主要应用场景为涂料、注塑、光伏背板膜、锂电和水处理膜，近年来随着锂电需求端旺盛，作为正极粘结剂的电池级PVDF市场需求增长迅速，预计2020年需求占比已提升至20%。在锂电领域，PVDF主要用作正极粘结剂和隔膜涂覆材料。VDF可作为粘结剂用于正极锂电池用粘结剂主要分为油溶性和水基粘结剂两大类，PVDF作为油溶性粘结剂之一在锂电领域应用广泛，其将电极活性材料、导电剂和电极集流体相互连接，发挥多种作用：1）分散和增稠：保证关键活性材料在极片表面均匀分布；2）稳定结构：主要通过分子间作用力将集流体和导电活性物质稳定连接，保持极片机械完整性；3）促进传输：可改善电极表面和电解质界面的润湿性，从而促进锂离子的传输。PVDF粘合剂的性能和用量对锂电池的电化学性能有较大影响，通常高粘结性可提高电池循环寿命，而影响其粘结性的主要因素为分子量和结晶度：1）分子量越小，粘结性越小，分子量过高则不利于活性物质的分散，易形成凝胶；2）结晶度高使分子间作用力增强，粘结效果更好，但高结晶性同时不利于离子运输，电池充放电过程中极化增加，电池内阻升高。电池级PVDF性能较普通PVDF更高虽然PVDF粘结剂添加量较少，但将直接影响电池的循环性能、快速充放能力与电池内阻。与普通PVDF相比，电池级PVDF性能要求较高：1）一致性：在实际工业生产过程中易发生副反应导致分子量分布不均，分子量过小会使产品性能不稳定，分子量过大会导致PVDF溶胀，性能难以完全发挥，因此锂电PVDF对一致性要求高；2）粘结力：需要在少量添加下提供足够的粘结强度，才能防止活性物质从集流体上脱落，或在电池装配过程中劣化，所以需要较高分子量，约100-120万；3）纯度：电池运行中的杂质会干扰电化学反应，从而影响电池寿命；4）柔韧性：粘结剂具有较好的柔韧性是保证活性物质在体积变化过程中不脱落的重要条件。PVDF早期由海外公司垄断，目前部分领域已实现国产化国内PVDF研究进程较海外延迟，20世纪70年代开始研发PVDF树脂，90年代中期开始中试生产。到2005年，国内PVDF市场需求量约为3000吨，但国内生产仅能满足10%需求，且主要用于涂料，PVDF市场总体进口依赖度极高。目前，国内PVDF在涂料、注塑等主要应用领域已完成国产化，锂电级PVDF仍在突破中。2PVDF产业链与制造工艺概览R142b是生产PVDF的主要原料R142b用途可分为制冷剂和氟树脂原料。1）ODS配额：作为制冷剂用途，R142b属于ODS(消耗臭氧层物质)，生产和外售受到国家管控，每年产量不得超过当年配额（其中内用生产配额产品仅限中国境内销售），国家出于环保要求，每年ODS配额逐年下调；2）外售商品量：作为PVDF等化工生产原料，原有142b产能仍可以作为PVDF生产原料对外销售，但新建项目产能只可作为PVDF一体化配套，不可外售。R142b总生产配额由ODS配额+外售商品量（PVDF原料）组成，其中ODS配额也可以作为PVDF原料外售。制备VDF技术路线多样，国内一般采用R142b脱HCl法PVDF主要由VDF单体聚合而成，目前制备VDF路径主要有以下五种：1)R142b脱HCl制VDF，其中R142b可由三种方式得到：①乙炔合成R152a后氯化得到、②甲级氯仿CCl3CH3与HF反应得到、③偏氯乙烯（VDC）CCl2CH2与HF反应得到。2)R152a脱氢制VDF；3)VDC直接氟化合成VDF；4)R143a脱HF制备VDF；5)R132b脱氯制备VDF。国内一般采用R142b脱HCl方法制备VDF，各公司对应工艺和专利不同，对于反应温度、催化剂和促进剂的选择各有不同，且制备R142b的路线不同。VDF经聚合反应生成PVDFPVDF经聚合反应制得：1）根据原材料不同可分为共聚和均聚，均聚指仅用VDF单体反应，共聚指除VDF单体外还加入HFP、TFE等其他单体共同聚合，共聚型PVDF较均聚型性能更好，用于高附加值下游应用，两者反应路线基本一致，核心在于共聚单体的选择和添加量；2）根据制备工艺不同主要有悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合，其中悬浮和乳液聚合工业应用较多，与悬浮聚合相比，乳液聚合具有更小的粒径从而使其更容易