电解液产业专题研究报告：LiFSI，电解液产业链的下一个制高点
性能优异，LiFSI有望成为下一代电解液锂盐
电解液作为锂电池主要原材料之一，由三部分组成：溶质（提供锂离子）、溶剂（提供锂离子传输介质）、添加剂（少量使用、改善性能）。 电解液的核心要求在于高导电率、安全、成本可控，六氟磷酸锂（6F）由于综合性能相对较优且可商业化，过去一直作为电解液溶质的主要选择。虽然6F大部分性能适用于电解液，但是仍存在一些难以改变的劣势：1）热稳定性差，一般在60-80度以上开始分解；2）低温循环效果较为一般等。因 此6F不能很好地满足日益趋严的电池性能要求，市场也在不断寻找新的化合物以对6F形成替代。目前来看，双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）不仅体现出优异的热稳定性能，而且在电导率、循环寿命、低温性能等方面也要优于6F；虽然可能对铝箔具有一定 的腐蚀作用（有学术论文表明对铝箔的腐蚀主要来自LiFSI中FSI-离子），但通过添加剂（含氟钝化铝箔添加剂等）可以解决。因此LiFSI成为下一代电解 液主流锂盐之一的趋势愈来愈明显。
国内多方势力进场，奠定LiFSI国产优势
LiFSI于1995年被发现，但由于生产工艺和技术瓶颈一直难以突破，直到2012年日本触媒率先确立LiFSI的工业制作方法并且2013年开始规模化生产。随着国内电动车市场2015年逐渐爆发以及产业链的发展健全，2015年后陆续有相关产业链企业开始推进LiFSI的量产落地。目前，除日本触媒、韩国天宝两家海外企业外，国内多家企业具备LiFSI量产产能。我们预计与6F不同，LiFSI未来市场中国内企业将从始至终扮演重要角色。LiFSI处产业初期，工艺未成熟，价格较高（约40-50万元/吨），使用比例尚低。本篇报告我们着重探讨解答工艺异同、下游接受意愿、产品成本三个问题。
02 工艺：主线思想相近，细节各异，先发优势明显
工艺主线基本确立，包含氯化、氟化、成盐、提纯
由于具体工艺在各公司公告中披露较少，本章相关内容主要通过梳理相关企业专利以及建设项目环评书进行分析。通过对海内外企业在LiFSI相关专利内容以及部分生产项目实际工艺的梳理，我们发现目前全球LiFSI商业化生产工艺的本质思想基本相近，主要分为氯化、 氟化、成盐、提纯四个步骤。
各环节原料存细分差异，纯度控制是核心壁垒
具体来看，各企业之间的差异主要在于不同环节会选择不同的原材料或者 催化剂，以及最终的提纯环节选取的试剂和方式。LiFSI作为电池级产品，纯度要求99.9%及以上，考虑生产流程复杂且反应 原料较多，因此原料选择和最终提纯往往是纯度控制的核心。前三个步骤 中额外离子的引入和最后的去除是难点，提纯环节各家企业差异较大。
氯化环节基本一致，氟化、成盐各有选择
具体拆分前三个反应步骤来看：
氯化环节：HClSI的生产属于比较成熟的工业工艺，主要有两种路线：1）氨基磺酸、二氯亚砜、氯磺酸反应制备；2）氯磺酸、氯磺酰异氰酸酯反应制 备。两种工艺的差异在于二氯亚砜等原料成本较氯磺酰异氰酸酯成本低大约2-3万/吨，但氯磺酰异氰酸酯、氯磺酸均为液体，反应较易且产品纯度更优。
氟化环节：该环节核心在于引入F离子，可选择的含F原料包括HF、金属氟化物、NH4F等；目前NH4F海外企业使用较多，国内多用HF。
成盐环节：该环节核心在于引入Li离子，包括碱性锂（LiOH、Li2CO3等）、LiF、LiX（LiCl、LiBr等）等，不同化学物需要的反应溶剂和温度都不同； 并且不同产品所需反应环境和产物也各不相同。
LiFSI专利布局存在先发优势
总结来看，我们发现：1）日本触媒、康鹏科技相对来说，在LiFSI制备领域的专利覆盖面更全；2）氯化环节大部分企业一般选择二氯亚砜路线；氟化环节大部分企业一般选择HF路线，海外企业会选择NH4F；成盐环节锂化合物的选择主流集中在 碱性锂和氟化锂；3）申请时间较晚的专利往往需要绕开前期专利，例如F公司在氟化环节引入K离子，整体工艺流程从三步变为四步等。
03 应用：电池厂普遍布局配方，一线企业身位领先
LiFSI多种优异性能能够体现在最终锂电池产品上
前文我们详细对比了LiFSI与6F两种电解质产品自身的性能，LiFSI在热稳定性、低温性、电导率、循环性等多方面占优。目前部分锂电池企业也在积极进行LiFSI在锂电池上的应用测试，根据相关测试结果来看，添加一定比例的LiFSI能够有效改善最终锂电池的多项性能：导 电率、耐高温性、循环寿命提升明显，能量密度略有提升。
行业内相关企业普遍布局LiFSI电解液配方
梳理行业内电解液配方专利可以发现电解液企业和多数电池企业均普遍拥有LiFSI相关的电解液配方。我们预计LiFSI电解液产品可能与目前电解液行业情况相似，即龙头电池企业自己掌握LiFSI相关电解液配方，中小电池企业则可能更多和电解液企业一同 开发LiFSI相关配方。
电池龙头企业在LiFSI配方的布局明显领先
具体来看，龙头企业领先优势依然明显：一方面，CATL、比亚迪、LG、三星、松下等龙头企业的专利数量明显超过其他企业；另一方面，二线电池企 业目前主要布局的为LiFSI作为添加剂的配方，而龙头企业则同时拥有LiFSI作为添加剂和锂盐的多种配方。电解液龙头企业同样配方类型比较全面。
04 成本：降本空间较为可观，市场空间有望超百亿
生产成本高叠加市场集中，LiFSI价格保持高位
目前LiFSI尚未得到广泛应用的核心原因之一在于其较高的使用成本，目前LiFSI售价40-50万元/吨，远高于6F 10-20万元/吨的价格。我们认为目前LiFSI售价较高的本质原因在于行业发展初期，工艺尚不成熟：1）导致目前LiFSI生产成本远高于6F，从康鹏科技披露数据来看，2020年其 LiFSI不含税生产成本超23万元/吨，而同期6F不含税成本约6-6.5万元/吨；2）目前虽然有多个企业披露千吨级别LiFSI生产基地建设，但截至到2020年 能够规模化量产的企业有限，预计全球LiFSI的供给主要集中在日本触媒、韩国天宝、康鹏科技、天赐材料等少数企业，因此市场格局集中导致LiFSI毛利 率一直保持在40%以上。
跟随工艺进步，LiFSI一直处于降本通道
LiFSI产品的降本关键在于生产工艺的不断进步，这一点在过去几年LiFSI的发展中也得到印证。 ➢ 从康鹏科技披露数据看，从2016年到2020年，公司LiFSI单吨成本从51万元/吨下降至23万元/吨，其中原材料、人工、制造成本均实现不同程度的下降。 我们认为其背后核心的推动力在于工艺进步带来的收率提升和损耗下降：公司单吨LiFSI对磺酸衍生物、碱性锂的耗用量分别从1.15吨/吨下降至0.92吨/ 吨，0.27吨/吨下降至0.24吨/吨，下降幅度约10%-20%。
LiFSI中期市场空间有望超百亿元
我们认为随着工 艺的成熟，LiFSI 价格有望降至20 万元/吨，推动使 用比例的不断提 升。预计2025年 全球LiFSI市场空 间超百亿
报告节选：
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库官网】。