传统领域企稳回升,新兴领域贡献增量。
1.传统领域:制冷剂或底部反转,建材冶金有望恢复
1.1.制冷剂:配额争夺即将收尾,行业拐点将至
制冷剂是氟化氢(氢氟酸)下游最主要的应用,2021 年占比37.1%。制冷剂,亦称冷媒、雪种,是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。其工作原理为,在制冷系统中不断改变自身状态,进行吸、放热转移热量来实现制冷。制冷剂应用广泛,主要用于空调、冰箱、汽车、商业制冷设备等产品。制冷剂是氟化氢下游最主要的应用,2021 年无水氟化氢下游应用领域中制冷剂消费占比达 37.1%。
为降低臭氧层破坏度和温室效应,制冷剂现已迭代至第三代。第一代制冷剂是氯氟烃(CFCs)类物质,具有高臭氧消耗潜能值(ODP)和全球变暖系数(GMP),破坏性极强,目前在全球范围内已淘汰;第二代制冷剂是含氢氯氟烃(HCFCs)类物质,虽然具有较低臭氧消耗潜能,但从长期来看仍具有较高破坏性,目前发达国家已基本淘汰,发展中国家进入减产阶段;第三代制冷剂是氢氟烃(HFCs)类物质,对臭氧层无影响,但具有较高全球变暖系数,大量使用会加剧温室效应,目前发达国家已进入淘汰初期,发展中国家进入淘汰基准期;第四代制冷剂是氢氟烯烃(HFOs)类物质,对臭氧层无影响同时温室效应小,但其在效果、成本、安全等方面技术还不成熟,目前仍处于初期探索阶段。

三代制冷剂将在未来一定时间内将为我国主流制冷剂。根据《蒙特利尔协定书》的淘汰要求,我国需要在 2015 年将制冷剂用途的HCFCs削减至基线水平的 90%,2020 年和 2025 年削减至基线水平的65%和32.5%。2016年,《蒙特利尔议定书》缔约方达成《基加利修正案》,旨在限控温室气体氢氟碳化物(HFCs),协同应对臭氧层耗损和气候变化。2021年我国宣布接受《基加利修正案》,我国应在 2020 年至2022 年HFCs 使用量平均值基础上,于 2024 年冻结三代制冷剂的消费和生产于基准值,2029 年削减10%,到 2045 年后将使用量削减至其基准值 20%以内,期间过程较长。目前二代制冷剂使用量大幅削减,四代制冷剂尚未成熟,我们预计未来一定时间内,第三代制冷剂将成为我国主流制冷剂。
配额争夺战即将完结,价格有望进入上行通道。由于2020-2022年的产销情况为我国未来 HFCs 配额分配的基准线,制冷剂生产企业不惜通过牺牲业绩、压低价格的方式提升销量,抢夺三代制冷剂配额。2022年是《基加利修正案》基线期的最后一年,我国制冷剂企业的配额争夺战即将完结,制冷剂行业逐步回归正常状态。根据百川盈孚数据,截至2022年10月13日,R134a 和 R125 市场均价分别为 24500 和36750 元/吨,较2021年初均上涨 36.11%。R32 市场均价为 13000 元/吨,较9 月底上涨2.8%,价格已接近行业底部,未来有望持续上行。
第三代制冷剂含氟量提升,将进一步带动萤石需求。第三代制冷剂是氢氟烃类物质,与前代氢氯氟烃类物质相比含氟量更高,对氟的需求更大。根据百川盈孚数据和公司公告,第二代制冷剂氟元素质量分数基本在16%-44%之间,而第三代制冷剂氟元素质量分数普遍在67%以上,其中HFC-125 氟元素质量分数更可达 79.15%。萤石作为唯一提供氟元素的原材料,其需求将被进一步带动。
1.2.冶金:萤石为助溶剂,存在需求反转预期
萤石在冶金领域主要用作助熔剂,有助于金属性能提升和杂质脱离。萤石熔点为 1437℃,在高温下具有熔点低、黏度低等特点,因此在冶金领域主要是作为助熔剂,以降低难熔金属的熔点,加强炉渣的流动性,从而提高渣和金属的分离程度,改善冶炼过程中的脱硫、脱磷过程,提高金属性能及其可煅性,增强抗张强度。此外,在冶炼过程中它还有助于金属脱离杂质元素,进而加强金属的热塑性和扯断强度,是冶金工业中重要的矿物原料。用于冶金的萤石品质要求 CaF2含量大于65%,杂质二氧化硅含量低于 32%,磷和硫的含量不得超过 0.08%和0.3%,因此用于冶金的萤石产品需要是高品质萤石矿或是经过提炼的萤石精粉。

电解铝需求稳中有增,带动氟化铝及萤石需求提升。从我国电解铝的表观消费量来看,2017-2021 年我国电解铝消费整体呈现增长趋势,尤其是2020 年以来,受新能源汽车的发展带动,车用铝材得到显著提升,拉动电解铝消费量持续上行,2020和2021年其表观消费量分别同比增长8%和5%。氟化铝多数用于电解铝的生产,电解铝的需求提升将带动氟化铝需求向好,进而带动萤石的需求增量。
目前电解铝库存处于自 2018 年以来的历史低位,需求有望迎来反转。根据百川盈孚数据,截至 2022 年 10 月 27 日,我国电解铝库存处于自2018年以来的历史低位。工厂库存方面,目前库存量为8.71 万吨,同比降低39.51%;市场总库存方面,目前库存量为63.85 万吨,同比降低36.81%。随着国内稳经济等相关举措的推出,终端需求转好将刺激电解铝需求恢复,低库存下,电解铝有较强的补库存需求,氟化铝及萤石需求有望迎来反转。
1.3.建材:可用于水泥、玻璃、陶瓷等,需求有望复苏
萤石在建材方面,可用于水泥、玻璃、陶瓷等多个领域。建材工业中,萤石主要作为助熔剂、矿化剂、瓷釉用于玻璃、水泥、陶瓷的生产过程中。具体来说,在玻璃生产领域,萤石可以作为助熔剂促进玻璃原料熔化,加入量为炉料的 1%-3%,也可作为遮光剂将玻璃变成乳白色的半透明体,加入量为炉料的 10%-20%;在水泥领域,萤石作为矿化剂能降低炉料的烧结温度,减少燃料消耗,同时增强烧结时熟料液的相粘度,促进3CaO·SiO2的形成,加入量一般为炉料的 0.8%-5%。在陶瓷领域,萤石在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。如在红色瓷釉中加入萤石后能色泽光亮鲜艳,加入量一般约 10%-20%。
近年来建筑业稳步增长,房地产需求复苏有望拉动萤石需求量提升。近年来我国建筑业发展较为稳健,根据国家统计局数据,2021年建筑业总产值为 29.31 万亿元,2011-2021 年年均复合增长率为9.67%。2022年以来,为拉动经济稳定增长,克服疫情影响,国家加大基建投资力度,充分发挥基建托底作用。随着“稳增长”一揽子政策落地,建筑业有望持续复苏,拉动萤石需求提升。

2.新兴领域:新能源有显著增量,聚合材料空间广阔
新能源:含氟材料在锂电池中的应用包括粘结剂、电解质锂盐、添加剂等。由于含氟精细化学品有很好的电化学稳定性,因此在锂电池中具有非常广泛的应用。在电解液中,含氟精细化学品应用包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、FEC 等;在正极中,锂电级PVDF 作为粘结剂难以被替代;在负极中,氢氟酸在石墨负极的生产中起到重要的作用。
2.1.含氟锂电材料:行业高速发展,需求显著增加
PVDF:动力锂电池与储能锂电池高速发展,拉动锂电级PVDF需求量持续提升。动力锂电池方面,PVDF 在锂电池中主要用作正极粘结剂和隔膜涂覆材料,2014-2021 年,我国动力锂电池出货量从3.7GWh增长到226GWh,年均复合增长率达 79.9%,其中2021 年同比增长182.5%。储能锂电池方面,2016-2021 年,我国储能锂电池出货量从3.1GWh增长到48GWh,年均复合增长率达 73.0%。双碳目标驱动下,锂电行业有望维持高速发展态势,拉动锂电级 PVDF 需求量持续提升。
电解液领域——六氟磷酸锂:当前主流电解质锂盐。电解液主要组成成分包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂,其中电解质锂盐是锂离子电池充放电工作时传输锂离子的关键主体。目前常见的锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)等,其中LiPF6为主流锂盐。目前,工业上生产 LiPF6的方法以氟化氢溶剂法为主,即先将卤化锂溶解在无水氟化氢中,再通入高纯PF5气体反应得到LiPF6溶液,再经过结晶、分离、干燥得到 LiPF6产品。
电解液领域——双氟磺酰亚胺锂:优势明显,发展潜力较大。双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)是一种新型锂盐,与六氟磷酸锂相比,LiFSI 中的F−可以减弱锂盐阴阳离子间的配位作用,进而增强Li+的活动性。因此LiFSI具有比 LiPF6 更高的导电率、化学稳定性和热稳定性。此外,LiFSI 能显著提升电池性能,包括低温性能、循环寿命和耐高温性能等,发展潜力较大。
电解液领域——FEC 为国内主流电解液添加剂之一。电解液添加剂的应用可显著改善电解液性能,种类众多,其中氟代碳酸乙烯酯(FEC)能抑制电解液的分解,具备较好的形成 SEI 膜的性能,能显著改善电解液的低温性能,为国内主流添加剂。2020 年在国内电解液添加剂出货量中,FEC出货量占比达 21.7%,仅次于 VC。

电解液产量高速增长,拉动电解质锂盐与FEC 需求量持续提升。产能方面,根据百川盈孚数据,2021 年我国电解液产能为99.99 万吨,同比增长 67.94%。产量方面,2017-2021 年,我国电解液产量从11.92万吨增长到47.93 万吨,年均复合增长率为 41.61%,其中2021 年同比增长60.68%。随着锂电行业高速发展,电解液新增产能陆续释放,锂盐和FEC需求量有望持续提升。
2.2.电子级氢氟酸:光伏半导体协同发力,国产替代空间广阔
电子级氢氟酸主要用于光伏和集成电路领域,国产替代空间广阔。电子级氢氟酸是氟化氢的水溶液,对金属、玻璃、混凝土等具有强烈腐蚀性。由于氢氟酸是少有的能够和 SiO2发生反应的酸类湿电子化学品之一,故电子级氢氟酸被广泛用于集成电路、太阳能光伏和液晶显示屏等领域。它的纯度和洁净度对集成电路的成品率、性能及可靠性十分重要。目前电子级氢氟酸的纯度判断依据国际 SEMI 标准,共有G1-G5 五个等级。目前我国湿电子化学品主流产能仍以 G2、G3 产品为主,G5 产品仍多数依赖进口,少有国内企业可进行 G5 级别产品的生产,国产替代空间广阔。
光伏行业和半导体行业高速发展,拉动电子级氢氟酸需求提升。光伏方面,2012-2021 年,我国光伏新增装机量从3610MW增长到52985MW,年均复合增长率达 34.8%。随着发展可再生能源成为全球共识,光伏行业有望维持高速发展。半导体方面,根据国际半导体产业协会(SEMI)数据,2021 年全球半导体设备市场规模为 1026 亿美元,同比增长44%。在5G、智能穿戴设备等新兴领域的推动下,半导体市场有望迎来较大增长。
3.含氟聚合物:用于众多战略性新兴产业,前景向好
含氟聚合物应用广泛,传统和新兴领域多点开花。含氟聚合物是指有机高分子主链或侧链中与碳原子直接共价键相连的氢原子用氟原子全部或部分取代的高分子聚合物,其单体众多、结构各异,主要包括氟树脂、氟涂料、氟橡胶三大类。由于 C-F 键能较高、主链骨架稳定,且氟原子极化率较低,故含氟聚合物具有耐化学性、气候稳定性、低表面能等多项优良特性,被广泛用于汽车、化工、电子电气、工程、医疗等领域。

主要的氟聚合物包括 PVDF、PTFE 等。目前我国主要的氟聚合物产品包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP),另外,氟橡胶(FKM)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯-三氟氯乙烯共聚合物(ECTFE)等也具备较大的发展潜力。锂电行业高速发展,有望带动 PVDF 需求量持续上升。PVDF即聚偏氟乙烯,是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物,理论氟含量约为60%。据华经产业研究院数据,PVDF 广泛应用于计算机、航空航天、光学仪器、兵器工业等应用领域,同时是锂电池中重要的粘结剂,也可以作为太阳能背板膜的耐候层。2021 年,锂电池是 PVDF 的最大需求领域,PVDF的下游消费中,锂电池用、涂料、注塑、水处理和太阳能背板占比分别为39%、30%、15%、10%、6%,锂电行业高速发展且市场空间巨大,有望带动有望带动 PVDF 需求量持续上升。
TFE 是应用最为广泛的含氟材料。PTFE 于1936 年被美国杜邦公司的罗伊·普朗克特发现。由于 PE 中的氢原子全部被氟原子所取代,而氟原子的共价半径大于氢原子的半径,故可以把碳链包围住,又由于氟原子互相排斥,使整个大分子链不像碳氢分子链一样呈锯齿形,而是呈螺旋结构,在 PTFE 的碳链骨架外形成了一个紧密的“氟代”保护层。这层保护层使PTFE 具有了极其优异的耐溶剂性、化学稳定性以及较低的内聚能密度,也拥有了广泛的应用范围。据百川盈孚数据,2020 年我国PTFE下游消费领域包括石油化工、机械、电子电器、轻工、纺织、航空航天等,其中石油化工和机械为主要消费领域,占比分别为33%和24%。
FEP 加工更为便捷,可在部分领域替代PTFE。全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)是由四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)在悬浮介质自由基和乳化剂存在下通过共聚反应制备而成的。与PTFE 相比,由于引入了HFP,FEP 的相对分子质量比 PTFE 低很多,以致FEP 有更低的熔体黏度,加工性更好,弥补了 PTFE 难以加工的不足,使其成为在部分领域代替PTFE的材料。目前 FEP 主要应用于电线绝缘、要求耐化学性的管材和管件、太阳能板和太阳能集热器的薄片和膜产品等领域。随着含氟聚合物的应用领域持续拓宽,FEP 应用量有望持续提升。
FKM 综合性能优异,常用于尖端科学技术。氟橡胶(FKM)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体,由经配比的VDF与HEP 于反应釜内聚合生成氟橡胶胶乳,后经凝聚、洗涤、脱水、干燥、轧炼等工序制得而成,也可在聚合时添加 TFE。与其他合成橡胶相比,除耐碱性外,氟橡胶耐透气性、耐油性及耐候性等多种性能均为优或者良,且最高耐热温度仅次于硅橡胶,综合性能优异,在航空、导弹、火箭,宇宙航行等尖端科学技术以及汽车工业等领域均有所应用。
ETFE 力学性能优秀,主要用于各种建筑的棚膜塑料。ETFE是乙烯-四氟乙烯共聚物,于 20 世纪 70 年代在美国开始被研究。在保持了PTFE良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时,ETFE 的耐辐射和力学性能有很大程度的改善,它的抗撕拉能力极强,拉伸强度可达到48MPa,拉伸模量达 800MPa,约为 PTFE 的 2 倍。目前ETFE 主要用于农业温室的覆盖材料以及各种建筑物的棚膜材料。英国伊甸园、北京水立方等场馆都采用了这种膜材料,具备良好的发展前景。

PFA 具备较高的熔点,同时保持可熔融加工性。全氟烷氧基树脂(PFA)是四氟乙烯(TFE)与全氟丙基乙烯醚(PPVE)的共聚物。由于聚合物链中存在 PPVE 单元,PFA 熔体粘度低于 PTFE,因此可在高达260°C的工作温度下使用,同时保持可熔融加工性。同时PFA 的熔点高于除PTFE外的所有含氟塑料,因此广泛应用于需要更高纯度、优异耐化学性和高工作温度的应用中,包括电线电缆、精密设备、半导体等领域。
ECTFE 性能良好,未来拓展空间较大。ECTFE 树脂是乙烯和三氟氯乙烯 1:1 的交替共聚物,具备突出的抗冲击性能。在保留聚三氟氯乙烯均聚物原来的优良性能,如耐热性、耐化学性及耐候性的同时,也具备了可以用热塑性成型方法来加工的特点。由于其优异特性,ECTFE在建筑工业、石油化工和汽车、航空工业、化学工程、光学及微电子行业等多个领域均得到一定的应用。目前,全球只有少量在产企业,国内尚未规模化生产,产品未来发展空间较为广阔。