2023年上海洗霸分析报告 立足水处理领域特种化学品

  • 来源:中信证券
  • 发布时间:2023/06/06
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上海洗霸(603200)分析报告:深耕水处理特种化学品,布局固态电池打造第二增长曲线.pdf

上海洗霸(603200)分析报告:深耕水处理特种化学品,布局固态电池打造第二增长曲线。立足水处理领域第一增长曲线,进军新能源材料打造第二增长曲线。公司是以水处理用特种化学品为核心、提供整体解决方案及服务的水处理领域细分龙头。2020至2022年,公司营收CAGR达6.8%;2022年由于疫情影响,公司占比最高的工业领域营收下降18%,预计2023年有望恢复较快增长。公司未来两大发展战略:第一是巩固水处理业务,并发力空气净化与CCUS领域,持续夯实第一增长曲线;第二是依托与复旦大学赵东元院士、中科院上海硅酸盐所等机构的合作,进军新能源材料领域,开拓第二增长曲线。应用场景多元化,公司第一增长曲线三...

上海洗霸:立足水处理领域第一增长曲线,进军新能源材料打造第二增长曲线

公司立足水处理领域特种化学品,产学研背景深厚

以水处理用特种化学品为中心,积极扩张第一增长曲线,开拓第二增长曲线。上海洗 霸创建于 1994 年,至今已深耕水处理化学品领域近三十年。公司作为最早进入水处理服 务行业的民营企业之一,以地标性建筑、现代化标准厂房、开发区水处理为起点,逐步成 长为以水处理用特种化学品为核心、提供水处理技术整体解决方案及服务的水处理领域细 分龙头之一,这形成了公司的第一增长曲线。2022 年,公司成立能源环保事业部、先进 材料事业部,积极夯实第一增长曲线,开拓第二增长曲线。

公司股权结构较为集中,实控人产学研背景丰富。截至 2022 年底,公司董事长王炜 及其配偶翁晖岚分别持股 42.17%、4.38%,系公司实控人。公司董事长王炜博士师从中 国催化科学研究与配位化学奠基人蔡启瑞院士,在基础化学领域有深入积淀,也是公司研 究负责人。王炜曾先后获得上海市劳动模范、上海市劳模年度人物、上海市质量个人金奖 等荣誉,并荣获 2020 年“全国劳动模范”荣誉称号。公司核心管理团队中邹帅文、肖丙 雁、尹小梅等人均在水处理化学品领域有丰富的技术经验。

股权激励覆盖面大,绑定核心管理人员及核心中层。公司上市至今共发布了两期员工 持股计划,激励对象为核心管理人员、技术骨干、项目骨干等核心岗位成员。两次股权激 励的人员分别占员工总数的 20%以上,覆盖面大。其中 2021 年的股权激励计划授予总数 为 270.2 万股,占公司股本总额的 2.16%。激励计划分三个阶段解锁,分别要求以 2020 年为基数,公司 2021-2023 年营业收入或净利润增长率不低于 15%/50%/100%。股权激 励将公司管理层与业务骨干的薪酬与公司长期业绩提升紧密结合,有望促进公司健康发展。

以水处理业务为第一增长曲线,营收基本盘稳固

当前公司以水处理业务为主营业务,形成了第一增长曲线。公司以化学水处理技术为 基础,通过药剂为工业领域、民用领域客户提供水处理和风管清洗服务。公司水处理业务 包含以下四类服务:1)化学品销售与服务,包括水质分析、配方开发、动态模拟试验等; 2)化学品技术服务、水处理系统运行管理,包括系统的生产运行、工艺调整、QHSE 管 理等操作;3)加药设备,主要辅助水处理服务,主要功能为实现自动连续性投加水处理 药剂;4)水处理设备集成,属于水处理系统建设阶段的业务,主要为水处理工程设备采 购与相关工艺技术集成等服务。上述业务贯穿于客户水处理系统从建设到运营的各个过程 和环节,能够较好地满足客户的差异化服务需求。

当前公司以水处理业务为主营业务,形成了第一增长曲线。公司以化学水处理技术为 基础,通过药剂为工业领域、民用领域客户提供水处理和风管清洗服务。公司水处理业务 包含以下四类服务:1)化学品销售与服务,包括水质分析、配方开发、动态模拟试验等; 2)化学品技术服务、水处理系统运行管理,包括系统的生产运行、工艺调整、QHSE 管 理等操作;3)加药设备,主要辅助水处理服务,主要功能为实现自动连续性投加水处理 药剂;4)水处理设备集成,属于水处理系统建设阶段的业务,主要为水处理工程设备采 购与相关工艺技术集成等服务。上述业务贯穿于客户水处理系统从建设到运营的各个过程 和环节,能够较好地满足客户的差异化服务需求。

公司营业收入稳步增长,2022 年工业领域收入受疫情影响而下滑。2020 至 2022 年, 公司营收从 5.30 亿元稳步增长至 6.05 亿元,CAGR 达 6.8%。受到疫情影响,公司工业领域营收从 2021 年的 4.0 亿元下降到 2022 年的 3.28 亿元,降幅达 18%。与此同时,2022 年公司参与了上海多个方舱的建设、污水处理、消毒服务和运营管理工作,部分抵消了疫 情对公司经营的不利影响。预计随着工业领域营收的复苏,公司营收有望保持稳定增长。

公司毛利率稳中有升,归母净利润有望稳定增长。公司各项业务毛利率基本稳定,水 处理设备集成业务毛利率波动较大,主要系公司水处理设备集成的 EPC 项目毛利率较低, 随着此项业务的收缩,公司毛利率有望稳中提升。目前公司各项费用率基本稳定,2018 年、2021 年公司发布了两期限制性股权激励计划,提高了该年份的管理费用率。公司注重 研发,2021 年以来研发费用率均高于 6%,2022 年公司控股了上海科源固能、山东复元 新材料,将在新能源材料领域进一步加大研发投入。

夯实第一增长曲线,开拓第二增长曲线

发力脱硫废水处理与 CCUS 领域,夯实第一增长曲线。除了提供水处理技术整体解决 方案服务,公司正在通过拓展两块新业务夯实第一增长曲线:第一是在气候科学领域,能源环保事业部以脱硫废水捕集二氧化碳技术进展为契机,努力拓展电力行业水处理业务, 并拓展人工排放源二氧化碳捕集与捕捉及转化为无机盐(碳酸钙、碳酸氢钠等)资源化业 务;第二块是在健康生活领域,信息装备事业部以人机共存在线消毒设备专利为基础,进 一步推动消毒产品业务。2022 年,公司已经持续推进海南省海上风电低碳产业园项目、 外高桥第三发电厂脱硫废水近零排放工程等气候科学领域的业务。通过发力脱硫废水处理 与 CCUS 等领域,公司将会持续夯实第一增长曲线。

进军新能源材料领域,开拓第二增长曲线。2022 年,公司成立先进材料事业部,基 于复旦大学赵东元院士团队、中科院上海硅酸盐所张涛研究员团队的原创性科研成果,积 极开拓公司的第二增长曲线。目前,公司已经通过股权受让、增资、新设等方式控股与相 关科学家团队合资的山东复元新材料、上海科源固能新能源科技、上海洗霸科技(青岛)新 材料等子公司,聚焦新能源领域的先进材料和新技术,布局了锂离子固态电池粉体、介孔 碳、硅碳负极、硬碳负极等业务。

应用场景多元化,第一增长曲线三大下游有望保持稳定增长

工业废水处理行业蕴藏机会,煤电脱硫废水处理市场有望快速增长

我国工业废水处理起步较晚,对下游客户依赖程度较高。工业废水包括生产废水、生 产污水及冷却水,是指工业生产过程中产生的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产 用料、中间产物等污染物,容易造成环境污染。中国工业废水处理行业可由上至下分为上 游原材料、设备供应商,中游工业废水处理服务商和下游电力、冶金、钢铁、造纸等制造 业终端用户。我国污水处理行业相较于国外起步晚、起点低,且工业废水处理下游客户大 部分是中大型企业,工业废水处理企业的资金实力和整体规模与下游客户存在一定差距。 同时,有重大工程需求的企业客户在挑选工业废水处理服务商时多采用招标方式进行,导 致工业废水处理企业在项目承揽上处于弱势地位,对下游客户依赖程度较高。

工业废水处理下游行业众多,行业集中度逐年下降。有工业废水处理需求的行业众多, 2020 年我国废水治理设施数量排名前三的行业依次为农副食品加工业、化学原料和化学 制品制造业以及金属制品业,占比分别是 13.4%、10.4%、10%,下游行业需求较为分散。 从企业竞争格局来看,随着我国对工业废水处理行业的重视,行业的新进入者众多,竞争 较为激烈。根据前瞻产业研究院的数据,2018-2020 年工业废水行业集中度呈现逐年下降 态势,2020 年 CR6 的集中度为 49.9%,首次小于 50%。

污水治理标准趋严,推动我国工业废水处理市场规模快速增长。我国工业废水处理行 业经历了四个发展阶段,随着 2015 年国务院正式印发《水污染防治行动计划》(又称“水 十条”),我国水环境综合治理需求开始逐步释放。自党的十八大以来,党中央持续重视生 态文明建设,各级政府出台了一系列政策,2021 年底工信部等六部门联合印发《关于印 发工业废水循环利用实施方案的通知》,提出到 2025 年,力争规模以上工业用水重复利用 率达到 94%左右,钢铁、石化、有色等行业规模以上工业用水重复利用率进一步提升。在 政策引导以及下游市场需求驱动下,中商产业研究院预测我国工业废水处理市场规模将快 速增长,预计 2023 年达到 1358 亿元,2021-2023 年 CAGR 为 10.2%。

脱硫废水有害物质含量高,政策鼓励火电厂实现“零排放”。矿物燃料燃烧后会产生 以 SO2 为代表的有害气体,对环境产生严重污染,因此火电厂需要通过脱硫处理来降低有 害气体排放。脱硫废水虽然占电厂耗水量很小,但是含盐量极高,污染物种类繁多,是火 电厂最难处理的末端高盐废水。2017 年 1 月 10 日生态环境部在《火电厂污染防治技术政 策》中提出,脱硫废水宜经石灰处理、混凝、澄清和中和等工艺处理后回用,鼓励采用蒸 发干燥或蒸发结晶等处理工艺,实现脱硫废水不外排。

新建煤电项目环评趋紧催化脱硫废水处理市场扩容。国家尚未对存量火电厂脱硫废水 零排放的改造出台强制规定,但目前新建火电机组的环境影响评价报告均要求采用脱硫废 水零排放技术。2022 年 9 月,国家发改委召开了煤炭保供会议,提出今明两年每年开工 煤电项目 8000 万千瓦,后年保障投运煤电机组 8000 万千瓦,考虑到建设期有所重叠,预 计未来三开公煤电项目总量在 2 亿千瓦(200GW),相关废水处理设施或将迎来建设高峰。

新增煤电项目有望带来 194 亿元脱硫废水处理市场,存量煤电站改造市场或达千亿元。 在新增的 200GW 煤电项目中,按照湿法脱硫机组占比约达 90%,电厂平均利用小时数 4500 小时,2x300MW 等级机组每小时排放 12 立方米测算,年排放量将达 1620 万吨左 右,按单位建设费用 1200 元/吨,新增建设市场可达 194 亿元。考虑到部分省市对火电厂 脱硫废水零排放改造的项目逐步增多,随着将来改造政策的逐步出台,在 5-10 年内或将打开千亿存量改造市场。此外,脱硫废水处理设施建设完成后,煤电厂还需要每年持续投 入运营费用。按照 30 元/吨的运营费用测算,新增煤电项目将带来 4.9 亿元/年的脱硫废水 运营市场,存量煤电项目的运营市场将达 29.1 亿元/年。

碳捕捉增量降本趋势明显,商业应用场景逐步打开

碳捕捉产业链方兴未艾,能源行业客户占主导地位。碳捕集技术是将液化天然气、氢 气厂、钢铁厂、水泥厂、发电厂、以及石油炼化厂等碳排放企业产生的 CO2 收集起来, 并用各种方法储存以避免其排放到大气中。在实际生产中,碳捕捉技术经常与碳运输、碳 利用与封存一起称为 CCUS。目前,中国 CCUS 仍处于发展早期,油气企业、煤炭企业主 导了碳捕捉市场,预计随着政策支持不断增多以及示范工程加速落地,中国 CCUS 产业链 将逐步成熟。

中国已具备大规模 CCUS 项目建设能力,部分技术已具备商业化应用潜力。根据 MIR DATABANK,截至 2021 年,中国已投运或建设中的 CCUS 示范项目约为 40 个,捕集能 力为 300 万吨/年。中国 CCUS 技术示范项目遍布 19 个省份,捕集源的行业和封存利用的类型呈现多样化分布,中国已具备大规模捕集利用与封存 CO2 的工程能力。中石油吉林 油田 EOR 项目是全球正在运行的 21 个大型 CCUS 项目中唯一一个中国项目,也是亚洲 最大的 EOR 项目。随着示范项目推进,中国 CCUS 各项技术环节均已取得了显著进展, 部分技术已具备商业化应用潜力。

各环节成本稳步下降,带动 CCUS 市场快速扩容。CCUS 的成本是影响其大规模应 用的重要因素,根据 IEA(转引自罗兰贝格)数据,目前 CCUS 价格约 84 美元/吨,随着 技术发展,到 2050 年将下降约 50%至 41 美元/吨(按 250 公里运输距离计算)。其中捕 集成本下降幅度最大,从 2025 到 2050 年整体成本降低约 66%。随着 CCUS 成本下降以 及一系列产业政策的支持,MIR DATABANK 预计中国 CCUS 市场将快速扩容,到 2050 年产值规模将达 3300 亿元,2025-2050 年 CAGR 约为 11.9%。

碳捕捉技术资源化,纯碱联产硫酸铵推动 CCUS 降本。中科院过程工程所在国内率 先突破了硫酸钠制纯碱的技术瓶颈并成功实现工业应用。该研究团队基于复杂五元体系相 平衡规律的研究,建立了硫酸钠短流程制备纯碱联产硫酸铵新技术,全过程无低温冷冻及 高温蒸发过程,工艺流程升级为复分解反应-碳铵循环-硫酸铵结晶-常温结晶四步,电能及 蒸汽等能源消耗较以往降低约 20%。运用该技术将硫酸铵产值计入成本,每吨纯碱的车间 成本低于 1400 元,与氯化钠制纯碱成本相当。纯碱联产硫酸铵能为 CCUS 捕集贡献收入, 推动 CCUS 处理进一步降本。

空气质量关注度持续提升,一体化空气消杀设备市场未来可期

空气污染直接危害身体健康,我国对空气质量关注度持续提升。芝加哥大学的 EPIC 研究空气质量寿命指数(AQLI)和人类预期寿命的关系,证明空气污染平均缩短人类寿命 达 2.2 年。Association of long-term exposure to ambient air pollution with cognitive decline and Alzheimer’s disease-related amyloidosis(Ma Y.-H., Chen R.-J. & Yu J.-T., et al.,2022)(转引自医学界官网)针对 PM2.5、地面臭氧和二氧化氮三种最常见空气污染物在不同时间窗口暴露浓度的风险效应进行研究,认为持续减少空气污染暴露或可大大减 轻痴呆疾病负担。随着对空气污染的研究不断深入,我国居民对于空气质量关注度持续提 升。

进入后疫情时代,空气消毒机市场有望稳步发展。2013 年以来,随着我国居民对居 家空气质量关注度的提升,空气净化器产品销量经历了快速上升;2017 年后随着空气环 境改善,空气净化器行业市场规模出现萎缩,空气净化器的产品种类及使用场景更加多元 化。以杀菌消毒为代表的空气净化产品很早就得到应用,但主要是用于公共环境以及医疗 等专业领域。进入后疫情时代,我国居民对于空气消毒重视程度上升。同时,我国家电下 乡、绿色家电消费等活动有望带动空气净化器市场稳步增长。根据前瞻产业研究院预测, 2023-2028 年我国空气净化器行业市场规模的 CAGR 约为 3.8%。

第一增长曲线三大下游行业持续发展,有望带动公司业绩稳定增长

总结而言,公司第一增长曲线三大下游行业有望持续发展。在政策引导以及下游市场 需求驱动下,中商产业研究院预计我国工业废水处理市场 2023 年将达到 1358 亿元,2021-2023 年 CAGR 为 10.2%;我国火电脱硫废水处理设施预计也将迎来建设高峰。随 着 CCUS 降本以及一系列产业政策的支持,MIR DATABANK 预计到 2050 年我国 CCUS 产值规模将达 3300 亿元,2025-2050 年 CAGR 约为 11.9%;碳捕捉技术资源化,纯碱联 产硫酸铵则有望进一步提升 CCUS 业务的收益。随着我国对空气质量关注度持续提升,根 据前瞻产业研究院预测,2023-2028年我国空气净化器行业市场规模的CAGR约为3.8%。 预计第一增长曲线三大下游行业的持续发展,将带动公司业绩稳定增长。

固态电池产业化加速,公司第二增长曲线将持续受益

固态电池有望解决传统锂离子电池困境,政策推动产业化进程

液态锂离子电池当下面临能量密度接近理论上限、电池寿命有限、安全性问题等三大 挑战。液态锂电池如今面临三大挑战:1)基于氧化物正极与石墨负极的锂离子电池能量 密度越来越逼近其理论上限,现有的液态锂离子电池体系在 2025 年后可能难以达到国家 能量密度政策要求;2)由于采用有机液态电解液,锂离子电池在充放电过程中的副反应, 以及电池循环过程中电解液挥发、泄漏等现象均会导致电池容量的不可逆衰减,影响使用 寿命;3)有机易燃电解液容易引起安全问题。

固态电池有望同时解决锂离子电池面临的挑战,实现代际升级。广义而言,固态电池 采用固态电解质部分取代或完全取代液态有机电解液,根据液体质量占比的逐步下降划分 为半固态电池、准体态电池、全固态电池。其中全固态锂电池是电池各单元,包括正负极、 电解质全部采用固态材料的锂二次电池,在构造上比液态锂离子电池要简单,固态电解质 除了传导锂离子,也充当了隔膜的角色,简化了电池的构建步骤。固态电池的工作原理与 液态锂离子电池类似:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态; 放电时则相反。固态电池有望同时解决上述锂电池面临的挑战,符合大容量二次电池的未 来发展方向。

各国政府出台政策,为固态电池产业发展指明方向。我国在《中国制造 2025》提出, 到 2025 年、2030 年,我国动力电池单体能量密度需分别达到 400Wh/kg、500Wh/kg,但 依靠已有的三元体系难以实现电池单体能量密度高于 350Wh/kg 的目标;《新能源汽车产 业发展规划(2021—2035 年)》指出要加快固态动力电池技术研发及产业化。美国在 2021 年发布《国家锂电发展蓝图 2021-2030》,并宣布拨款 2.1 亿美元支持相关技术研究。欧洲 则推出了《电池 2030 规划》及《2030 电池创新路线图》,并批准了欧洲固态电池投资专 项计划,由欧盟多国共同出资 32 亿欧元用于发展固态电池。产业政策指明了固态电池的 发展方向,有望加速固态电池的产业化进程。

固态电池全球参与者众多,共同推动产业化进程。目前国内外诸多企业已经布局固态 电池,日韩企业包括丰田、三星、松下等主要走硫化物路线;欧美企业包括 Solid Power、 Solid Energy Systems、Quantum Scape 等主要走聚合物、氧化物路线;国内企业包括卫 蓝新能源、清陶能源、辉能科技、赣锋锂业等主要走氧化物路线。具体而言,国内固态电 池参与者大概可以分为三类:第一类是将固态电池研发与生产作为主营业务的企业,例如 卫蓝新能源、清陶能源、辉能科技等;第二类是传统锂电产业链上的企业布局固态电池推 动技术升级,例如宁德时代、国轩高科、赣锋锂业、孚能科技、当升科技等;第三类是非 锂电领域的企业,横向拓展固态电池相关业务,例如上海洗霸、金龙羽。

固态电池优势明显:大幅提升安全性,突破能量密度局限

固态电池大幅降低热失控风险,提高安全性。当外部加热导致热失控时,液体电解质 会与氧气反应,产生热量并释放;而固态电解质密度高,可以有效防止负极锂和正极释放 的氧气接触;添加少量液态电解质的半固态电池产生的热量比全固态电池多,但比液态锂 离子电池少得多。因此,固态电池通过采用固态电解质,具有绝缘性好、不易燃、不挥发 的特点,较之液态电解质,减小了电池在高温下发生化学反应和燃爆的风险,可显著提升 安全性。总结而言,全固态电池的安全性最好,半固态、准固态电池仍存在一定的可燃风 险,但安全性优于液态锂离子电池。此外,液态锂离子电池的热失控风险也限制了高电压 正极、锂金属负极等高能量材料的使用。

相较液态锂离子电池,固态锂电池有望显著提升能量密度。工作电压越大、正负极材 料的比容量越大,则锂离子电池的能量密度越高。(1)工作电压:基于目前液态锂离子电 池的材料和使用安全性所限,其工作电压一般在 4.2V 以内;固态电池凭借固态电解质的 使用,可以改变现有正负极体系,通过采用金属锂负极材料、高电势正极材料提升电压平台,电化学窗口可达 5V 以上,将会提升能量密度。(2)比容量:比容量取决于材料本身 性质,石墨负极的理论比容量为 372mA·h/g,LiCoO2 正极理论比容量为 274mA·h/g,液 态锂离子电池能量密度已经逼近其理论上限(300Wh/kg-350Wh/kg);金属锂的理论比容 量达到 3860mA·h/g,即使利用率为 33%,也可达 1287mA·h/g,固态锂电池通过发展新 型正负极材料,能量密度有望轻松突破 350Wh/kg。

固态电解质封存简易,有望减轻电池重量、减小电池体积、降低电池成本。液态锂离子电池以并联结构相接,封装较为复杂且体积庞大;固态电池没有漏液风险,可简化冷却 系统,电池以多电芯串联结构相接,可以优化电池封装,在有限空间内进一步缩减电池重 量,电池的体积能量密度较液态锂离子电池(石墨负极)有望提升 70%以上。此外,全固 态电池无需电解液和隔膜,亦可以缩减电池包重量和体积,提高续航能力。

固态电池将从高端应用领域开始逐步渗透,2030年出货量有望达570GWh

固态电池两大优势解决市场痛点,有望从高端应用领域开始逐步渗透。锂电池下游应 用领域主要包括动力电池、消费电池及储能电池,其中动力电池市场是锂电的主要应用领 域。根据 Solid-State Battery Roadmap 2035+(D. Wu, F. Wu,2022)等相关研究, 以及产业链调研,在 2023 年开始有较多的电池厂、研究机构进行产品验证,在 2023-2024 年有望率先应用于 AGV、军工航天、医疗等价格敏感度较低、安全性能要求较高的领域, 2025 年之后随着技术进步开始应用于核心领域储能、无人机、消费电子等领域,2026 年 之后逐步应用于高端新能源车型及寒冷地区,2027 年后随着成本下降开始大规模应用于 新能车、储能等领域。

预计 2025、2030 年全球固态电池出货量分别将达 43、570GWh。依据 EVTank 对于 全球锂离子电池出货量的预测,结合固态电池(包括半固态、准固态、全固态)在动力、 储能、消费电池等领域的渗透路径,我们预测 2025 年全球固态电池整体渗透率约为 2%, 出货量将达 43GWh;2030 年全球固态电池整体渗透率约为 9.4%,出货量将达 570GWh。

固态电池材料体系变革:固态电解质是核心、正负极材料齐发力

固态电池的材料体系转变是一个系统工程,固态电解质是核心,负极材料、正极材料 共同发力。我们预计固态电池的产业化进程会采取逐步演进的策略,增加固态电解质,从 而降低现有液态电解质含量,在这个过程中锂离子电池可以分为液态、半固态、准固态和 全固态四大类。半固态、准固态和全固态统称为固态电池,其中半固态电池的液体电解质 质量百分比<10%,准固态电池的液体电解质质量百分比<5%。与此同时,锂电池负极材 料将从现有的石墨负极逐步升级为硅碳负极,再通过预锂化不断提高负极的金属锂含量, 最后采用金属锂负极。锂电池正极材料中则有望逐步添加固态电解质,形成高压复合电极。

1、电解质:氧化物、硫化物、聚合物三大体系,厂商布局各有侧重。

固态电池的正 极材料与液态电池没有很大区别,因此固态电池的技术路线主要由固态电解质进行区分。作为固态电池的核心材料,固态电解质目前主要有氧化物、硫化物、聚合物三大体系,我 国企业侧重氧化物路线,日韩企业侧重硫化物路线,欧美则较为均衡。

(1)氧化物:氧化物原材料丰富易得,电化学氧化电位高(>4.2V),且具有良好的机械、 电化学稳定性和循环性能,近年来氧化物体系进展较快。但氧化物界面接触较差,总体电 导率相比硫化物较低,在应用上仍需配合掺杂、界面调控等工艺改善离子电导率。

(2)硫化物:硫化物离子电导率最高,接近液态电解液水平(10 -2S/cm),工作性能表现 较好,同时硫化物晶界阻力较低,阻止了枝晶的形成。但硫化物电化学稳定窗口较窄,在 高电位易发生氧化还原反应,也易与锂金属发生反应产生 Li2S,导致离子电导率的损失。 同时硫化物稳定性较差,易与氧气和水反应产生有毒气体硫化氢。复杂的烧结工艺导致品 质与良率偏低,且全过程的严格管控,惰性气体氛围会导致成本高昂。

(3)聚合物:聚合物机械性能好、柔性佳、剪切模量较低易大规模制备薄膜,且聚合物 不易与锂金属反应,长期运行稳定性较好,是最早实现商业化的固态电解质。但聚合物存 在常温离子电导率较低,且氧化电位较低(<4V)等问题,导致聚合物电解质高温高电压 稳定性较差,与固态电池的发展趋势不甚相符。此外,氧化物+聚合物复合电解质方向, 在短期内拥有较佳的应用场景。

2、负极材料体系:石墨负极-硅碳负极-预锂化负极-金属锂负极。

全固态锂电池可以 兼容现有的石墨负极、硅碳负极,在未来会通过预锂化技术逐步提高负极锂含量,补充首 上海洗霸(603200.SH)投资价值分析报告|2023.6.4 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 24 次放电过程中损耗的锂,提高首次循环效率。金属锂具有最低的电化学势(-3.04V),是理 论容量最高的材料之一。随着界面问题以及枝晶问题的逐步解决,金属锂有望逐渐替代当 前石墨、硅碳负极材料,成为下一代锂电池负极。

3、正极材料体系:兼容性较强,高电压复合电极材料有望成为主流。

目前液态锂电 池主流的磷酸铁锂、NCM、NCA 等正极体系理论上均可用于全固态锂电池。三元正极材料预 计会由中镍三元向半固态的高镍,全固态的无钴、富锂、锂硫等体系发展。此外,固态电 池可能发展高压复合正极。传统正极一般由活性物质(AM)、粘合剂和导电剂(CA) 组成,向正极内部引入固态电解质(SEs)来构建复合正极可以有效地改善离子传输动力 学、提高复合正极内部界面稳定性。复合正极的实验室研究已经取得了重大进展,但由于 引入固态电解质带来了复杂的界面问题,其产业化应用仍然面临多种挑战。

对高负载的复合正极,正极材料 AM 和固体电解质 SE 之间的紧密物理接触是实现有 效离子传输和高 AM 利用率的关键。界面接触情况是由固体电解质的性质决定的。对于氧 化物固体电解质来说,由于其刚性特征,正极材料和固态电解质的界面接触呈现出点对点 的模式。硫化物固态电解质具有一定程度的延展性,可以在额外的压力下变形以匹配正极 材料颗粒。此外,聚合物固态电解质由于其优良的弹性和可变形性,可以与正极材料提供 适度的接触。复合正极制备工艺多样,具体工艺由固态电解质的材料特点决定。复合正极 制备工艺多样,具体工艺由固态电解质材料特点决定:

硫化物复合正极:硫化物 SE 具有相对较低的模量,在额外压力下会变形,一般采用 粉末压制法、粘结剂原纤化法和浆料刮涂法制备。其中浆料刮涂法操作简单,易于控制, 可实现卷对卷的加工方式,可较好兼容现有锂电池产线,是规模化生产的现实选择之一。

氧化物复合正极:氧化物复合正极为改善不同颗粒之间的连接,减少孔隙率,必须经 过高温烧结过程,具体的制造工艺有高温烧结法、丝网印刷法、放电等离子体烧结法。传 统的高温烧结能耗大,在效率和规模上存在不足,放电等离子体烧结(SPS)是具有良好 界面接触的复合电极技术,潜力有待进一步挖掘。

聚合物复合正极:线性高分子材料在适当的溶剂中可以溶解,在超过熔点的温度下会 呈现粘性状态。这种独特的性质赋予了聚合物优异的加工能力。聚合物复合正极通常有热 压法、浆料涂覆法、聚合成型法三种制造工艺。聚合成形是一种新颖的方法,可以保证复 合正极内各组分的紧密相互作用,有利于离子迁移,提高正极材料的利用率。此外,聚合 法的制作工艺简化,与目前的生产线高度兼容。

4、隔膜:隔膜转型过程漫长,业界正在积极开发氧化物自支撑隔膜,全固态电池可能不再需要隔膜。

在锂离子电池向全固态发展的过程中,半固态这一中间阶段会存在相当 长时间,在隔膜的开发方面,传统的 PP 隔膜、PE 隔膜和固态电解质会共同发展。目前氧化物固体电解质大多通过压制成型得到(厚度往往大于 200 微米),需附着在刚性支撑层 上以保证其机械强度,但由于氧化物固体电解质本身的高密度,较大的电解质厚度或引入 支撑层均会显著降低全固态电池的质量能量密度和体积能量密度。

华南理工大学王海辉教 授、王素清研究员团队通过流延技术和特殊烧结工艺制成的 LLTO 氧化物自支撑薄膜具有 非常紧密的晶粒结构,与常规压片法制得的电解质片致密度相当。受益于其较薄的厚度, 在流延成型的电解质膜中锂离子从一侧到另一侧仅需穿过数个较大晶粒,传输距离短,有 利于发挥固态电解质体相锂离子电导率高的优势,而削弱其晶界离子电导率较低的劣势。 长期而言,由于固体电解质具备电子绝缘性和离子导电性,全固态电池可能不再需要隔膜。

5、结构件:固态电池封装技术以软包为主,结构件需求减少,但会增加铝塑膜需求。与传统液态锂离子电池相比,全固态电池去掉了 PE/PP 隔膜等柔性膜,极组整体硬脆且缺 乏弹性,更倾向于软包结构减少级组间的挤压。目前 1GWh 动力电池需 120 万平米的铝 塑膜,预计固态电池的发展将会大幅提高铝塑膜的需求。

半固态电池量产在即,将对锂电产业链产生多重影响

在液态电池向固态电池升级的进程中,半固态电池是当下最现实的过渡路线。按照技 术迭代的难易程度,从液态锂离子电池到固态锂电池的技术迭代路径预计将大致遵循“固 态电解质→新型负极→新型正极”的顺序。全固态电池面临技术挑战、成本制约以及工艺 路线不成熟等问题,实现产业化仍需时间。半固态电池电解质采用固液混合形态,液体电 解液质量占比在 10%以内,本质上是液态电池和全固态电池的折中方案。半固态电池对于 现有液态锂电池体系冲击小,与现有液态锂离子电池供应链重合度很高,制造工艺流程和 装备也与液态锂离子电池高度通用,是当下锂电池技术迭代升级过程中最现实的过渡路线。

相对于全固态电池,半固态电池产业化节点更早,2023 年有望量产。作为当下锂电 池技术迭代升级过程中最现实的过渡路线,赣锋锂业、孚能科技、卫蓝新能源、辉能科技 等公司的半固态产品均已有较为明确的上车规划。根据部分车企的相关公告,预计半固态 电池在 2023 年实现量产、2024 年开始大面积上车的可能性较大。

半固态电池已经处于量产前夜,将对锂电产业链产生多重影响。半固态电池由于电解 液的减少,安全性能进一步提升;同时半固态电池较为兼容现有的软包产线,其他结构类 型可能会并存;随着正负极材料的革新,半固态电池的能量密度也将有显著的提升。因此 半固态电池的发展已成大势所趋,其量产将对锂电产业链产生多重影响。 就生产工艺而言,产线兼容性高,软包市占率有望提升。现有半固态电池不存在革命 性的技术创新,80%的现有锂离子电池生产设备可以继续使用,只是需要在更高级别的干 燥间或特定气体氛围内进行生产,会提高相应的生产成本。由于固态电解质的加入在一定 程度上提高了安全性,且其不宜弯折,因此当前半固态电池主要采用软包叠片的生产方式, 软包市占率有望提升。

就材料体系而言,变革已在徐徐展开。整体而言,半固态电池材料体系亦将遵循上述 的“固态电解质是核心、正负极材料齐发力”。(1)半固态电池最核心的变化仍然是固态 电解质的加入,固态电解质质量占比将持续提升。(2)正极与现有技术方向相符合,三元 高镍将占主导,加快研发复合电极。(3)负极材料从由石墨材料主导,向硅基材料、金属 锂材料升级。(4)目前绝大部分半固态电池采用固液混合电解质,仍然保留隔膜和部分电 解液,但是变革已经徐徐展开,例如固态电解质复合涂层隔膜。

氧化物电解质复合涂层隔膜有望抑制锂枝晶生长。中科院李泓研究员等人研发了一种 可抑制聚合物固态电池中锂枝晶生长、易放大生产的复合固态电解质膜。该复合电解质膜 (PCP)以 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)涂覆聚乙烯(PE)隔膜为基体,由 PEO/LiTFSI 溶 液填充隔膜空隙,形成连续的锂离子传输通道;归功于 PCP 复合电解质膜优秀的力学性 能,可有效的抑制锂枝晶的生长,提高电化学循环稳定性;同时分布在隔膜两侧的 PEO 可有效地浸润电极,降低界面电阻。2021 年 10 月,恩捷股份的控股子公司上海恩捷新材 料和北京卫蓝新能源、溧阳天目先导签订了《战略合作框架协议》,共同合资设立固态电 解质涂层隔膜公司江苏三合,规划年产 6 亿平方米的固态电解质膜,可满足 40Gwh 的半 固态/固态电池需求。

公司布局固态电池业务打造第二增长曲线,将受益于固态电池产业化进程

固态电池产业化大势所趋,半固态电池有望率先大规模产业化。固态电池具有能量密 度更高、安全性更强、工艺更极致等多方面优势,有望成为下一代电池。当前固态电池仍 处于 0-1 的发展阶段,其产业化仍然需要找到综合性能达标的固态电解质、解决固固接触 界面问题等技术难点,以及实现明显降本。从产业化进程来看,我们预计固态电池会从半 固态电池开始,在 2024 年左右有望率先小范围应用于 AGV、军工航天、医疗器械等价格 敏感度较低、安全性能要求较高的领域,2027 年之后有望开始实现大规模商业化应用。 半固态电池作为当下锂电技术升级中的过渡路线,将率先大规模产业化。根据我们预测, 2023-2025 年、2025-2030 年全球固态电池出货量 CAGR 分别高达 136%、68%。

上海洗霸布局固态电池业务打造第二增长曲线,将受益于固态电池产业化进程。固态 电池的最大变化在于固态电解质代替了传统锂离子电池中的电解液和隔膜,固态电池的产 业化将会持续催化对固态电解质等核心材料的市场需求。同时,预计固态电池行业的发展 也将会带动硅碳负极材料等行业的快速发展。上海洗霸已经与中科院系统紧密合作,目前 主要布局了石榴石型氧化物(LLZTO)路线的固态电解质粉体、介孔硅碳、硬碳材料、CMC-Li 导电剂等新能源材料,有望持续受益于固态电池产业化进程,打造第二增长曲线。

公司看点:主业有序扩张,领跑固态电解质产业化,加速打造第二增长曲线

公司深耕工业废水处理用特种化学品,拥有技术、客户优势

水处理用特种化学品是技术密集型产业,公司具有高素质研发团队。水处理产品和服 务具有技术难度高、定制化的特点。自成立以来,公司便专注于提供水处理技术整体解决 方案,已经在特种化学品领域建立起了较为完善的人才梯队。截至 2022 年 12 月 31 日, 公司拥有研发人员 118 人,占公司总人数 11.4%,其中硕士学历 29 人,本科学历 65 人, 本科及以上学历的员工占研发团队 80%。公司多位主要研发人员曾在国内外环保领域知名企业担任工程师,专业性强,且核心技术团队在公司任职时间长,团队状态稳定。

公司在特种化学品领域技术储备丰富。截至 2022 年 12 月 31 日,公司通过自主研发 共取得授权专利 55 项,其中授权发明专利 50 项、实用新型 5 项,涉及水处理化学品、 工艺方法及设备等多个方面。同时,公司及控股子公司另有 20 余项专利申请已被国家知 识产权局受理。此外,公司研发团队基于特种化学品的经验积累,长期关注并跟进新能源 领域先进材料技术发展,对负极材料、固态电解质等领域开展大量研究并积累了一定经验。

公司深耕工业废水处理领域,积累了大量细分领域龙头客户。作为国内较早从事水处 理化学品开发的企业之一,公司在石油化工、钢铁冶金、汽车制造、制浆造纸、新能源、 信息产业等工业行业与民用建筑领域拥有较高的品牌知名度,是上汽大众、中石化、中石 油、宝武集团、华为、腾讯等众多知名企业的水处理服务合格供应商。世界 500 强企业中, 上海洗霸服务过的达 130 家;中国 500 强企业中有近 400 家是上海洗霸的客户。

成立先进材料事业部,与中科院系统合作推进固态电池业务

依托中科院系统布局固态电池业务,在固态电解质领域已掌握核心专利。(1)公司与 国家自然科学奖一等奖得主、中科院院士赵东元合作,依托其介孔碳技术,布局了介孔碳 导电剂、硅碳负极、钠电硬碳负极等新材料业务;2022 年 10 月,上海洗霸宣布控股山东 复元新材料科技有限公司(52.5%股权),赵东元持剩下 47.5%股权。(2)公司与上海硅 酸盐研究所研究员张涛合作,布局固态电池电解质材料(主要是石榴石型氧化物 LLZTO 路线)等业务;2022 年 9 月,公司受让硅酸盐所固态电池电解质材料技术一系列相关专 利,基于张涛团队在固态电池电解质核心材料宏量制备和固固界面革新型技术成果,开展 产业化开发工作;2022 年,上海洗霸控股上海科源固能新能源科技有限公司(70%股权), 张涛持股 30%。硅酸盐所将持续协助上海洗霸推进固态电池粉体材料产业化。

固态电池项目进展迅速,首釜产品达到设计标准。公司与中科院硅酸盐所张涛团队合 作建设的锂电池固态电解质粉体(LLZTO)吨至拾吨级工业化标准产线,已于 2023 年 1 月 15 日一次性试产成功,产品经硅酸盐所测试,各项指标均达到设计标准,现已进入产 线工艺优化阶段。LLZTO 能改善固态电解质与电极之间的接触界面,降低界面电阻、提高 结合强度,同时提高锂离子迁移系数。张涛团队在 Angew. Chem 发表的文章显示其固态 电解质产品在实验室中具有稳定的离子电导率(10−4 /),较高的锂离子迁移系数 (0.66),在固态电池中的初始效率达到 95.6%,在 25℃下循环 250 次后容量保持率为 99%。

成立先进材料事业部,推进新能源材料各项业务。2022 年,公司成立先进材料事业 部,当前除了规划固态电解质粉体 50 吨产线建设以外,亦在着力推进硅碳负极材料、硬 碳负极材料、锂电池级羧甲基纤维素锂(CMC-Li)导电剂等产品百吨级产线建设,部分产 品已经进入送样检测与验证阶段,有望在 2023 年取得实质性销售。

定增有望逐步落地,夯实第一增长曲线,开拓第二增长曲线

定增计划有望逐步落地,有序扩张水处理业务产能,夯实第一增长曲线。2023 年 5 月 22 日,上交所已受理公司再融资申请。公司计划通过非公开发行股票募资 7 亿元,拟 投入 4.7 亿元用于生产基地建设项目,1.3 亿元用于研发基地建设项目。截至 2022 年底, 公司水处理药剂产能为 6000 吨/年,水处理设备的产能为 1700 台/年,产能利用率均已超 过 100%。公司将通过再融资项目提升水处理药剂及设备的生产效率和产能,在 2 年内建 设 2 万吨/年水处理药剂产能和 5500 台/年水处理设备产能,持续夯实第一增长曲线。

公司将推进新材料各项业务,巩固技术优势,持续打造第二增长曲线。公司已建成固 态电解质吨级产线,且已规划 50 吨新增产能。(1)针对固态电解质,公司计划将聚焦固 态电解质材料的性能提升、成本降低以及下游应用开发,通过原料等级替换、水性与油性 互换剂、转化率与收成率提升等迭代技术,持续研发低成本高性能氧化物固态电解质,同 时逐步探索高热稳定性隔膜、涂覆隔膜、自支撑隔膜、复合固态电解质、全固态陶瓷电解 质等电池组件或部件。(2)对于介孔硬碳和介孔碳硅,公司计划将通过碳源优化、工艺优 化及界表界面调控、比表面设计、三维组装等开发出新一代的低成本介孔软硬碳复合负极 材料和碳硅复合负极材料。随着新能源材料业务的推进,公司将持续打造第二增长曲线。


(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。)

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