電解液是鋰電池的核心

鋰離子電池電解液是鋰電池的四大關(guān)鍵原材料之一，是電池中離子傳輸?shù)妮d體，在正極鋰離子和負(fù)極之間起到鋰離子傳導(dǎo)的作用，為鋰離子提供一個(gè)自由脫嵌的環(huán)境，其能量密度、比容量、工作溫度范圍、循環(huán)壽命，鋰電池的安全性能有著重要的影響。

從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，鋰離子電池電解液位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，上游主要是基礎(chǔ)化工原料，包括碳酸鋰、無(wú)水氫氟酸、甲醇、環(huán)氧丙烷等。下游主要用于動(dòng)力電池、3C消費(fèi)類電池和儲(chǔ)能電池，截至2022年上半年，三大領(lǐng)域?qū)﹄娊庖旱男枨蠓謩e占70.7%、16.2%和13.1%。

鋰離子電池電解液約占整個(gè)鋰電池成本的10%-15%。電解液一般由鋰鹽、高純度有機(jī)溶劑、各種添加劑等原料按一定比例組成。溶劑、電解質(zhì)和添加劑的添加量通常分別為80%、12%和5%。按成本計(jì)算，鋰電解質(zhì)鹽約占52.2%，有機(jī)溶劑約占31.8%，添加劑約占9.1%，制造成本約為6.9%。

溶劑主要是碳酸亞乙酯EC和碳酸亞丙酯PC。溶質(zhì)是電解質(zhì)的核心成分，其主要功能是確保在電池充放電過(guò)程中有足夠的鋰離子實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán)。添加劑包括成膜添加劑、阻燃添加劑、高低溫添加劑、過(guò)充保護(hù)添加劑等，用于調(diào)節(jié)電解質(zhì)的性能。

 

 

鋰離子電池電解液的三大材料

鋰離子電池電解液的三大成分中，溶劑變化不大，提高性能的關(guān)鍵在于鋰鹽和添加劑。電解質(zhì)的鋰鹽決定了電解質(zhì)的基本物理化學(xué)性質(zhì)，是鋰離子電池電解質(zhì)中影響鋰電池性能的最重要成分。

電解質(zhì)的鋰鹽、添加劑和電解質(zhì)的配方是電解質(zhì)的核心技術(shù)。根據(jù)性能要求，鋰鹽可以是單一類型的鋰鹽、混合鋰鹽或作為添加劑的另一種鋰鹽。動(dòng)力電池電解質(zhì)制造商主要探索新的電解質(zhì)鋰鹽、添加劑或調(diào)整電解質(zhì)鋰鹽和添加劑與溶劑的比例，以制造比能量、功率、安全性更高、工作溫度更寬的動(dòng)力電池電解質(zhì)。

 

鋰鹽溶質(zhì)

在鋰離子電池電解液鋰鹽溶質(zhì)中，六氟磷酸鋰具有熱穩(wěn)定性差、易水解等問(wèn)題，易造成電池容量快速衰減，易吸收水分分解釋放的氟化氫等有害氣體。在動(dòng)力電池中，高能量密度、高安全性的需求，可以拓寬電池溫度，提高循環(huán)壽命和安全性的新型鋰鹽是未來(lái)的發(fā)展方向。

相比之下，LiFSI在幾個(gè)方面比六氟磷酸鋰具有更好的性能，但仍有兩個(gè)關(guān)鍵因素限制了其應(yīng)用，一是價(jià)格高，二是正極集電體鋁箔在高濃度下腐蝕嚴(yán)重。LiFSI可以取代六氟磷酸鋰成為一種新的鋰鹽，可以用作添加劑，但由于其工藝復(fù)雜，產(chǎn)率低，成本高，目前主要用作鋰離子電池電解質(zhì)的添加劑。因此，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，LiFSI很難大規(guī)模取代六氟磷酸鋰。

 

 

溶劑

有機(jī)溶劑是鋰離子電池電解液中的介質(zhì)，目前有機(jī)溶劑一般指碳酸鹽溶劑。按其結(jié)構(gòu)可分為環(huán)狀碳酸酯有機(jī)溶劑、鏈狀碳酸酯有機(jī)溶液和醚類有機(jī)溶劑，種類繁多，競(jìng)爭(zhēng)激烈。通常，鋰離子電池電解質(zhì)溶劑是通過(guò)混合這些碳酸酯來(lái)配制的，以滿足客戶的不同電池需求。

 

添加劑

添加劑種類繁多，VC和FEC市場(chǎng)占有率較高，占據(jù)了添加劑市場(chǎng)60%以上的份額，也是公司垂直產(chǎn)業(yè)鏈布局的重點(diǎn)。添加劑主要是定制產(chǎn)品，是電解質(zhì)差異化的關(guān)鍵。

 

電解質(zhì)市場(chǎng)分析和競(jìng)爭(zhēng)格局

市場(chǎng)分析

2021年鋰電池行業(yè)，全球?qū)︿囯x子電池電解液的需求快速增長(zhǎng)，出貨量為61.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)83.2%，其中中國(guó)公司出貨量為50.7萬(wàn)噸鋰離子電池電解質(zhì)，同比增長(zhǎng)88.5%，占全球電解液出貨量的82.8%。相應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)模也迅速擴(kuò)大到346.5億元，同比增長(zhǎng)354.72%。

上游原料電解質(zhì)溶質(zhì)六氟磷酸鋰由于其在電解質(zhì)中易于離解、離子電導(dǎo)率高、合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的電解質(zhì)材料，對(duì)提高鋰離子電池電解質(zhì)的性能至關(guān)重要。近年來(lái)，我國(guó)加快擴(kuò)大六氟磷酸鋰產(chǎn)能，市場(chǎng)集中度較高。

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，中國(guó)企業(yè)積極擴(kuò)大六氟磷酸鋰的生產(chǎn)。2017-2021年，中國(guó)六氟磷酸鋰產(chǎn)能從3.62萬(wàn)噸增至9.55萬(wàn)噸，復(fù)合年增長(zhǎng)率為27.45%，其中2021年同比增長(zhǎng)69.03%；產(chǎn)量從14200噸增加到54000噸。

鋰離子電池電解液溶劑包括DMC、EMC等。與工業(yè)級(jí)溶劑相比，電池級(jí)溶劑的純度至少需要99.99%。由于催化劑選擇高、純化困難等技術(shù)障礙，我國(guó)能夠大規(guī)模生產(chǎn)電池級(jí)溶劑企業(yè)較少，并且當(dāng)前電池級(jí)溶劑市場(chǎng)相對(duì)集中。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018-2021年，中國(guó)電解液行業(yè)集中度一直保持在較高水平，CR6分別為73.73%、77.30%、77%和75%。預(yù)計(jì)未來(lái)鋰離子電池電解液行業(yè)的集中度有望進(jìn)一步提高，主要原因是：

（1） 頭部企業(yè)通過(guò)一體化布局、高產(chǎn)能利用率實(shí)現(xiàn)部分原材料自主供應(yīng)；

（2） 下游電池行業(yè)集中度提升，電池與電解液頭部企業(yè)合作緊密，電池端集中度帶動(dòng)電解液端提升；

（3） 頭部企業(yè)的產(chǎn)能逐漸釋放，而新材料的滲透率逐漸提高，帶來(lái)技術(shù)壁壘的提升，進(jìn)一步推動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)格局的優(yōu)化。

 

 

需求估算

根據(jù)動(dòng)力電池電解液消耗量約1150噸/GWh，本次計(jì)算，對(duì)應(yīng)預(yù)計(jì)2025年鋰離子電池電解液27918萬(wàn)噸，其中中國(guó)需要156.53萬(wàn)噸。

 

供應(yīng)側(cè)

自2019年以來(lái)，中國(guó)電解液進(jìn)入加速擴(kuò)產(chǎn)階段。從產(chǎn)能來(lái)看，2021年電解液產(chǎn)能為99.99億噸，同比增長(zhǎng)67.94%。2017-2021年中國(guó)電解液產(chǎn)能的復(fù)合年增長(zhǎng)率為36.74%。從產(chǎn)量來(lái)看，2017-2021年，中國(guó)鋰離子電池電解液產(chǎn)量從1.192億噸增加到4.793億噸，復(fù)合年增長(zhǎng)為41.61%，其中2021年同比增長(zhǎng)60.68%。

未來(lái)，鋰離子電池電解液將增加更多容量，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力將日益增強(qiáng)。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)現(xiàn)有電解液產(chǎn)能約為110萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2024年將擴(kuò)大至430萬(wàn)噸。但由于核心原料六氟磷酸鋰供應(yīng)短缺，電解液產(chǎn)能釋放受限，目前電解液公司整體開(kāi)工率僅為60%。

 

供需平衡分析

鋰離子電池電解液需求增長(zhǎng)主要來(lái)自下游動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池、消費(fèi)類電池三大市場(chǎng)，其中動(dòng)力電池貢獻(xiàn)了主要增量，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)增速可期。電解液需求進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，中國(guó)鋰離子電池電解液計(jì)劃增加更多產(chǎn)能，2022年下半年六氟化鋰鹽、電解液都有新的產(chǎn)能釋放，供應(yīng)不再緊張。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，電解液產(chǎn)能的逐步釋放將為電解液產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)提供動(dòng)力，預(yù)計(jì)這將滿足其不斷增長(zhǎng)的需求，并促使電解液價(jià)格保持合理水平。

 

區(qū)域分析

從產(chǎn)能的區(qū)域分布來(lái)看，中國(guó)鋰離子電池電解液產(chǎn)能主要分布在華南和華東地區(qū)，產(chǎn)能份額分別為46.14%和35.40%。其中，天慈等電解液龍頭企業(yè)均位于廣東省，華南地區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)能主要來(lái)自頭部企業(yè)的產(chǎn)能投放。

 

 

根據(jù)目前中國(guó)鋰離子電池電解液制造商未來(lái)產(chǎn)能規(guī)劃的不完全統(tǒng)計(jì)，盡管西南和西北地區(qū)暫時(shí)沒(méi)有主要電解液公司的產(chǎn)能，但得益于四川省動(dòng)力電池行業(yè)的快速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年西南地區(qū)的電解液產(chǎn)能將突飛猛進(jìn)，躍居中國(guó)地區(qū)第二位。

截至目前，四川省已吸引寧德時(shí)代、蜂巢、億緯鋰能、中創(chuàng)新航、欣旺達(dá)等動(dòng)力電池頭部企業(yè)落地，產(chǎn)能規(guī)劃超過(guò)350GWh，有力地推動(dòng)了動(dòng)力電池上游配套企業(yè)的發(fā)展，吸引了眾多電解液企業(yè)在西南地區(qū)布局?jǐn)U產(chǎn)，以貼近主要客戶群體。