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文档简介

联苯类化合物行业投资价值分析及发展前景预测锂离子电池电解液行业发展趋势(一)锂离子电池电解液行业发展趋势1、行业从产能竞赛到研发创新竞赛得益于资本市场发展、政府扶持参与、生产制造业技术的提升、规模化生产能力提高等因素,我国电解液行业近几年飞速发展。目前电解液及其主要材料都基本实现了国产化,我国目前已成为锂离子电池电解液最大生产国和应用市场。根据《中国锂离子电池电解液行业发展白皮书(2022年)》数据,2021年度,中国企业锂离子电池电解液出货量为50.7万吨,占全球电解液出货量的82.8%。但是未来随着电池技术的不断升级,行业对电解液技术的发展提出新的要求,核心技术能力将对电解液行业竞争发挥更为重要的作用。2、行业内企业将加强纵向一体化布局锂离子电池电解液中,锂盐、有机溶剂及添加剂这三类原材料成本占比较高,原材料价格大幅波动会对锂离子电池电解液厂商盈利水平产生影响。近年来,锂离子电池电解液下游市场需求不断提升,然而锂离子电池电解液上游原材料出现因供给紧张带来价格波动较大的问题,影响了锂离子电池电解液厂商的供应出货能力。针对此情形,锂离子电池电解液厂商需要逐步将产业布局延伸至上游核心原材料领域,通过配备锂盐、有机溶剂、添加剂等原材料生产装置,自主掌握原材料的供应并有效降低原材料成本,提高供应链稳定性及自身的盈利能力。3、行业集中度将不断提升近年来,我国锂离子电池电解液行业产能扩张迅速,随着锂离子电池电解液行业内龙头企业产能的不断释放,技术落后以及生产缺乏规模效益的企业,其盈利空间不断被挤压,市场份额逐渐被挤占。2021年度,我国前五大锂离子电池电解液企业出货量占比合计超过50%。与此同时,锂离子电池电解液下游电池行业的集中度不断提升,下游头部电池厂商的电解液订单规模也随之提高。如在动力电池领域,2021年国内动力电池装机量约139.98GWh,同比增长128%。2021年动力电池装机电量前十名10企业装机总电量126.99GWh,占整体装机电量的比例为90.72%,其中前三家企业宁德时代、比亚迪和中创新航合计装机量达到101.49Gwh,占全部装机量的比例达到72.50%。产品质量管控严格、研发技术能力强、生产规模较大、原材料供应稳定的锂离子电池电解液企业更易获得下游头部企业的批量采购订单,与下游客户进行战略绑定。未来,在成本控制、规模效益、研发技术等方面表现优秀的企业竞争能力将不断增强,锂离子电池电解液行业集中度有望不断提升。(二)锂离子电池电解液技术发展趋势1、高能量密度电池电解液随着动力电池的日渐普及,高性价比能量密度高的电池是目前动力锂离子电池主要研究方向。随着高镍三元、磷酸锰铁锂、高电压镍锰酸锂、富锂锰基等新型正极材料以及纯硅或者硅碳复合负极材料的不断涌现,只有深入研究这些材料与电解液的作用机理和失效机制,开发出适配其性能的添加剂和电解液,才能加速高性价比能量密度高的动力电池技术产业化。2、高功率型电解液目前商品化的锂离子电池实现高倍率持续放电还存在一定的困难,主要原因是电池界面内阻较大并导致内部发热严重。因此,开发具有低阻抗的成膜添加剂及电解液方案是解决电池快充的关键。3、半固态和固态电解液当前使用的液态电解液的平均闪点在20℃左右,当电池过充、过放、短路,或受到外界的针刺、挤压,或外界温度过高时,都可能引发电解液的燃烧并导致安全事故。因此,半固态和固态电解质是未来电解液行业研究的一个重要方向。4、钠离子电池电解液钠离子的离子半径比锂离子大,因此钠离子电池的负极一般采用层间距较大的硬碳。相较于石墨负极,硬碳材料的首次充电的不可逆容量较大,因此钠离子电池的首次效率较低,影响了钠离子电池的能量密度。开发新型钠离子型电解质可以有效弥补钠离子电池的首次效率,提升电池的循环性能。此外,与锂离子电池类似,钠离子电池在化成阶段,电解液中的有效成分会参与负极SEI的形成且该SEI中含有较多有机或无机钠盐,相对于锂盐,钠盐在有机溶剂中的溶剂度偏大,因此钠离子电池的SEI不稳定,随着循环次数的增加,SEI中的成分逐渐发生溶解,造成电池产气及循环寿命下降。因此如何开发更加有效的负极成膜添加剂将是未来钠离子电池电解液的重要开发方向。锂离子电池电解液行业下游在碳达峰、碳中和战略推动下,新能源汽车行业实现了高速发展,极大地拉动了动力类锂离子电池的需求量;电化学储能装机量的不断提升将推动储能类锂离子电池出货量的增长;5G技术的推广、各类可穿戴设备的兴起以及共享理念的普及将带动消费类锂离子电池销量。在动力类锂离子电池、储能类锂离子电池和消费类锂离子电池的市场需求的共同带动下,锂离子电池电解液市场发展空间广阔。随着市场的扩大,各电池企业也对电解液厂研发能力、技术水平、产品控制、产能及原材料的供应等方面提出更高的要求。在研发能力和技术方面,电池企业不断追求电池的快充性能、高能量密度和高安全性能,电解液厂家需要深入探究电池正极材料、负极材料等与电解液的交互作用机理,开发新型功能电解液方案与之进行及时快速的响应,并形成与之相匹配的产品,才能满足电池企业的开发速度。在品质方面,电池企业对电解液厂的品质要求越来越严格,也需要电解液厂家不断优化工艺,提高质量控制能力,开发出更完善的电解液控制流程和检测方法,以满足电池企业的使用需求。在产能和原材料供应方面,电池企业对于电解液厂家提出采购要求以匹配其产能扩张的需求,电解液厂在锂离子电池材料领域需要进行纵向一体化布局,形成有机溶剂、添加剂、电解质完整的产业链,避免电解液原材料市场需求波动对电解液供应及价格波动造成影响。因此,通过与电池企业的深度合作,电解液厂商可以借助电池企业技术、信息、设备优势,不断提升电解液的研发水平、品质水平,和电解液及原材料供应能力。中国锂电池电解液企业产能区域电解液作为锂电池的血液,是锂电池四大关键材料之一,约占锂电池总成本的10-15%。一般电解液由溶质(提供锂离子)、溶剂(提供锂离子传输介质)和添加剂(少量使用、改善性能)共三部分组成,其作用是在正负极之间传导锂离子,为锂离子提供一个自由脱嵌的环境,是锂离子电池获得高电压、高比能的重要保证,决定着电池的比容量、循环效率、安全等性能。在锂电池电解液构成中,溶质和添加剂以及电解液的配方是电解液的核心,其技术水平对电解液的导电性、稳定性等至关重要,溶剂则相对来说影响不大。目前,电解液用溶剂主要包括直链型的DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)以及环状的EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)等五大类,其余的如醚类、氟代溶剂、砜类等还在研发试产中,市场占有量较小。溶质决定了电解液的基本理化性能,对锂电池的特性有着重要影响,目前主流的溶质为六氟磷酸锂(LiPF6)。随着新能源汽车产业对动力电池能量密度、安全性能等要求的不断提升以及正极材料向高镍化方向不断发展,需要更高性能的电解液与之相匹配。在此背景下,锂盐双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)等新型电解质材料也开始逐渐应用于电解液的配方中。添加剂的不同配比对电解液的性能具有显著影响,因此添加剂技术存在较高的技术壁垒。目前锂电池电解液使用的添加剂主要包括成膜添加剂、过充保护添加剂、高/低温添加剂、阻燃添加剂和倍率型添加剂等几种类别。其中最重要的为成膜添加剂,其可让SEI膜更加致密、轻薄、具备良好的离子导电率,从而对电池的循环寿命起着重大决定作用。据高工产业研究院(GGII)数据显示,得益于动力电池、储能市场规模的大幅增长以及出口带动,中国电解液市场呈高速增长态势。2021年,中国电解液市场出货量为50万吨,同比增长近一倍。GGII预测,受全球新能源汽车终端产销量及储能市场带动,到2025年中国电解液出货量将达180万吨。从产能区域分布来看,中国电解液现有产能主要分布于华东地区,占比超65%。华东地区是动力电池产能的集中区,截至2021年底现有产能超300GWh,同时华东地区也是中国化工园区总数最高的区域,因此吸引了一大批电解液企业在华东地区投资布局。其次是华中地区,占比近20%,现有产能主要来自法恩莱特在湖南省的产能贡献。华南地区同样也是电解液企业主要布局的区域之一,天赐材料、新宙邦、珠海赛纬等电解液龙头企业总部均位于广东省,现有产能主要来自于头部企业的产能投放。华北地区的电解液现有产能主要为天津市和河北省的产能贡献,占比约为3%。目前西南、西北地区暂无电解液主要企业的产能投放。得益于四川省动力电池产业的高速发展,GGII认为,西南地区电解液产能在接下来几年有望得到飞速提升,跃升至中国区域第二位。东北地区由于锂电产业布局较晚,目前暂无电解液企业产能布局。溶质:电解液核心,技术迭代创新为王电解液溶质赛道长坡厚雪,技术迭代创新为王。电解质为电池电解液关键成分之一,直接决定电解液的性能。目前通用的锂离子电池电解液溶质为六氟磷酸锂,后续新型溶质双氟磺酰亚胺锂有望逐步打开市场空间。未来,钠离子电池有望带动六氟磷酸钠需求快速增长。长期来看,电解液溶质赛道长坡厚雪。从需求端来看,未来十年新能源汽车有望保持年均30%以上的增速,电池端需求增速则远高于30%,预计动力电池材料需求也将实现高速增长。同时电化学储能等行业的兴起将成为带动锂电材料需求增长的又一极,预计2025年电解液溶质总需求将达到30.4万吨。从供给端来看,虽然目前产能规划已经接近50万吨,但以多氟多、天赐股份为代表的龙头公司扩产为主,未来行业龙头公司市占率有望进一步提升,龙头公司将凭借规模优势、成本优势和客户优势获取更多市场份额。未来,成本与技术将成为电解液溶质行业的两大护城河。从新型电解质的角度来看,行业的技术迭代速度更快、进入门槛更高,因此产品的溢价能力更强。电解质行业龙头公司凭借超前的布局和长期的技术积累有望率先实现突破,原先的客户优势将助力其产品快速放量,充分享受新技术带来的红利。电解液需求10年20倍,成本时代龙头强者恒强电解液是液态电池的四大关键材料之一。液态电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大部分组成,电解液在电池内部的正负极材料之间起传导导电离子的作用,保证了内部电路的有效性,对导电离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性能、宽温应用等起着关键性作用,被称为电池的血液。电解液通常需满足电导率高、工作温度范围宽、电化学窗口宽、热稳定性好、化学稳定性高、安全性较好等性能特性。电解液一般由溶剂、溶质和添加剂等原料在一定条件下,按一定比例配制而成。这三种原料的质量占比分别为80%-85%、10%-12%、3%-5%,成本占比分别为25%-30%、40%-50%、10%-30%。从电解液成本端来看,电解液由溶质、溶剂和添加剂组成,其中溶剂质量占比最高,溶质成本占比最高。电解液中,各组成成分的质量占比较为固定,其中溶剂质量占比最高达到80%。从成本端来看,各组分的成本因价格波动存在一定变化,总体上溶剂、溶质、添加剂成本占比分别为25%-30%、40%-50%、10%-30%,其中溶质成本占比一般最高。溶剂主要作为运输锂离子的载体,与电解液的性能密切相关。目前常用溶剂为碳酸酯类溶剂,包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等,实际应用中一般将高介电常数溶剂与低黏度溶剂混合使用,达到相互协作的目的,例如EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+DEC、EC+DMC+EMC等都是常用的溶剂组合。电解液行业核心竞争力为成本和配方。电解液是配方合成型的生产过程,流程相对简单,主要由溶剂制备、溶剂提纯、配制、后处理及灌装等环节组成。其中,配制是指根据电解液配方和物料加入先后顺序,将提纯后的溶剂、溶质、添加剂等原料加入配制釜中充分搅拌、混匀,该环节直接决定了电解液的性能指标,是电解液生产流程的核心。目前配方的来源主要有电解液厂商独立研发、与电池厂商合作研发、由电池厂商提供这三种方式,具备独立研发能力和成本管控能力的电解液厂商会拥有更强的议价能力。电解液作为动力电池四大关键材料之一,行业依旧维持高景气。根据百川盈孚的数据,2018年-2021年我国电解液出货量持续上涨,4年GAGR高达28.61%。2022年,在动力电池需求依旧维持高增长,国内储能政策频繁出台推动储能电池进入快速放量阶段的背景下,电解液出货量保持较高增长,前七月出货总量达37.5万吨,占2021年度出货总量的78%。电解液需求结构中,动力电池占主导,储能电池增速快。2019-2021年动力领域电解液消费量占比分别为63.34%、59%、46%,2022H1在动力电池需求持续旺盛的背景下占比高达70%,是电解液目前主要的终端应用领域,预计后续动力电池需求占比将持续维持高位。储能领域,在政策的大力推动下快速发展,其电解液需求占比亦快速增长,从2019年的3.11%的占比快速提升至2022H1的18%,预计后续储能领域的电解液需求将继续保持高速增长态势。消费电池领域由于增速相对较缓,因此其电解液需求占比基本保持稳定,预计未来在动力电池和储能电池快速增长的背景下其占比或降低。锂电池大幅扩产,电解液实际需求旺盛。根据高工锂电的统计数据,2022上半年我国动力电池开工项目共计23个,总产能规划超638GWh(部分项目含储能电池),其中部分动力电池企业启动了多个基地同步建设,且电池企业与整车企业的合资工厂也在加速启动。此外,今年上半年签约及官宣的动力电池项目达17个,总产能规划超282GWh,预计国内动力电池还将迎来新一轮开工潮,带动电解液实际需求或超市场预期。磷酸铁锂电池电解液单耗远超三元电池,进一步带动电解液需求高速增长。根据高工锂电的数据,三元电池单GWh大约消耗电解液700-900吨,而磷酸铁锂电池单GWh大约消耗电解液1300-1500吨,随着磷酸铁锂电池装机量和装机占比的不断提升,将进一步带动电解液需求高速增长,预计2025年全球电解液需求将达到244万吨,其中动力电池191万吨,储能电池34万吨,其余的消费电子等需求合计19万吨。同时,考虑到下游电池厂商大幅扩产,实际电解液需求可能会远超测算值。电池性能需求提升促进溶质升级迭代电解质为电池电解液关键成分之一,直接决定其性能。电解液作为电池的关键材料,直接影响电池的倍率、容量、循环寿命、适用温度和安全等性能。而电解液一般由电解质、溶剂和添加剂组成。其中电解质是电池中离子在正负极传输的媒介,是决定电解液物理和化学性质的主要因素。随着人们对电池高电压和快充等性能提出更高要求,电解质成为提升电池性能的突破口之一,而理想的电解质应具备以下特点:1)低解离能和较高的溶解度2)较好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性3)良好的SEI成膜性能4)对AL集流体具有良好的钝化作用5)成本低廉,无毒无公害。下游应用场景需求带动电池种类更新迭代。电池按应用场景分类主要分为动力电池、消费电池与储能电池。动力电池对性能的要求更偏向于高能量密度与长循环寿命,磷酸铁锂电池和三元电池因其较高比容量而广泛运用于新能源汽车领域。固态电池因具有高比容量、长循环寿命和优良快充性能等被视为下一代动力电池技术,但目前因固态电解质与电极相容性低等因素尚未解决而阻碍其产业化发展。钴酸锂电池因其高比容量和产品一致性好等特点主要运用于消费电子领域,但其高成本和低安全性限制其进一步发展。储能领域具有规模大,时间长等特点因而对电池循环寿命、成本和安全环保性提出更高要求,目前储能电池以磷酸铁锂电池和铅酸电池为主,而拥有能量密度趋于磷酸铁锂电池同时成本更低的钠离子电池与超高循环寿命的钒电池有望对其实现进一步替代。锂盐种类繁多,六氟磷酸锂因其综合性能最优为目前最广泛使用溶质。锂盐按照阴离子不同可分为无机锂盐和有机锂盐。无机锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6等,有机锂盐则包括LiFSI、LiBOB、LiODFB等。无机锂盐相较于有机锂盐制造环节少、提纯难度低,具有价格低、工艺壁垒低的优势,而有机锂盐则在离子电导率、热稳定性、电化学稳定性等方面优于无机锂盐。六氟磷酸锂是目前最常用锂盐,与其他锂盐相比六氟磷酸锂的单一性质并不突出,但综合来看性能最优。六氟磷酸锂在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子电导率,能在Al箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜,成膜性能也良好,但其热稳定性较差,且对水十分敏感,遇水会分解产生氢氟酸破坏电极表面SEI膜,造成电池容量严重衰减。双乙二酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂具有较好的热稳定性与离子导电率,但其溶解度较小不适合大规模应用,目前主要作为添加剂辅助使用。LiFSI作为新型锂盐在离子导电率、热稳定性、溶解度等各方面性能突出,还能有效提高电池低温放电性能,抑制软包电池胀气,因此有望成为下一代锂电池溶质的最优选择。与锂电池相似,六氟磷酸钠为钠离子电池最适合钠盐。钠盐为钠离子电池不可或缺部分,与锂离子电池相似,电解质钠盐是提供钠离子的源泉,保证电池在充放电循环过程中有足够的钠离子在正负极材料来回往返,从而实现可逆循环。含氟钠盐由于氟原子的强电负性和诱导效应,可提高电解液的电导率和安全性,应用较广泛,主要有NaPF6、NaDFOB和NaFSI等。其中用NaDFOB制备的电解液相比NaPF6具备更宽的化学稳定窗口和更小的粘度,提升电池的循环性能和倍率性能作用更佳

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