电解液添加剂行业市场前瞻与投资战略规划

电解液添加剂行业市场前瞻与投资战略规划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，但过量的NaDFOB会增大界面阻抗，不利于钠离子迅速脱嵌，造成电池容量衰减，因此只适合作为辅盐使用。此外高氯酸钠因具备较高离子电导率和热稳定性也常被用作钠盐研究，但其难以干燥且易制爆的特点限制其进一步发展。相比之下，六氟磷酸钠具备较高离子导电率、热稳定性和优良的成膜性能，虽遇水易分解产生腐蚀性气体，但其在非水溶剂中综合性能最优而成为目前钠离子电池最常用的钠盐。固态电解质种类多，其中复合固态电解质和硫化物电解质最有希望实现商业化应用。根据工信部制定的《节能与新能源汽车技术路线图》，单体电芯比能量在2025年达到400Wh/kg，2030年达到500Wh/kg，目前锂离子电池比能量为300-350Wh/kg，已基本达设计极限，为了满足更高能量密度需求，采用比容量为3800mAh/g的金属锂替代石墨作为锂电池负极更符合未来发展需求。然而在液态电池中锂负极在循环过程中会有不可控的锂枝晶生长，带来严重安全隐患，而固态电解质具有较强的机械性能可以抑制锂枝晶生长，因此固态电解质可实现锂金属的应用，形成能量密度较高的固态电池。目前固态电解质按组成成分主要分为氧化物体系、硫化物体系、聚合物体系以及复合固态电解质，其中复合固态电解质和硫化物电解质相对性能更优而更具希望实现商业化应用。硫化物电解质是由氧化物衍生而来，具备比氧化物电解质更高的离子导电率，其中硫化物固态电解质Li10GeP2S12为目前室温离子电导率最高的晶态固态电解质，可以媲美液态电解质，但硫化物电解质在极性溶剂中的稳定性差，暴露于潮湿的空气中时会发生水解反应等因素制约其进一步产业化发展。单一固态电解质体系常常存在于电极接触性差，界面阻抗高或者离子导电率与机械强度不够等缺陷而不能实际应用，复合固态电解质由与锂金属界面接触性好的聚合物基体和离子导电率高的无机填料结合，因此表现出更好的综合性能，有望在未来实现商业化应用。行业发展趋势（一）电池行业发展趋势1、新型电池技术的行业发展态势自1991年索尼推出第一款商业液态锂离子电池后，液态锂离子电池进入快速发展阶段。出于对更高能量密度和更高安全性的追求，各国都在加紧对新型电池技术的研发以期望能占领技术高地。目前市场研究热点集中在半固态及固态电池、钠离子电池、锂金属电池、锂硫电池等领域。（1）半固态及固态电池液态电解液的闪点较低且电压窗口较窄，影响电池的安全性及能量密度的进一步提升。采用不可燃且与锂金属负极兼容性较好的固态电解质取代液态电解液而组成的新型电池即固态电池，可进一步提高电池的能量密度及安全性能。目前研究比较多的固态电解质有：聚合物、硫化物和氧化物三种，其中聚合物电解质的电导率较低、耐压窗口相对较窄；硫化物电解质是目前电导率最高且性能最接近商业化的电解质材料，其电导率高达10-3S/cm甚至10-2S/cm，但该材料在制备及使用过程中对水及氧气敏感，容易导致材料失活，因此对电解质及电池的制造工艺要求极高；氧化物电解质的稳定性较高且易于加工，但其电导率欠佳，固态电解质与电池材料的界面接触阻抗普遍较大，影响了电池的循环、低温及功率性能。通过在固态电解质中加入少量液态电解液，会形成半固态电池，半固态电池将固态电池和液态电池的优点相结合，目前是行业研究热点。但是从设备兼容性、成本控制和实际性能方面来看，半固态及固态电池与液态锂离子电池还存在一定的差距，尤其是固态电池的性能目前还无法满足产业化要求。（2）钠离子电池钠离子电池与锂离子电池结构类似，均属于可充电电池，都遵循脱嵌式工作原理。钠离子电池能量密度为70-200Wh/kg，与磷酸铁锂电池在同一水平，远高于铅酸电池的30-50Wh/kg，此外，钠离子电池与锂离子电池可实现在电池生产设备、工艺方面的兼容以及在产线上的快速切换。钠离子电池的正极材料及电解质的制备均不需要价格昂贵的碳酸锂，因此钠离子电池材料的成本远低于锂离子电池。钠离子电池有望首先替代铅酸和磷酸铁锂电池主导的低速电动车、储能等市场。近年来，随着钠离子电池正极材料和负极材料及电解液的快速发展，钠离子电池技术日趋成熟，部分企业已经开始小批量生产。（3）锂金属电池锂金属电池负极采用金属锂，其具有高达3，860mAh/g的理论容量，能量密度非常高，用于动力电池可以实现续航距离超过常规锂离子电池一倍以上的目的。但锂金属电池安全性能较差，反复充放电过程中锂不均匀沉积并形成锂枝晶，容易导致电池出现容量衰减、短路、起火爆炸等现象。预计锂金属电池实用化尚需一定周期，在动力电池领域实现规模化量产将会是相对漫长的过程。此外，以锂硫、锂空气、铝空气等为代表的众多前瞻新兴电池技术，将丰富新能源电池市场发展的多元化战略格局。2、锂离子电池技术发展趋势随着市场对新能源汽车续航里程要求的提升，未来电池主要朝着高能量密度、高安全性方面发展。磷酸铁锂和三元材料是目前正极材料市场主流的研究方向，新能源电池行业未来将呈现铁锂三元为主，多元化技术路线为辅的发展特征。三元电池：三元电池能量密度高、低温性能好。随着市场对新能源汽车续航里程要求的提升，三元电池材料体系逐渐从三元低镍向三元中高镍电池体系过渡，尤其是拥有高能量密度优势的三元高镍材料电池成为市场关注的焦点。此外为进一步提升三元电池材料的耐高电压和安全性能，不同元素掺杂、低钴、无钴及单晶化材料技术路线正成为三元电池新的技术发展方向。磷酸铁锂电池：磷酸铁锂电池尽管能量密度不及三元正极材料电池，但安全性高、使用寿命较长、原材料价格较低、制备工艺简单，总体来看性价比高，受到市场广泛认可。磷酸铁锂电池不仅在储能领域得到了广泛应用，也在小动力和短续航里程新能源汽车领域占有较高应用比例，磷酸铁锂电池将与三元材料电池形成互补关系长期共存。硅碳负极电池：石墨材料凭借较高的稳定性和较低的成本，成为当下负极材料的主流。但石墨负极材料的理论容量仅有372mAh/g，远远不及硅基材料（3800mAh/g），以硅碳复合材料为代表的硅基负极材料具有明显的比容量优势，是行业研究的热点。但目前硅材料电池在循环过程中存在体积膨胀和收缩问题，容易导致硅负极材料颗粒产生裂纹并粉化，进而产生一系列严重问题，阻碍了硅基负极材料的快速发展。随着技术的不断发展，未来硅碳负极材料有望在大圆柱电池体系中占有一席之地。磷酸锰铁锂电池：通过在磷酸铁锂材料中引入锰元素而制备得到磷酸锰铁锂，可将电池电压平台由3．4V提升3．7V，从而大幅度提高电池的能量密度。但目前磷酸锰铁锂材料在循环过程中会产生三价锰离子，由于其姜泰勒效应，导致锰离子容易从晶格中溶出，进而影响电池的循环稳定性及高温存储稳定性。由于磷酸锰铁锂材料的制备原料成本较低，在实际使用中通过将该材料与三元材料混合使用，可兼顾电池的成本、循环稳定性及电池的能量密度。高电压镍锰酸锂电池：镍锰酸锂作为一种高电压正极材料，其电压平台在4．7V左右。由于镍锰酸锂材料主要由镍元素和锰元素组成，不含钴元素，成本较为低廉，以之取代现在成本最具优势的磷酸铁锂动力电池，单体电池能量密度可提升40%，故镍锰酸锂材料是最有潜力商业化的下一代正极材料之一。对于尖晶石镍锰酸锂电池，在高电压下，电极材料与电解液之间会产生剧烈的副反应，对整个电池体系造成破坏，这也是限制镍锰酸锂材料商业化的最大障碍。富锂锰基电池：富锂锰基材料的克容量密度高达250mAh/g，电压平台高达4．6V，是目前所有锂离子电池正极材料中能量密度非常高的材料，其搭配的电池能量密度有望超过400Wh/Kg，是磷酸铁锂电池能量密度的两倍。但目前该电池在充放电过程中材料不断释放氧并持续对电解液产生氧化作用，电池循环效率低，寿命较短。补锂技术：为弥补电池在化成阶段锂离子的损失及提高电池的循环寿命，近年来正负极补锂技术正成为行业研究及产业化的热点，但补锂材料在充电过程中也会不断释放氧，对电解液造成破坏，因此电池的产气相对较大。随着电池材料的不断升级，叠加电池制作工艺的不断进步，未来锂离子电池性能将不断得到提高。双氟磺酰亚胺锂：性能优异，六氟龙头率先技术突破实现降本相比六氟磷酸锂，LiFSI作为锂盐性能更加优异。六氟磷酸锂为目前最广泛使用溶质，但其仍存在热稳定性差，遇水易生成腐蚀性氢氟酸，造成电池容量衰减等问题，为了进一步满足锂电池的性能需求，锂盐溶质也需朝着性能更优的方向更新迭代。以LiFSI为电解质的电解液，与正负极材料之间保持着良好的相容性，可以显著提高锂离子电池的高低温性能。同时相比六氟磷酸锂，LiFSI具备更优异的离子导电性、热稳定性和电化学稳定性，且易溶于水和各种有机溶剂，几乎无副反应，在众多新型锂盐中性能最优，是目前最受国内外公司青睐，未来发展确定性最高的新型锂盐。LiFSI最常见制备方法有3种，其中以磺酰胺与二氯亚砜、氯磺酸为原料的制备方法为目前最广泛使用方法。LiFSI的制备通常包括三个过程：1）双氯磺酰亚胺的合成2）双氯磺酰亚胺氟化反应制备双氟磺酰亚胺3）LiFSI的制备。根据双氯磺酰亚胺的合成原料，双氟磺酰亚胺锂的合成主要分为三类:以磺酰胺与氯化亚砜、氯磺酸为原料，以磺酰氯、硫酰氟、氨气为原料和以氟磺酸、尿素为原料的制备方法。其中以磺酰胺与二氯亚砜、氯磺酸为原料的制备方法因可以有效提高产物的收率和纯度，安全性相对更高，制备过程易于控制等优点为目前最常用制备方法。但目前LiFSI制备过程中还存在易爆炸、溅液等危险因素，且步骤繁多、过程复杂、原料成本高、产品纯度相对较低等因素使得LiFSI生产成本较高，难以大规模商业化量产。未来待LiFSI生产技术进一步改善，生产成本降低，有望快速实现产业化。双氟磺酰亚胺锂综合性能优异，有望在未来实现对六氟磷酸锂的部分替代。从性能上看，LiFSI综合性能优于LiPF6，但目前由于技术难度大、成本高，LiFSI尚未直接用作溶质锂盐，而是作为溶质添加剂与六氟磷酸锂混用，主要用于三元动力电池电解液中以改善其性能。随着LiFSI生产技术不断突破，产品规模化大幅降本后，双氟磺酰亚胺锂有望逐步替代六氟磷酸锂。根据模型测算，假设到2025年双氟磺酰亚胺锂能取代50%的六氟磷酸锂需求，则2025年双氟磺酰亚胺锂的市场需求将达到15．2万吨，市场空间广阔。双氟磺酰亚胺锂需求上升带动原材料氯化亚砜需求上涨。目前制备双氟磺酰亚胺锂的主要原材料为磺酰胺、氯化亚砜、氯磺酸和氟化锂，其中氯化亚砜耗用量最多，1吨双氟磺酰亚胺锂约需耗用1．48吨氯化亚砜。氯化亚砜是一种常温常压下为无色或淡黄色有刺激性气味的液体，溶于苯、氯仿、四氯化碳，遇水易分解为二氧化硫和氯化氢，主要应用于医药、农药、染料、食品添加剂以及锂电池等行业。根据QYResearch的数据，我国是氯化亚砜最大的消费国与生产国，在全球市场份额约占55%。随着市场对LiFSI需求增多，也将带动氯化亚砜需求上升。假设LiFSI将替代50%六氟磷酸锂，到2025年LiFSI需求量达到15．2吨，将带动22．5万吨氯化亚砜的需求增量。未来电解液行业竞争格局根据百川盈孚的统计数据，我国现有电解液产能约110万吨，预计到2024年产能将扩张至430万吨，行业竞争格局将日益激烈。而且从电解液的下游行业集中度来看，仅就动力电池市场而言，2021年中国动力电池市场CR3为72．4%，全球动力电池市场CR3为65．1%，行业集中度较高。因此下游龙头企业对包括电解液在内的上游原材料厂商的议价能力较强，除了要求电解液厂商拥有更强的成本控制能力之外，也对电解液厂商的研发和配套能力提出了更高的要求。从电解液行业竞争格局来看，未来行业的集中度有望进一步提高。根据高工锂电的统计数据，2018-2021年中国电解液行业集中度一直维持在较高水平，分别为73．73%、77．30%、77%、75%，预计未来电解液行业的集中度有望进一步提高，主要理由为（1）头部企业原材料话语权更强，且通过一体化布局实现部分原材料自给，产能利用率高；（2）下游电池行业集中度提升，而电池和电解液的头部企业合作紧密，因此电池端带动电解液端的集中度提升。复盘电解液历史，发现其价格走势受原材料影响大，与六氟磷酸锂价格相关性高。目前主要的溶质为六氟磷酸锂，是电解液的成本重心，因此电解液价格主要受六氟磷酸锂的影响，历史上电解液的价格走势与六氟磷酸锂的价格走势基本一致。其次，DMC作为电解液使用量最大的溶剂，其价格也对电解液价格有较大影响，不过从历史价格走势可以看出，DMC价格波动传导至电解液具有一定滞后性。通过复盘2016年以来电解液的价格走势可以发现：（1）2017年以前，受益于下游新能源汽车产业的迅猛扩张，电解液需求不断扩大，市场供不应求，价格一度保持上涨趋势；（2）2017-2020H1：电解液行业新增产能开始释放，但新能源汽车产销量因补贴退坡而下降，市场格局转为供大于求，电解液价格开始下跌，且2020年H1的疫情加剧了行业的景气度下滑；（3）2020H1-2022Q1：新能源汽车产业的发展由单纯的政策驱动转为政策和需求双驱动，在碳达峰、碳中和目标提出以及新能源汽车市场认可度提高的背景下，新能源汽车销量迎来攀升，拉动电解液需求高涨，加之储能领域需求的提高，市场格局再次变为供不应求，价格高涨；（4）2022Q2至今：疫情多点复发，部分新能源汽车企业供应链和生产受到影响，且电解液行业龙头企业新增产能逐渐释放，供需关系有所缓解不再紧张，价格逐渐下降。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。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。锂电电解液行业现状及发展前景锂电池有四大关键材料：负极材料、电解液、正极材料和隔膜，电解液是电池正负极之间起传导作用的离子导体，对电池的充放电性能（倍率高低温）、寿命（循环储存）、温度适用范围都有着比较大的影响。电解液由电解质锂盐、高纯度的有机溶剂和必要的添加剂等原料以一定的比例配成。据媒体报道，上半年以来新能源汽车市场火爆，带动锂电相关产业飞速发展。锂电上游各种材料供应不足，导致价格飞涨。例如最紧缺锂电材料电解液，尤其是VC溶剂（碳酸亚乙烯酯，电解液添加剂）今年以来价格涨幅惊人。由于电解液原材料供应紧张持续，价格涨势不改，自今年年初以来，电解液企业蹲点抢VC溶剂成常态，中小企业拿货困难。预计，VC溶剂的缺口将持续到2022年下半年。随着新能源汽车推广政策的到位、消费者环保意识的普及中国新能源汽车将为锂电池电解液行业带来巨大的市场机遇。目前，全球锂离子电池电解液的供应商主要集中在中、日、韩三国。日本及韩国的主要厂商包括日本宇部兴产株式会社、三菱化学株式会社及韩国旭成化学（Panax-Etec）等，主要供应日本、韩国本土企业和部分在华日资、韩资企业。我国电解液产业起步晚于日本和韩国，但发展势头强劲，经过多年来持续的工改进和技术积累，已经具备了一定的国际竞争能力，我国已经成为全球最大的锂离子电池电解液生产国，电解液企业在全球市场的份额不断扩大。除本公司以外，国内锂离子电池电解液企业主要有新宙邦、天赐材料、国泰华荣、天津金牛、东莞杉杉等公司。目前，国内电解液及其材料生产企业名录，在48家企业中，34家生产电解液，15家生产六氟磷酸锂，4家生产添加剂，3家涉及溶剂业务。其中2016年新宙邦科技、国泰华荣化工、天赐高新材料等前10龙头企业锂电电解液产量市场占有率达到89．2%。核心技术方面：日本在较中国和韩国仍然有明显的优势;终端产品领域:韩国近年来在消费和移动等IT产品增长强势;消费市场和成本优势：中国则是全球锂离子电池最大的消费市场，同时具有制造成本优势，并已经形成了较为成熟的产业链，在锂离子配套材料方面占有优势。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