// 锂电池电解液报告摘要 //
我国为电解液生产大国,出货量持续提升。电解液是锂电池四大关 键组成材料之一,充当锂离子在锂电池正极与负极之间移动的载体,是影响锂电池性能的关键因素之一。
电解液的组成要素主要包括锂盐、有 机溶剂和添加剂,其中锂盐成本占电解液成本最高,为 45%,有机溶剂 和添加剂成本占比分别为 25%、20%。
我国为电解液生产大国,2021年国内电解液出货量占全球电解液出货量的比例达82.84%。近年来全球电 解液出货量持续提升,从 2015 年的 11.08 万吨增长至 2021 年的 61.2 万 吨,年均复合增长率达 32.95%。
新能源汽车行业持续高景气,有望带动电解液需求持续增长。2021 年全球新能源汽车销量为 644.20 万辆,同比增长 107.45%;2022 年上半 年销量为 415.22 万辆,同比增长 63.44%。2021 年国内新能源汽车销量 为 352.10 万辆,同比增长 157.57%;2022 年 1-7 月销量为 319.4 万辆, 同比增长 216.10%。
新能源汽车销量快速增长带动动力电池出货量大幅 提升,进而带动电解液需求量大幅增长。2021 年全球动力电池出货量为 371GWh,同比增长 134.7%,其中 2021 年我国动力电池出货量为 220GWh,同比增长 175%。
在“碳中和”背景下,国内外纷纷出台相关 政策助力新能源汽车行业发展。此外,伴随新能源汽车渗透率的逐步提 升,其市场认可度也逐渐提高。在政策与市场的双向驱动下,新能源汽 车行业景气度有望延续,我们预计 2025 年全球动力电池对电解液需求量 约为 155 万吨。
此外,锂电池储能有望贡献电解液第二大需求增量。锂电池储能属 于电化学储能,具有能量密度大、维护成本低、转换效率高等优点,其 应用前景较为广阔。
国家发改委和国家能源局于 2021 年 7 月发布《关于 加快推动新型储能发展的指导意见》,指出“十四五”时期加快发展新 型储能,到 2025 年新型储能的装机规模达 30GW 以上。
2021 年我国储 能锂电池出货量为 48GWh,同比增长 2.6 倍。未来随着储能锂电装机规 模的持续提升,有望带动电解液需求持续增长。我们预计 2025 年中国储 能锂电池对电解液的需求量约为 18 万吨,较 2021 年的 4.8 万吨增长 2.75 倍。
下游需求高景气下,电解液供需格局有望改善。一方面,我国电解 液行业集中度较高,2022 年 CR5 占比达 51.69%。其中产能排名前三的 分别为天赐材料、新宙邦、江苏国泰,占比分别为 22.57%、8.41%、7.93%。
目前国内电解液龙头企业与下游头部客户绑定较深,未来行业集中度有 望进一步提升。另一方面,新能源汽车行业持续高景气,叠加电化学储 能装机规模持续上行,带动电解液需求进入快速增长阶段。
截至 2022 年 9 月 16 日,国内电解液工厂总库存为 940 吨,较 2022 年 5 月初下降 1545 吨,降幅为 62.2%,目前处于历史中低位水平。目前国内电解液计 划产能较多,2022 年国内计划净增电解液产能为 52.05 万吨,2023 年国 内计划净增电解液产能为 258.25 万吨。
但受疫情影响以及产能爬坡需要 一定的时间,短期内新增电解液产能或将不及预期。长期随着电解液产 能的逐步释放,将为电解液产量持续增长提供动力,有望迎合其需求的 不断增长,促使电解液价格维持合理水平。
来源:东亚前海证券
// 锂电池电解液报告内容 //
1.电解液:锂电池之“血液”
1.1.作用:离子传输载体、具备五大特性
作为锂离子传输的载体,电解液是锂电池的四大组成部分之一。锂电 池的四大组成材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。其中电解液 是令锂离子在正极与负极之间移动的载体,是影响锂离子电池性能的关键 因素之一。在锂电池的成本构成中,正极材料成本占比最高,一般大于 40%;其次是隔膜,成本占比在 20%-30%;负极成本占比一般小于 15%;电解液 成本一般占锂电池总成本的 10%-15%。
作为锂电池的“血液”,电解液应具备五大基本特性。锂电池电解液 应具备良好的化学稳定性、宽电位范围、良好的导电性能、良好的热稳定 性以及对环境友好。根据中国电池网数据,良好的化学稳定性是指电解液 不会与正极、负极、隔膜、粘结剂等材料发生化学反应;宽电位范围是指 电解液需要有 0-5V 的电化学稳定窗口;电解液的导电性能一般需要达到 10 -3~2×10 -3S/cm,确保其介电常数高、粘度低、离子迁移阻力小等;电解 液的使用温度范围一般在-40℃~70℃;此外,电解液最好可以生物降解,不 会污染环境。
按照溶剂物理性质的不同,电解液可划分为液体电解液和固体电解液。液体电解液主要应用于圆柱及方型锂电池中,固体电解液主要应用于软包 电池上。根据航盛锂能官网,固体电解液为新型电解液,成本高于液体电 解液,目前应用最广泛的电解液为液体电解液。根据液体属性的不同,液 体电解液又可划分为有机溶剂电解液和无机溶剂电解液,其中有机溶剂电 解液使用较为广泛。以下我们以有机溶剂电解液为主要讨论对象。
1.2.组成:锂盐为核、溶剂为体
电解液主要组成成分包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂。锂盐、高 纯度有机溶剂、添加剂等原料在一定条件下按照一定比例配置制成电解液。目前常用的锂盐为六氟磷酸锂,常用的有机溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯,常用的添加剂包括成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂和多功能添加剂等。其中有机溶剂是电解液的主体部分,其性能与溶剂性能关 系密切,根据 OFweek 数据,电解液对有机溶剂纯度的要求在 99.9%以上。锂盐主要用于提供锂离子,确保电池在充放电过程中有足够的锂离子。添 加剂种类较多,采用添加剂的种类主要由电池的用途和性能来决定。
锂盐成本占电解液总成本的比例最高。在电解液成本构成中,2021 年 锂盐成本占电解液总成本的比例最大,为 45%,对电解液价格影响较大, 溶剂和添加剂成本占比分别为 25%和 20%。从质量占比来看,根据华经产 业研究院数据,有机溶剂质量占电解液质量约 80%;其次是锂盐,占比约 为 10%-15%;添加剂占比约为 5%-10%。
1.2.1.锂盐:LiPF6占据主导地位,LiFSI 入局企业增多
目前常用的锂盐为六氟磷酸锂,生产工艺以氟化氢溶剂法为主。六氟磷酸锂是目前的主流锂盐。相较于其他锂盐,六氟磷酸锂具有较高的电导率、良好的离子迁移数、较强的电化学稳定性以及耐氧化性,还可在碳负极上形成适当的 SEI 膜以及可有效钝化正极铝箔。六氟磷酸锂的生产工艺主要有气-固反应法、氢氟酸溶剂法、有机溶剂法、离子交换法等,其中氟化氢溶剂法具有反应迅速、转化率高、适合大规模生产等优点,成为目前六氟磷酸锂的主流生产工艺。