电解液结构组成、添加剂种类及供应情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/12/29 14:38

电解液由溶质、溶剂和添加剂构成。

电解液是锂离子电池的四大组成之一。电解液是实现锂离子在正负极迁移的媒介,对电 池容量、工作温度、循环效率及安全性都有重要影响,电解液一般具备电导率高、化学 稳定性好、温度使用范围宽的特点,且易形成稳定的 SEI 膜。目前电解液主要由锂盐 (溶质)、溶剂、添加剂三部分组成,据中国物理与化学电源协会,按质量构成,溶剂占 比约 85%、锂盐占约 12%、添加剂占比约 3%;按成本构成,常态下溶剂占比约 30%、 锂盐占比约 50%、添加剂占比约 20%。

锂电池需求旺盛,全球电解液出货量大幅增长。据 EVtank 数据,由于锂电池需求旺盛, 2022 年全球电解液出货量达 104.3 万吨,同比增长 85.26%,其中国内电解液出货量达 89.1 万吨,同比增长 75.74%。国内电解液全球占比增至 85.4%,较 2021 年进一步提升 2.6 pcts,国内锂电产业链的优势持续扩大,另外国内电解液厂家仍在持续扩产,供应占 比或进一步提升。

电解液添加剂种类繁多,能够有效改善锂电池性能。电解液添加剂能够定向改善锂电池 电导率、阻燃性能、过充保护、倍率性能等多个方面性能,虽然添加剂仅占电解液质量 的 3%左右,但由于不同种类的添加剂性能不同,在电解液的差异化竞争中发挥着重大作 用。根据添加剂的作用原理,可分为成膜添加剂、高压添加剂、阻燃添加剂、过充电保 护添加剂、高低温性能改良添加剂、除酸除水添加剂等,不同种类的添加剂在不同方面 改善锂电池性能。

VC 和 FEC 是添加剂主流,新型添加剂应用逐步增多。目前常用的电解液添加剂主要有 碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、 丙烷磺酸内酯(PS)等。其中,VC 和 FEC 合计占添加剂市场的份额 65%,应用占比最高。同时随着锂电池持续发展,电解液 定制化配方越来越多,单一 VC 添加剂难以满足需求变化,新型添加剂如 DTD、LiFSI (目前以添加剂为主)、LIDFP、LIDFOB 等应用增多。

不同添加剂在不同锂电池中功能和添加比例不同。VC 和 FEC 是目前锂电池的核心添加 剂,均有助于石墨负极 SEI 膜的生成。VC 在锂电池中添加比例为 2%-7%,一般和 1,3-PS 搭配使用,其中三元电池中添加比例为 1%-2%,动力磷酸铁锂电池添加比例为 3%- 5%,储能磷酸铁锂电池由于低倍率长循环要求 VC 添加比例高达 4%-6%。FEC 主要应 用于高压 3C 电池和三元锂电池,添加比例在 5%-9%,尤其适用于硅基负极,在磷酸铁 锂电池中几乎不添加。DTD 则主要用于三元锂电池中,添加比例为 0.5-3%。LiFSI 由于 价格较高目前仍以添加剂为主,在普通三元电池中添加比例为 1%-2%,高电压或高镍三 元中添加比例为 5-7%。

电解液添加剂出货大幅增加,国内厂家供应占比超九成。据 EVtank 数据,2021 年全球 电解液添加剂出货量为 3.48 万吨,同比增长 85%,其中国内电解液添加剂出货量为 3.26 万吨,同比增长 76.22%。国内电解液添加剂全球占比维持在 93%,国内锂电产业 链的成本优势持续扩大,未来 3-5 年供应占比将继续维持在 90%以上。

VC 和 FEC 行业集中度较高,华盛锂电居行业第二。从全球看,电解液添加剂产量主要 集中在中国,日本三菱、宇部、三井、和光纯药、中央硝子、韩国天宝等海外企业基本 只生产新型添加剂,VC、FEC 和 PS 等常规添加剂基本不生产。2020 年,国内添加剂 VC 和 FEC 市场 CR3 分别是 58%和 80%,2022 年国内添加剂 VC 和 FEC 市场 CR3 变 为 70%和 75%,VC 集中度大幅增加,FEC 竞争略有加剧,其中山东亘元大幅扩产, 2022 年成为国内添加剂第一,VC 和 FEC 国内占比分别为 43%和 35%,华盛锂电 IPO 募投项目延后至 2023 年投产,公司 2022 年 VC 和 FEC 国内份额占比降至 15%和 23%, 退居国内第二。

VC 和 FEC 规划产能较多,新进入者投产难度加大。21 年由于环保督察及锂电池电解液 需求暴增,VC 及 FEC 价格一度突破 60 万元/吨,传统添加剂企业、头部电解液企业及 新进入者纷纷新建产能,其中华盛锂电 IPO 规划 6000 吨 VC 及 3000 吨 FEC,天赐材 料 21 年规划 2 万吨 VC 产能预计于今年投产,江苏瀚康(新宙邦子公司)规划 1 万 吨 VC 及 0.8 万吨 FEC,荣成青木被山东亘元收购后与宁德时代合资规划 4 万吨 VC 和 2 万 吨 FEC 产能,苏州华一成功 IPO,规划 VC 和 FEC 各 1 万吨,预计将于 2024 年投产。 据各公司公告统计,到 2026 年,国内 VC 和 FEC 规划总产能分别为 15.93 万吨/7.15 万 吨,考虑部分新进入者缺乏相应技术和客户,按期投产难度较大。

VC 及 FEC 市场空间广阔,铁锂占比提升进一步提升 VC 需求。随着新能源汽车渗透率 持续提高和储能市场的快速发展,全球锂电池需求将维持高速增长,预计 2026 年三元电 池/磷酸铁锂/钴酸锂电池需求分别为 1115.39GWh/968.80GWh/120.24GWh,由于 VC 在 磷酸铁锂电池中添加比例远高于三元,随着磷酸铁锂电池在动力市场占比提升,叠加储 能市场磷酸铁锂电池大幅增长,需求增速较三元更高,带动 VC 需求大幅增加。预计 2026 年全球 VC 需求为 9.36 万吨,22-26 年 CAGR 为 41.1%;FEC 需求量或将达到 3.91 万吨,22-26 年 CAGR 为 32.94%。考虑 VC 和 FEC 合理均价为 10 万元/吨和 11 万 元/吨,预计 2026 年全球 VC 和 FEC 市场规模为 136.7 亿元。

行业供给趋于过剩,成本控制佳、客户优势突出的企业将胜出。23 年起 VC 和 FEC 新建 产能开始大规模投放,我们预计 2023 年至 2026 年 VC 和 FEC 或维持过剩状态,其中 FEC 过剩幅度相对较小,但考虑新进入者项目需要更长的产能爬坡时间及客户开拓周期, 且随着产品价格下降,高成本产能开工率将处于低位,成本控制佳、客户优势突出的龙 头企业将胜出。

VC 和 FEC 价格大幅下跌至历史最低,大部分企业已处于亏损状态。从 VC 和 FEC 价格周期来看,2014-2020 年为价格下行周期,VC 从 2014 年 23 万元/吨下降至 2020 年 14 万元/吨,FEC 从 2014 年 13 万元/吨下降至 2020 年 9 万元/吨。从 2020 年四季度开始, 由于锂电池终端需求提升以及添加剂应用比例增加,VC、FEC 供应趋紧,叠加 VC 扩产 受环保以及安全要求限制难度较大,导致 VC、FEC 价格大幅上涨,VC 现货价一度突破 60 万元/吨。随着新增产能释放及下游需求增速放缓,截至 2023 年 5 月 30 日,VC 价格 下跌至 6.45 万元/吨,FEC 价格下跌至 6.95 万元/吨,已是历史新低,考虑龙头华盛锂电 21 年 VC 成本为 6.5 万元/吨,目前价格下大部分企业已处于亏损状态,预计进一步下跌 空间有限,随着高成本产能出清及需求增长有望恢复至合理水平。