競(jìng)爭(zhēng)激烈、利潤(rùn)見(jiàn)底、新型電池的沖擊將對(duì)我國(guó)電解液發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)

競(jìng)爭(zhēng)激烈、利潤(rùn)見(jiàn)底、新型電池的沖擊將對(duì)我國(guó)電解液發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)

電解液：“躺贏”時(shí)代已過(guò)

　　閱讀提示

　　隨著“雙碳”目標(biāo)提出和推進(jìn)，新能源汽車(chē)的研發(fā)應(yīng)用成為各國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。電解液作為生產(chǎn)鋰離子電池的重要組成部分，對(duì)鋰離子電池能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性等性能指標(biāo)有較為直接的影響。近年來(lái)，隨著全球范圍內(nèi)汽車(chē)電動(dòng)化的深度推進(jìn)及儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速興起，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)已步入行業(yè)發(fā)展的“快車(chē)道”，并帶動(dòng)電解液需求快速增長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)電解液市場(chǎng)呈現(xiàn)薄利潤(rùn)、強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)等特征，同時(shí)，隨著固態(tài)電池、鈉離子電池等新型電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，傳統(tǒng)電解液生產(chǎn)商將面臨技術(shù)革新帶來(lái)的成本、產(chǎn)品等挑戰(zhàn)。

　　我國(guó)成為全球最大的電解液生產(chǎn)基地

　　當(dāng)前，在全球新能源革命的浪潮下，新能源汽車(chē)作為各國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑，步入快速發(fā)展階段。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，2023年，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)1465.3萬(wàn)輛，其中我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量逾900萬(wàn)輛。同時(shí)，在能源轉(zhuǎn)型及“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，全球電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展進(jìn)程加快，包括電力系統(tǒng)儲(chǔ)能、基站儲(chǔ)能和家庭儲(chǔ)能在內(nèi)的眾多應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)能電池的需求也逐步增加。

　　電解液作為鋰離子電池重要的組成部分，其主要作用是提供鋰離子在電池正負(fù)極間的傳輸環(huán)境，為鋰離子電池獲得高電壓、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高能量密度提供重要保障。相較正極材料、負(fù)極材料等其他組成，電解液在電池材料領(lǐng)域占比較低。一般來(lái)說(shuō)，電解液約占電池材料成本的10%左右。

　　從性能上看，電解液需要具備高離子電導(dǎo)率、較寬的電化學(xué)窗口、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)秀理化性質(zhì)，以保障鋰離子在正負(fù)極間的高效傳輸及電池充放電循環(huán)的安全穩(wěn)定性。電解液主要由溶質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑三大部分按一定配比制成。其中，溶質(zhì)鋰鹽是電解液生產(chǎn)環(huán)節(jié)中成本最高的部分，約占電解液整體成本的50%以上；有機(jī)溶劑添加量最大，約占電解液成本的30%左右；添加劑約占電解液成本的10%左右；其他則為制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年，我國(guó)電解液出貨量在全球占比高達(dá)86%，是全球最大的電解液生產(chǎn)基地。

　　○溶質(zhì)鋰鹽

　　電解液中的溶質(zhì)主要選用含鋰化合物，用來(lái)保證電池在充放電過(guò)程中有足夠的鋰離子遷移。溶質(zhì)鋰鹽的性質(zhì)決定了電解液的電化學(xué)性能，是對(duì)鋰離子電池特性影響較大的成分。電解液中的鋰鹽需要具備較高的離子遷移率、熱/化學(xué)穩(wěn)定性、溶解性、抗氧化/還原性等能力。市場(chǎng)上常見(jiàn)的電解液鋰鹽主要包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰及一些新型鋰鹽等。電解液溶質(zhì)可以選取單一或者多種鋰鹽的混合物，實(shí)現(xiàn)對(duì)電解液的工作溫度、電壓窗口、比能量等理化性能的動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而適配下游應(yīng)用領(lǐng)域的差異化性能需求。

　　目前，綜合考慮溶質(zhì)鋰鹽電化學(xué)穩(wěn)定性及電池制造成本等因素的平衡，六氟磷酸鋰是最成熟的商用鋰鹽，具有良好的離子電導(dǎo)率、較高的電化學(xué)可靠性、合適的工作溫度范圍，以及產(chǎn)業(yè)化成熟帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)，但其熱穩(wěn)定性較差、存在易水解等問(wèn)題。因此，一些具有更高熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性的新型鋰鹽，如雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲磺酰亞胺鋰等材料開(kāi)始應(yīng)用于部分中高端電解液。然而，這些新型鋰鹽仍處于商業(yè)化初期，其生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，良品率處于較低水平，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本較高，目前主要作為電解液的添加劑使用。

　　由于六氟磷酸鋰生產(chǎn)的技術(shù)壁壘較高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不多，市場(chǎng)集中度高。

　　○有機(jī)溶劑

　　有機(jī)溶劑是電解液產(chǎn)品中用量最大的成分，占電解液產(chǎn)品質(zhì)量的80%以上。有機(jī)溶劑主要用于溶解鋰鹽，并為鋰離子提供傳輸?shù)沫h(huán)境；需要具備較高的介電常數(shù)、低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、較好的化學(xué)穩(wěn)定性及低黏度等特征。常見(jiàn)的電解液有機(jī)溶劑包括碳酸酯類(lèi)、醚類(lèi)及新型氟化溶劑等。目前市場(chǎng)上95%以上商業(yè)化使用的溶劑以有機(jī)碳酸酯類(lèi)溶劑為主。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，碳酸酯類(lèi)溶劑可進(jìn)一步分為環(huán)狀碳酸酯（碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等）與鏈狀碳酸酯（碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等）。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)狀碳酸酯溶劑具有較高的介電常數(shù)、離子電導(dǎo)率，但黏度較大；鏈狀碳酸酯溶劑黏度小，介電常數(shù)也較低。同時(shí)，不同電解液的物化性質(zhì)不同，與正負(fù)極材料的相容性也有一定差異。因此，目前商業(yè)化的電解液一般使用幾種碳酸酯溶劑混合體系。其中，使用量最大的溶劑為碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯這四種，其需求總量占電解液有機(jī)溶劑需求總量的93%以上。

　　電解液生產(chǎn)對(duì)水分、雜質(zhì)含量十分敏感，因此對(duì)有機(jī)溶劑純度要求較高，普遍要求電池級(jí)有機(jī)溶劑純度達(dá)到99.99%。同時(shí)，后續(xù)提純工藝難度較大，我國(guó)可以進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)電池級(jí)有機(jī)溶劑企業(yè)屈指可數(shù)，市場(chǎng)呈現(xiàn)高集中度競(jìng)爭(zhēng)格局。

　　○添加劑

　　添加劑少量用于電解液，是提升電解液整體離子電導(dǎo)率、阻燃性能、倍率性能、過(guò)充安全性等性能的功能化產(chǎn)品。根據(jù)作用機(jī)理的不同，電解液添加劑主要分為成膜添加劑、阻燃添加劑、高低溫添加劑、過(guò)充電保護(hù)添加劑等。其中，以成膜添加劑的使用最為常見(jiàn)。

　　成膜添加劑可以促使電池循環(huán)中電極表面形成致密穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜，盡量減少鋰離子電池首圈不可逆容量損失，防止電極材料與電解液進(jìn)一步反應(yīng)引發(fā)的不穩(wěn)定性，進(jìn)而提升鋰離子電池的倍率及循環(huán)穩(wěn)定性等性能。目前商業(yè)化常見(jiàn)的成膜添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、碳酸乙烯亞乙烯酯、硫酸乙烯酯等。

　　阻燃添加劑可以提高電解液的著火點(diǎn)，拓寬鋰離子電池工作的溫度區(qū)間。常見(jiàn)的阻燃添加劑包括磷酸三甲酯、甲基磷酸二甲酯、亞磷酸三苯基酯等。

　　過(guò)充保護(hù)添加劑是一類(lèi)高氧化還原電位類(lèi)化合物，為鋰離子電池提供過(guò)沖保護(hù)。常見(jiàn)的過(guò)充保護(hù)添加劑包括聯(lián)苯、環(huán)己基苯、二茂鐵等。

　　電解液添加劑在電解液產(chǎn)業(yè)鏈中屬于高附加值產(chǎn)品。比如碳酸亞乙烯酯由于自聚合性較高，在連續(xù)生產(chǎn)中純度難以達(dá)到電池級(jí)的要求，市場(chǎng)供應(yīng)一度十分緊張。2021年，國(guó)內(nèi)碳酸亞乙烯酯市場(chǎng)價(jià)格從15萬(wàn)元/噸一路暴漲至50萬(wàn)元/噸，后期隨著國(guó)內(nèi)新增產(chǎn)量釋放，價(jià)格逐漸回歸理性區(qū)間。

　　國(guó)內(nèi)電解液市場(chǎng)集中度較高、盈利能力不足

　　擴(kuò)能潮疊加下游高庫(kù)存，我國(guó)電解液利潤(rùn)基本觸底。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速興起，刺激鋰離子電池市場(chǎng)迅速擴(kuò)張。電解液作為鋰離子電池關(guān)鍵材料，需求隨之出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，價(jià)格也跟隨原料碳酸鋰價(jià)格一路“水漲船高”。以磷酸鐵鋰體系電解液為例，價(jià)格從2021年初的4萬(wàn)元/噸一度飆升至2022年初的12萬(wàn)元/噸。

　　眾多產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)紛紛布局，我國(guó)電解液市場(chǎng)步入高速擴(kuò)產(chǎn)階段。企業(yè)加速產(chǎn)能布局一方面是看好新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能等下游鋰電池需求端的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展；另一方面是由于電解液在電池材料各環(huán)節(jié)中介入門(mén)檻相對(duì)較低。從鋰離子電池各環(huán)節(jié)看，電解液環(huán)節(jié)每?jī)|瓦時(shí)電池對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能投資成本僅需200萬(wàn)元左右，是正極材料投資成本的1/50。同時(shí)，電解液生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、建設(shè)周期短，是企業(yè)介入鋰離子電池業(yè)務(wù)的有效抓手。

　　2022年下半年以來(lái)，此輪“高歌猛進(jìn)”的擴(kuò)能潮引發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)剩等風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)始顯現(xiàn)。一是下游鋰離子電池企業(yè)過(guò)度生產(chǎn)導(dǎo)致庫(kù)存高位，突如其來(lái)的去庫(kù)存周期疊加疫情消費(fèi)不振，使電解液需求不及預(yù)期；二是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的激進(jìn)擴(kuò)能導(dǎo)致上游以碳酸鋰為代表的關(guān)鍵原材料價(jià)格出現(xiàn)“腰斬”。電解液價(jià)格由于缺乏成本端及需求端的強(qiáng)勢(shì)支撐一路暴跌，至今仍未止跌。截至去年底，我國(guó)磷酸鐵鋰體系電解液均價(jià)已跌為2萬(wàn)~2.2萬(wàn)元/噸，行業(yè)盈利水平逐漸見(jiàn)底。

　　寡頭效應(yīng)明顯，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇、電解液產(chǎn)業(yè)鏈渠道利潤(rùn)大幅壓縮的背景下，原料自供率高、產(chǎn)品性能突出、客戶(hù)優(yōu)勢(shì)明顯的企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中將更具優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)電解液市場(chǎng)集中度較高，龍頭企業(yè)占市場(chǎng)絕大部分份額。

　　為應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，降本增效成為頭部企業(yè)打贏生存之戰(zhàn)的關(guān)鍵。一是通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈的延伸補(bǔ)足，降低原料成本。比如比亞迪從下游整車(chē)業(yè)務(wù)逐漸向鋰離子電池，乃至上游電解液等關(guān)鍵原材料縱向布局。截至2023年底，比亞迪電解液出貨量已排名全國(guó)第二。二是與下游客戶(hù)深度綁定。一般來(lái)說(shuō)，溶質(zhì)鋰鹽、添加劑，以及電解液整體的配方是決定電解液性能的核心所在。同時(shí)，電池下游應(yīng)用領(lǐng)域需求差異化導(dǎo)致電解液配方個(gè)性化明顯，電解液生產(chǎn)企業(yè)往往通過(guò)定制化產(chǎn)品與下游電池生產(chǎn)商進(jìn)行深度綁定。頭部企業(yè)多是與下游生產(chǎn)商簽訂長(zhǎng)期訂單。這些長(zhǎng)期訂單一般具有針對(duì)成本波動(dòng)的調(diào)控手段，可以抵御部分原材料價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，保證電解液生產(chǎn)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)的利潤(rùn)。

　　新型電池將對(duì)傳統(tǒng)電解液市場(chǎng)形成沖擊

　　性能需求倒逼材料體系升級(jí)。在產(chǎn)能投放加快、利潤(rùn)大幅縮減的背景下，電解液行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，未來(lái)電解液企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注制造成本、產(chǎn)品性能、技術(shù)創(chuàng)新等因素。尤其近幾年，我國(guó)新能源汽車(chē)高端化趨勢(shì)日益明顯。當(dāng)前高壓快充性能已逐漸成為我國(guó)高端電動(dòng)車(chē)標(biāo)配，比亞迪、蔚來(lái)、理想、小鵬等多家新能源汽車(chē)企業(yè)均推出了800伏高壓快充車(chē)型，在B級(jí)及以上車(chē)型滲透率已超10%。這部分高端車(chē)型滲透率的提升有助于推動(dòng)鋰離子電池繼續(xù)朝著高電壓、高鎳化發(fā)展。相應(yīng)地，高性能的電池體系對(duì)電解液的安全性、兼容性也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電解液在高電壓場(chǎng)景下的熱穩(wěn)定性不佳，因此高鎳化的鋰離子電池對(duì)熱失控風(fēng)險(xiǎn)明顯高于普通三元電池。未來(lái)，隨著高鎳三元、硅碳負(fù)極等新型電池體系加速產(chǎn)業(yè)化，亟待開(kāi)發(fā)高耐壓、阻燃、高熱穩(wěn)定性的電解液，以匹配不斷升級(jí)的電池，繼而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池整體電化學(xué)性能的提升。

　　目前，電解液生產(chǎn)商常用的策略是通過(guò)添加熱穩(wěn)定性高的新型鋰鹽、抗氧化性強(qiáng)溶劑、具有阻燃和促進(jìn)成膜等功能性添加劑或調(diào)整電解液配方（溶質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑的配比）等方法，使電解液具有更高的電導(dǎo)率、高低溫穩(wěn)定性及更寬的工作溫度窗口，以適應(yīng)具有更高能量密度的鋰離子電池。

　　新型電池沖擊傳統(tǒng)電解液市場(chǎng)。從電池發(fā)展歷程來(lái)看，電池體系的升級(jí)主要受政策、市場(chǎng)需求等影響不斷迭代。比如負(fù)極從傳統(tǒng)的石墨負(fù)極升級(jí)為具有更高比容量的硅碳負(fù)極，正極也逐漸朝著高鎳方向發(fā)展。當(dāng)前，為突破傳統(tǒng)電池能量密度的極限、降低電池使用成本、提升電池體系使用安全性，以固態(tài)電池、鈉離子電池為代表的一系列新型電池應(yīng)運(yùn)而生。

　　固態(tài)電池不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)電解液固態(tài)化，而是采用新型固態(tài)電解質(zhì)，包括聚氧化乙烯等聚合物電解質(zhì)、石榴石型等氧化物電解質(zhì)及硫化物電解質(zhì)。相比傳統(tǒng)電解液，這類(lèi)固態(tài)電解質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐高壓，具有更高的安全性。因此，可以搭配具有更高比容量的正負(fù)極材料，實(shí)現(xiàn)更高能量密度。目前，固態(tài)電池仍處于商業(yè)化起步階段，其電導(dǎo)率低、界面接觸不良、制造成本高等問(wèn)題亟待解決。另外，鈉離子電池原料金屬資源豐富、成本低，很好地解決了鋰離子電池資源不足的問(wèn)題。

　　未來(lái)，鈉離子電池在大型儲(chǔ)能、小動(dòng)力等領(lǐng)域?qū)Π踩?、成本比較敏感的場(chǎng)景更具替代性?xún)?yōu)勢(shì)。鈉離子電池中電解液所用溶質(zhì)為鈉鹽，溶劑一般為碳酸酯類(lèi)或醚類(lèi)溶劑。

　　這些新型電池隨著性能、成本等指標(biāo)的提升，在動(dòng)力、儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用占比預(yù)計(jì)將逐步提升，對(duì)于傳統(tǒng)電解液市場(chǎng)將形成沖擊。

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)石化報(bào)

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