電解液添加劑行業(yè)動力市場擴(kuò)張分析

電解液添加劑行業(yè)動力市場擴(kuò)張分析電解液添加劑行業(yè)動力市場擴(kuò)張隨著各個(gè)國家的碳排放政策逐漸嚴(yán)格，未來汽車市場電動化的趨勢不斷加強(qiáng)。根據(jù)EVVolumes統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全球新能源汽車?yán)塾?jì)銷量達(dá)675萬輛，較2020年增長108%，其中純電動汽車占比71%。國內(nèi)新能源汽車市場的產(chǎn)銷量增長尤為迅速，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會《2021年汽車工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》數(shù)據(jù)顯示，2021年我國新能源汽車?yán)塾?jì)銷量達(dá)到352．1萬輛，同比增長157．5%，占全年汽車銷量的13．5%，預(yù)計(jì)未來五年我國新能源汽車產(chǎn)銷增速將保持在50%以上，到2025年，我國新能源車銷量占比將達(dá)到20%-30%。受益于新能源汽車市場的快速發(fā)展，將帶動上游鋰電池原材料行業(yè)的市場需求，形成廣闊的未來市場空間。分析六氟磷酸鋰：行業(yè)競爭加劇，龍頭憑借成本優(yōu)勢加速提升市占率六氟磷酸鋰是目前最廣泛使用鋰鹽，在電解液成本占比達(dá)52．2%。鋰離子電池由于較高能量密度、循環(huán)壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在新能源汽車，電動車，消費(fèi)電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。電解液是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵成分之一，其組成成分包括溶質(zhì)、溶劑與添加劑。六氟磷酸鋰因在電解液中易于解離，高離子導(dǎo)電率，合成工藝較簡單等優(yōu)勢為目前電解液最廣泛使用溶質(zhì)，在電解液成本中占比約52．2%，對提升電解液性能至關(guān)重要。六氟磷酸鋰大批量生產(chǎn)主要采用HF溶劑法。六氟磷酸鋰對水十分敏感，在潮濕的空氣中會分解，導(dǎo)致產(chǎn)品純度下降，所以該產(chǎn)品通常在惰性氣氛下制備，同時(shí)由于反應(yīng)原料具有強(qiáng)腐蝕性，生產(chǎn)過程中對設(shè)備要求較高，一般為襯四氟管道或襯四氟反應(yīng)釜。六氟磷酸鋰現(xiàn)有的合成工藝主要有氣–固反應(yīng)法、HF溶劑法、絡(luò)合物法和離子交換法等。其中氣-固反應(yīng)法可制備高純六氟磷酸鋰，但因反應(yīng)條件較為苛刻等因素不易于量產(chǎn)，絡(luò)合物法和離子交換法降低了反應(yīng)過程的腐蝕性，但因雜質(zhì)或水分難以去除而不適合工業(yè)化生產(chǎn)。HF溶劑法由于工藝簡單、生產(chǎn)產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)目前應(yīng)用于六氟磷酸鋰大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中，但是該工藝同樣存在著對設(shè)備要求高、反應(yīng)過程較危險(xiǎn)等缺點(diǎn)，需要進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。下游新能源汽車市場需求疊加國內(nèi)疫情反復(fù)雙重影響下，六氟磷酸鋰價(jià)格近年來出現(xiàn)較大波動。2021年六氟磷酸鋰價(jià)格飛速上漲，最高達(dá)56．5萬元/噸，為同年價(jià)格最低點(diǎn)的5．1倍。從需求端看，主要受新能源汽車補(bǔ)貼等政策刺激，下游新能源汽車需求旺盛，帶動六氟磷酸鋰迎來需求高峰。從供給端看，2021年六氟磷酸鋰總產(chǎn)能同比上漲72．19%，但由于六氟磷酸鋰投產(chǎn)周期至少1．5年，疊加國內(nèi)疫情反復(fù)工廠開工受制，部分廠家產(chǎn)能未能充分釋放，供需錯配局面使得短期內(nèi)六氟磷酸鋰價(jià)格飆升，行業(yè)毛利大幅上漲，最高可達(dá)56．64%。2022年上半年新能源汽車行業(yè)略顯疲軟，六氟磷酸鋰需求不及預(yù)期，同時(shí)國內(nèi)廠商六氟磷酸鋰產(chǎn)能逐步釋放，供給增加，供需趨于平衡，六氟磷酸鋰價(jià)格逐步回歸。目前來看下游市場受新一輪政策刺激需求回升，六氟磷酸鋰需求出現(xiàn)新一輪增長，六氟磷酸鋰價(jià)格觸底反彈。結(jié)合國內(nèi)疫情防控不確定性以及政策等因素，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間下游新能源汽車市場會處于持續(xù)震蕩局面，同時(shí)帶動六氟磷酸鋰價(jià)格持續(xù)震蕩，但長期來看國內(nèi)六氟磷酸鋰產(chǎn)能逐步釋放將賦予產(chǎn)品供給端彈性，供需匹配促使六氟磷酸鋰價(jià)格趨于穩(wěn)定。六氟磷酸鋰上游原材料碳酸鋰價(jià)格持續(xù)上漲，壓縮行業(yè)毛利水平。目前市場上六氟磷酸鋰產(chǎn)品形態(tài)主要以多氟多制備的晶體和以天賜材料制備的液態(tài)為主。工業(yè)級碳酸鋰為制備六氟磷酸鋰的重要原材料之一，在晶態(tài)六氟磷酸鋰成本和液態(tài)六氟磷酸鋰成本中分別占比86．7%和77．7%，是影響六氟磷酸鋰成本的主要原材料。2021年以來，氫氟酸，三氯化磷等原材料價(jià)格保持較平穩(wěn)水平，而工業(yè)級碳酸鋰價(jià)格持續(xù)飆升，最高可達(dá)49．5萬元/噸。2021年下半年，原材料價(jià)格增速高于六氟磷酸鋰價(jià)格增速從而擠壓行業(yè)利潤，行業(yè)毛利持續(xù)下跌。2022年六氟磷酸鋰價(jià)格大幅下跌疊加原材料碳酸鋰價(jià)格仍居于高位，六氟磷酸鋰行業(yè)毛利水平斷崖式下跌，最低可達(dá)7．40%。原材料碳酸鋰主要從鋰礦或含鋰鹵水中提取，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。工業(yè)級碳酸鋰是能夠自由流動的無味白色粉末，可以保證重量百分比純度達(dá)到99．0%，粒度相對較小，水溶解性很低，常以無水形式存在。工業(yè)級碳酸鋰主要從鋰礦中提取或從鹽湖鹵水中提取含鋰的碳酸鹽再進(jìn)行加工制得，下游產(chǎn)品可應(yīng)用于電池材料、玻璃、熔塊和其他陶瓷的制造以及各類特種領(lǐng)域。六氟磷酸鋰行業(yè)集中度高，未來強(qiáng)者恒強(qiáng)。六氟磷酸鋰行業(yè)進(jìn)入壁壘主要在于三個(gè)方面。第一為技術(shù)壁壘，六氟磷酸鋰生產(chǎn)條件苛刻，對原材料氟化鋰和氫氟酸的純度要求極高，生產(chǎn)過程容易爆炸或產(chǎn)生劇毒物質(zhì)，屬于典型的高科技、高危生產(chǎn)環(huán)境、高難生產(chǎn)的三高技術(shù)產(chǎn)品，技術(shù)薄弱的企業(yè)難以生產(chǎn)。第二是投資壁壘，六氟磷酸鋰前期投資金額較高、擴(kuò)產(chǎn)周期長，環(huán)境安全審批時(shí)間長，形成有效產(chǎn)能大概需要1．5-2年，因此投資回報(bào)周期長，非有較高資金底蘊(yùn)的企業(yè)難以進(jìn)入。第三是客戶壁壘，六氟磷酸鋰行業(yè)上下游聯(lián)系緊密，產(chǎn)能供給集中度高，天賜材料、多氟多、天際股份三家企業(yè)市占比達(dá)50%以上，行業(yè)龍頭企業(yè)簽訂長單提前鎖定市場大部分六氟磷酸鋰產(chǎn)品需求，小企業(yè)或新入企業(yè)競爭力較弱。結(jié)合行業(yè)進(jìn)入壁壘以及龍頭企業(yè)優(yōu)勢，預(yù)計(jì)六氟磷酸鋰行業(yè)未來行業(yè)集中度會進(jìn)一步上升，六氟磷酸鋰行業(yè)紅利將主要被幾大龍頭企業(yè)瓜分。行業(yè)龍頭企業(yè)把握六氟磷酸鋰制備技術(shù)專利，生產(chǎn)技術(shù)與研發(fā)優(yōu)勢突出。六氟磷酸鋰的生產(chǎn)技術(shù)壁壘主要在于產(chǎn)品純度，作為鋰離子電池的核心材料，純度是影響其性能的關(guān)鍵指標(biāo)，至少要達(dá)到99．9%以上。提高產(chǎn)品純度的方法主要有控制原輔材料純度、采用先進(jìn)設(shè)備、控制產(chǎn)品結(jié)晶和干燥四種。天賜材料和多氟多公司六氟磷酸鋰制備原材料氫氟酸和氟化鋰皆為自主生產(chǎn)，可以有效控制原料的純度與一致性。天賜材料等公司關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備反應(yīng)釜和精餾釜都采用的是國內(nèi)先進(jìn)設(shè)備，可以有效減少雜質(zhì)和能耗。此外龍頭企業(yè)在控制六氟磷酸鋰產(chǎn)品結(jié)晶、干燥、尾氣回收等制備工藝流程中持有多項(xiàng)專利，可以生產(chǎn)高純度六氟磷酸鋰，具備行業(yè)核心技術(shù)優(yōu)勢。同時(shí)龍頭公司都具備成熟的技術(shù)團(tuán)隊(duì)、完善的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室及配套實(shí)驗(yàn)和分析儀器的設(shè)備，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)十分豐厚，研發(fā)優(yōu)勢更為突出。六氟磷酸鋰行業(yè)上下游聯(lián)系緊密，行業(yè)頭部企業(yè)簽訂長單提前鎖定收益。2021年下半年以來多氟多與比亞迪簽訂了到2025年總供應(yīng)不低于62510噸的六氟磷酸鋰產(chǎn)品訂單，與河南有色、EnchemCo．，Ltd．和孚能科技共簽訂了不低于3500噸和不低于10億人民幣的六氟磷酸鋰產(chǎn)品訂單。天際股份和永太科技分別與比亞迪和寧德時(shí)代簽訂了到2023年與2026年的六氟磷酸鋰的長單供貨協(xié)議。這種長單的綁定加深了上下游企業(yè)聯(lián)系，保證未來幾年市場六氟磷酸鋰出貨量，同時(shí)頭部企業(yè)也提前鎖定未來幾年六氟磷酸鋰行業(yè)大部分收益，即便在六氟磷酸鋰行情不穩(wěn)定時(shí)盈利能力也能得以保障。鋰離子電池電解液行業(yè)發(fā)展趨勢（一）鋰離子電池電解液行業(yè)發(fā)展趨勢1、行業(yè)從產(chǎn)能競賽到研發(fā)創(chuàng)新競賽得益于資本市場發(fā)展、政府扶持參與、生產(chǎn)制造業(yè)技術(shù)的提升、規(guī)?；a(chǎn)能力提高等因素，我國電解液行業(yè)近幾年飛速發(fā)展。目前電解液及其主要材料都基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，我國目前已成為鋰離子電池電解液最大生產(chǎn)國和應(yīng)用市場。根據(jù)《中國鋰離子電池電解液行業(yè)發(fā)展白皮書（2022年）》數(shù)據(jù)，2021年度，中國企業(yè)鋰離子電池電解液出貨量為50．7萬噸，占全球電解液出貨量的82．8%。但是未來隨著電池技術(shù)的不斷升級，行業(yè)對電解液技術(shù)的發(fā)展提出新的要求，核心技術(shù)能力將對電解液行業(yè)競爭發(fā)揮更為重要的作用。2、行業(yè)內(nèi)企業(yè)將加強(qiáng)縱向一體化布局鋰離子電池電解液中，鋰鹽、有機(jī)溶劑及添加劑這三類原材料成本占比較高，原材料價(jià)格大幅波動會對鋰離子電池電解液廠商盈利水平產(chǎn)生影響。近年來，鋰離子電池電解液下游市場需求不斷提升，然而鋰離子電池電解液上游原材料出現(xiàn)因供給緊張帶來價(jià)格波動較大的問題，影響了鋰離子電池電解液廠商的供應(yīng)出貨能力。針對此情形，鋰離子電池電解液廠商需要逐步將產(chǎn)業(yè)布局延伸至上游核心原材料領(lǐng)域，通過配備鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑等原材料生產(chǎn)裝置，自主掌握原材料的供應(yīng)并有效降低原材料成本，提高供應(yīng)鏈穩(wěn)定性及自身的盈利能力。3、行業(yè)集中度將不斷提升近年來，我國鋰離子電池電解液行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張迅速，隨著鋰離子電池電解液行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)產(chǎn)能的不斷釋放，技術(shù)落后以及生產(chǎn)缺乏規(guī)模效益的企業(yè)，其盈利空間不斷被擠壓，市場份額逐漸被擠占。2021年度，我國前五大鋰離子電池電解液企業(yè)出貨量占比合計(jì)超過50%。與此同時(shí)，鋰離子電池電解液下游電池行業(yè)的集中度不斷提升，下游頭部電池廠商的電解液訂單規(guī)模也隨之提高。如在動力電池領(lǐng)域，2021年國內(nèi)動力電池裝機(jī)量約139．98GWh，同比增長128%。2021年動力電池裝機(jī)電量前十名10企業(yè)裝機(jī)總電量126．99GWh，占整體裝機(jī)電量的比例為90．72%，其中前三家企業(yè)寧德時(shí)代、比亞迪和中創(chuàng)新航合計(jì)裝機(jī)量達(dá)到101．49Gwh，占全部裝機(jī)量的比例達(dá)到72．50%。產(chǎn)品質(zhì)量管控嚴(yán)格、研發(fā)技術(shù)能力強(qiáng)、生產(chǎn)規(guī)模較大、原材料供應(yīng)穩(wěn)定的鋰離子電池電解液企業(yè)更易獲得下游頭部企業(yè)的批量采購訂單，與下游客戶進(jìn)行戰(zhàn)略綁定。未來，在成本控制、規(guī)模效益、研發(fā)技術(shù)等方面表現(xiàn)優(yōu)秀的企業(yè)競爭能力將不斷增強(qiáng)，鋰離子電池電解液行業(yè)集中度有望不斷提升。（二）鋰離子電池電解液技術(shù)發(fā)展趨勢1、高能量密度電池電解液隨著動力電池的日漸普及，高性價(jià)比能量密度高的電池是目前動力鋰離子電池主要研究方向。隨著高鎳三元、磷酸錳鐵鋰、高電壓鎳錳酸鋰、富鋰錳基等新型正極材料以及純硅或者硅碳復(fù)合負(fù)極材料的不斷涌現(xiàn)，只有深入研究這些材料與電解液的作用機(jī)理和失效機(jī)制，開發(fā)出適配其性能的添加劑和電解液，才能加速高性價(jià)比能量密度高的動力電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。2、高功率型電解液目前商品化的鋰離子電池實(shí)現(xiàn)高倍率持續(xù)放電還存在一定的困難，主要原因是電池界面內(nèi)阻較大并導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重。因此，開發(fā)具有低阻抗的成膜添加劑及電解液方案是解決電池快充的關(guān)鍵。3、半固態(tài)和固態(tài)電解液當(dāng)前使用的液態(tài)電解液的平均閃點(diǎn)在20℃左右，當(dāng)電池過充、過放、短路，或受到外界的針刺、擠壓，或外界溫度過高時(shí)，都可能引發(fā)電解液的燃燒并導(dǎo)致安全事故。因此，半固態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)是未來電解液行業(yè)研究的一個(gè)重要方向。4、鈉離子電池電解液鈉離子的離子半徑比鋰離子大，因此鈉離子電池的負(fù)極一般采用層間距較大的硬碳。相較于石墨負(fù)極，硬碳材料的首次充電的不可逆容量較大，因此鈉離子電池的首次效率較低，影響了鈉離子電池的能量密度。開發(fā)新型鈉離子型電解質(zhì)可以有效彌補(bǔ)鈉離子電池的首次效率，提升電池的循環(huán)性能。此外，與鋰離子電池類似，鈉離子電池在化成階段，電解液中的有效成分會參與負(fù)極SEI的形成且該SEI中含有較多有機(jī)或無機(jī)鈉鹽，相對于鋰鹽，鈉鹽在有機(jī)溶劑中的溶劑度偏大，因此鈉離子電池的SEI不穩(wěn)定，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，SEI中的成分逐漸發(fā)生溶解，造成電池產(chǎn)氣及循環(huán)壽命下降。因此如何開發(fā)更加有效的負(fù)極成膜添加劑將是未來鈉離子電池電解液的重要開發(fā)方向。電解液需求10年20倍，成本時(shí)代龍頭強(qiáng)者恒強(qiáng)電解液是液態(tài)電池的四大關(guān)鍵材料之一。液態(tài)電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大部分組成，電解液在電池內(nèi)部的正負(fù)極材料之間起傳導(dǎo)導(dǎo)電離子的作用，保證了內(nèi)部電路的有效性，對導(dǎo)電離子電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性能、寬溫應(yīng)用等起著關(guān)鍵性作用，被稱為電池的血液。電解液通常需滿足電導(dǎo)率高、工作溫度范圍寬、電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、安全性較好等性能特性。電解液一般由溶劑、溶質(zhì)和添加劑等原料在一定條件下，按一定比例配制而成。這三種原料的質(zhì)量占比分別為80%-85%、10%-12%、3%-5%，成本占比分別為25%-30%、40%-50%、10%-30%。從電解液成本端來看，電解液由溶質(zhì)、溶劑和添加劑組成，其中溶劑質(zhì)量占比最高，溶質(zhì)成本占比最高。電解液中，各組成成分的質(zhì)量占比較為固定，其中溶劑質(zhì)量占比最高達(dá)到80%。從成本端來看，各組分的成本因價(jià)格波動存在一定變化，總體上溶劑、溶質(zhì)、添加劑成本占比分別為25%-30%、40%-50%、10%-30%，其中溶質(zhì)成本占比一般最高。溶劑主要作為運(yùn)輸鋰離子的載體，與電解液的性能密切相關(guān)。目前常用溶劑為碳酸酯類溶劑，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，實(shí)際應(yīng)用中一般將高介電常數(shù)溶劑與低黏度溶劑混合使用，達(dá)到相互協(xié)作的目的，例如EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+DEC、EC+DMC+EMC等都是常用的溶劑組合。電解液行業(yè)核心競爭力為成本和配方。電解液是配方合成型的生產(chǎn)過程，流程相對簡單，主要由溶劑制備、溶劑提純、配制、后處理及灌裝等環(huán)節(jié)組成。其中，配制是指根據(jù)電解液配方和物料加入先后順序，將提純后的溶劑、溶質(zhì)、添加劑等原料加入配制釜中充分?jǐn)嚢琛⒒靹?，該環(huán)節(jié)直接決定了電解液的性能指標(biāo)，是電解液生產(chǎn)流程的核心。目前配方的來源主要有電解液廠商獨(dú)立研發(fā)、與電池廠商合作研發(fā)、由電池廠商提供這三種方式，具備獨(dú)立研發(fā)能力和成本管控能力的電解液廠商會擁有更強(qiáng)的議價(jià)能力。電解液作為動力電池四大關(guān)鍵材料之一，行業(yè)依舊維持高景氣。根據(jù)百川盈孚的數(shù)據(jù)，2018年-2021年我國電解液出貨量持續(xù)上漲，4年GAGR高達(dá)28．61%。2022年，在動力電池需求依舊維持高增長，國內(nèi)儲能政策頻繁出臺推動儲能電池進(jìn)入快速放量階段的背景下，電解液出貨量保持較高增長，前七月出貨總量達(dá)37．5萬噸，占2021年度出貨總量的78%。電解液需求結(jié)構(gòu)中，動力電池占主導(dǎo)，儲能電池增速快。2019-2021年動力領(lǐng)域電解液消費(fèi)量占比分別為63．34%、59%、46%，2022H1在動力電池需求持續(xù)旺盛的背景下占比高達(dá)70%，是電解液目前主要的終端應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)計(jì)后續(xù)動力電池需求占比將持續(xù)維持高位。儲能領(lǐng)域，在政策的大力推動下快速發(fā)展，其電解液需求占比亦快速增長，從2019年的3．11%的占比快速提升至2022H1的18%，預(yù)計(jì)后續(xù)儲能領(lǐng)域的電解液需求將繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢。消費(fèi)電池領(lǐng)域由于增速相對較緩，因此其電解液需求占比基本保持穩(wěn)定，預(yù)計(jì)未來在動力電池和儲能電池快速增長的背景下其占比或降低。鋰電池大幅擴(kuò)產(chǎn)，電解液實(shí)際需求旺盛。根據(jù)高工鋰電的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022上半年我國動力電池開工項(xiàng)目共計(jì)23個(gè)，總產(chǎn)能規(guī)劃超638GWh（部分項(xiàng)目含儲能電池），其中部分動力電池企業(yè)啟動了多個(gè)基地同步建設(shè)，且電池企業(yè)與整車企業(yè)的合資工廠也在加速啟動。此外，今年上半年簽約及官宣的動力電池項(xiàng)目達(dá)17個(gè)，總產(chǎn)能規(guī)劃超282GWh，預(yù)計(jì)國內(nèi)動力電池還將迎來新一輪開工潮，帶動電解液實(shí)際需求或超市場預(yù)期。磷酸鐵鋰電池電解液單耗遠(yuǎn)超三元電池，進(jìn)一步帶動電解液需求高速增長。根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，三元電池單GWh大約消耗電解液700-900噸，而磷酸鐵鋰電池單GWh大約消耗電解液1300-1500噸，隨著磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量和裝機(jī)占比的不斷提升，將進(jìn)一步帶動電解液需求高速增長，預(yù)計(jì)2025年全球電解液需求將達(dá)到244萬噸，其中動力電池191萬噸，儲能電池34萬噸，其余的消費(fèi)電子等需求合計(jì)19萬噸。同時(shí)，考慮到下游電池廠商大幅擴(kuò)產(chǎn)，實(shí)際電解液需求可能會遠(yuǎn)超測算值。行業(yè)發(fā)展趨勢（一）電池行業(yè)發(fā)展趨勢1、新型電池技術(shù)的行業(yè)發(fā)展態(tài)勢自1991年索尼推出第一款商業(yè)液態(tài)鋰離子電池后，液態(tài)鋰離子電池進(jìn)入快速發(fā)展階段。出于對更高能量密度和更高安全性的追求，各國都在加緊對新型電池技術(shù)的研發(fā)以期望能占領(lǐng)技術(shù)高地。目前市場研究熱點(diǎn)集中在半固態(tài)及固態(tài)電池、鈉離子電池、鋰金屬電池、鋰硫電池等領(lǐng)域。（1）半固態(tài)及固態(tài)電池液態(tài)電解液的閃點(diǎn)較低且電壓窗口較窄，影響電池的安全性及能量密度的進(jìn)一步提升。采用不可燃且與鋰金屬負(fù)極兼容性較好的固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解液而組成的新型電池即固態(tài)電池，可進(jìn)一步提高電池的能量密度及安全性能。目前研究比較多的固態(tài)電解質(zhì)有：聚合物、硫化物和氧化物三種，其中聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率較低、耐壓窗口相對較窄；硫化物電解質(zhì)是目前電導(dǎo)率最高且性能最接近商業(yè)化的電解質(zhì)材料，其電導(dǎo)率高達(dá)10-3S/cm甚至10-2S/cm，但該材料在制備及使用過程中對水及氧氣敏感，容易導(dǎo)致材料失活，因此對電解質(zhì)及電池的制造工藝要求極高；氧化物電解質(zhì)的穩(wěn)定性較高且易于加工，但其電導(dǎo)率欠佳，固態(tài)電解質(zhì)與電池材料的界面接觸阻抗普遍較大，影響了電池的循環(huán)、低溫及功率性能。通過在固態(tài)電解質(zhì)中加入少量液態(tài)電解液，會形成半固態(tài)電池，半固態(tài)電池將固態(tài)電池和液態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，目前是行業(yè)研究熱點(diǎn)。但是從設(shè)備兼容性、成本控制和實(shí)際性能方面來看，半固態(tài)及固態(tài)電池與液態(tài)鋰離子電池還存在一定的差距，尤其是固態(tài)電池的性能目前還無法滿足產(chǎn)業(yè)化要求。（2）鈉離子電池鈉離子電池與鋰離子電池結(jié)構(gòu)類似，均屬于可充電電池，都遵循脫嵌式工作原理。鈉離子電池能量密度為70-200Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池在同一水平，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的30-50Wh/kg，此外，鈉離子電池與鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)在電池生產(chǎn)設(shè)備、工藝方面的兼容以及在產(chǎn)線上的快速切換。鈉離子電池的正極材料及電解質(zhì)的制備均不需要價(jià)格昂貴的碳酸鋰，因此鈉離子電池材料的成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池。鈉離子電池有望首先替代鉛酸和磷酸鐵鋰電池主導(dǎo)的低速電動車、儲能等市場。近年來，隨著鈉離子電池正極材料和負(fù)極材料及電解液的快速發(fā)展，鈉離子電池技術(shù)日趨成熟，部分企業(yè)已經(jīng)開始小批量生產(chǎn)。（3）鋰金屬電池鋰金屬電池負(fù)極采用金屬鋰，其具有高達(dá)3，860mAh/g的理論容量，能量密度非常高，用于動力電池可以實(shí)現(xiàn)續(xù)航距離超過常規(guī)鋰離子電池一倍以上的目的。但鋰金屬電池安全性能較差，反復(fù)充放電過程中鋰不均勻沉積并形成鋰枝晶，容易導(dǎo)致電池出現(xiàn)容量衰減、短路、起火爆炸等現(xiàn)象。預(yù)計(jì)鋰金屬電池實(shí)用化尚需一定周期，在動力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)將會是相對漫長的過程。此外，以鋰硫、鋰空氣、鋁空氣等為代表的眾多前瞻新興電池技術(shù)，將豐富新能源電池市場發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。2、鋰離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢隨著市場對新能源汽車?yán)m(xù)航里程要求的提升，未來電池主要朝著高能量密度、高安全性方面發(fā)展。磷酸鐵鋰和三元材料是目前正極材料市場主流的研究方向，新能源電池行業(yè)未來將呈現(xiàn)鐵鋰三元為主，多元化技術(shù)路線為輔的發(fā)展特征。三元電池：三元電池能量密度高、低溫性能好。隨著市場對新能源汽車?yán)m(xù)航里程要求的提升，三元電池材料體系逐漸從三元低鎳向三元中高鎳電池體系過渡，尤其是擁有高能量密度優(yōu)勢的三元高鎳材料電池成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)。此外為進(jìn)一步提升三元電池材料的耐高電壓和安全性能，不同元素?fù)诫s、低鈷、無鈷及單晶化材料技術(shù)路線正成為三元電池新的技術(shù)發(fā)展方向。磷酸鐵鋰電池：磷酸鐵鋰電池盡管能量密度不及三元正極材料電池，但安全性高、使用壽命較長、原材料價(jià)格較低、制備工藝簡單，總體來看性價(jià)比高，受到市場廣泛認(rèn)可。磷酸鐵鋰電池不僅在儲能領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，也在小動力和短續(xù)航里程新能源汽車領(lǐng)域占有較高應(yīng)用比例，磷酸鐵鋰電池將與三元材料電池形成互補(bǔ)關(guān)系長期共存。硅碳負(fù)極電池：石墨材料憑借較高的穩(wěn)定性和較低的成本，成為當(dāng)下負(fù)極材料的主流。但石墨負(fù)極材料的理論容量僅有372mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及硅基材料（3800mAh/g），以硅碳復(fù)合材料為代表的硅基負(fù)極材料具有明顯的比容量優(yōu)勢，是行業(yè)研究的熱點(diǎn)。但目前硅材料電池在循環(huán)過程中存在體積膨脹和收縮問題，容易導(dǎo)致硅負(fù)極材料顆粒產(chǎn)生裂紋并粉化，進(jìn)而產(chǎn)生一系列嚴(yán)重問題，阻礙了硅基負(fù)極材料的快速發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來硅碳負(fù)極材料有望在大圓柱電池體系中占有一席之地。磷酸錳鐵鋰電池：通過在磷酸鐵鋰材料中引入錳元素而制備得到磷酸錳鐵鋰，可將電池電壓平臺由3．4V提升3．7V，從而大幅度提高電池的能量密度。但目前磷酸錳鐵鋰材料在循環(huán)過程中會產(chǎn)生三價(jià)錳離子，由于其姜泰勒效應(yīng)，導(dǎo)致錳離子容易從晶格中溶出，進(jìn)而影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性及高溫存儲穩(wěn)定性。由于磷酸錳鐵鋰材料的制備原料成本較低，在實(shí)際使用中通過將該材料與三元材料混合使用，可兼顧電池的成本、循環(huán)穩(wěn)定性及電池的能量密度。高電壓鎳錳酸鋰電池：鎳錳酸鋰作為一種高電壓正極材料，其電壓平臺在4．7V左右。由于鎳錳酸鋰材料主要由鎳元素和錳元素組成，不含鈷元素，成本較為低廉，以之取代現(xiàn)在成本最具優(yōu)勢的磷酸鐵鋰動力電池，單體電池能量密度可提升40%，故鎳錳酸鋰材料是最有潛力商業(yè)化的下一代正極材料之一。對于尖晶石鎳錳酸鋰電池，在高電壓下，電極材料與電解液之間會產(chǎn)生劇烈的副反應(yīng)，對整個(gè)電池體系造成破壞，這也是限制鎳錳酸鋰材料商業(yè)化的最大障礙。富鋰錳基電池：富鋰錳基材料的克容量密度高達(dá)250mAh/g，電壓平臺高達(dá)4．6V，是目前所有鋰離子電池正極材料中能量密度非常高的材料，其搭配的電池能量密度有望超過400Wh/Kg，是磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。但目前該電池在充放電過程中材料不斷釋放氧并持續(xù)對電解液產(chǎn)生氧化作用，電池循環(huán)效率低，壽命較短。補(bǔ)鋰技術(shù)：為彌補(bǔ)電池在化成階段鋰離子的損失及提高電池的循環(huán)壽命，近年來正負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)正成為行業(yè)研究及產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)，但補(bǔ)鋰材料在充電過程中也會不斷釋放氧，對電解液造成破壞，因此電池的產(chǎn)氣相對較大。隨著電池材料的不斷升級，疊加電池制作工藝的不斷進(jìn)步，未來鋰離子電池性能將不斷得到提高。中國鋰電池電解液企業(yè)產(chǎn)能區(qū)域電解液作為鋰電池的血液，是鋰電池四大關(guān)鍵材料之一，約占鋰電池總成本的10-15%。一般電解液由溶質(zhì)（提供鋰離子）、溶劑（提供鋰離子傳輸介質(zhì)）和添加劑（少量使用、改善性能）共三部分組成，其作用是在正負(fù)極之間傳導(dǎo)鋰離子，為鋰離子提供一個(gè)自由脫嵌的環(huán)境，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的重要保證，決定著電池的比容量、循環(huán)效率、安全等性能。在鋰電池電解液構(gòu)成中，溶質(zhì)和添加劑以及電解液的配方是電解液的核心，其技術(shù)水平對電解液的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性等至關(guān)重要，溶劑則相對來說影響不大。目前，電解液用溶劑主要包括直鏈型的DMC（碳酸二甲酯）、DEC（碳酸二乙酯）、EMC（碳酸甲乙酯）以及環(huán)狀的EC（碳酸乙烯酯）、PC（碳酸丙烯酯）等五大類，其余的如醚類、氟代溶劑、砜類等還在研發(fā)試產(chǎn)中，市場占有量較小。溶質(zhì)決定了電解液的基本理化性能，對鋰電池的特性有著重要影響，目前主流的溶質(zhì)為六氟磷酸鋰（LiPF6）。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)對動力電池能量密度、安全性能等要求的不斷提升以及正極材料向高鎳化方向不斷發(fā)展，需要更高性能的電解液與之相匹配。在此背景下，鋰鹽雙氟磺酰亞胺鋰鹽（LiFSI）、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）等新型電解質(zhì)材料也開始逐漸應(yīng)用于電解液的配方中。添加劑的不同配比對電解液的性能具有顯著影響，因此添加劑技術(shù)存在較高的技術(shù)壁壘。目前鋰電池電解液使用的添加劑主要包括成膜添加劑、過充保護(hù)添加劑、高/低溫添加劑、阻燃添加劑和倍率型添加劑等幾種類別。其中最重要的為成膜添加劑，其可讓SEI膜更加致密、輕薄、具備良好的離子導(dǎo)電率，從而對電池的循環(huán)壽命起著重大決定作用。據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）數(shù)據(jù)顯示，得益于動力電池、儲能市場規(guī)模的大幅增長以及出口帶動，中國電解液市場呈高速增長態(tài)勢。2021年，中國電解液市場出貨量為50萬噸，同比增長近一倍。GGII預(yù)測，受全球新能源汽車終端產(chǎn)銷量及儲能市場帶動，到2025年中國電解液出貨量將達(dá)180萬噸。從產(chǎn)能區(qū)域分布來看，中國電解液現(xiàn)有產(chǎn)能主要分布于華東地區(qū)，占比超65%。華東地區(qū)是動力電池產(chǎn)能的集中區(qū)，截至2021年底現(xiàn)有產(chǎn)能超300GWh，同時(shí)華東地區(qū)也是中國化工園區(qū)總數(shù)最高的區(qū)域，因此吸引了一大批電解液企業(yè)在華東地區(qū)投資布局。其次是華中地區(qū)，占比近20%，現(xiàn)有產(chǎn)能主要來自法恩萊特在湖南省的產(chǎn)能貢獻(xiàn)。華南地區(qū)同樣也是電解液企業(yè)主要布局的區(qū)域之一，天賜材料、新宙邦、珠海賽緯等電解液龍頭企業(yè)總部均位于廣東省，現(xiàn)有產(chǎn)能主要來自于頭部企業(yè)的產(chǎn)能投放。華北地區(qū)的電解液現(xiàn)有產(chǎn)能主要為天津市和河北省的產(chǎn)能貢獻(xiàn)，占比約為3%。目前西南、西北地區(qū)暫無電解液主要企業(yè)的產(chǎn)能投放。得益于四川省動力電池產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，GGII認(rèn)為，西南地區(qū)電解液產(chǎn)能在接下來幾年有望得到飛速提升，躍升至中國區(qū)域第二位。東北地區(qū)由于鋰電產(chǎn)業(yè)布局較晚，目前暫無電解液企業(yè)產(chǎn)能布局。電池性能需求提升促進(jìn)溶質(zhì)升級迭代電解質(zhì)為電池電解液關(guān)鍵成分之一，直接決定其性能。電解液作為電池的關(guān)鍵材料，直接影響電池的倍率、容量、循環(huán)壽命、適用溫度和安全等性能。而電解液一般由電解質(zhì)、溶劑和添加劑組成。其中電解質(zhì)是電池中離子在正負(fù)極傳輸?shù)拿浇椋菦Q定電解液物理和化學(xué)性質(zhì)的主要因素。隨著人們對電池高電壓和快充等性能提出更高要求，電解質(zhì)成為提升電池性能的突破口之一，而理想的電解質(zhì)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：1）低解離能和較高的溶解度2）較好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性3）良好的SEI成膜性能4）對AL集流體具有良好的鈍化作用5）成本低廉，無毒無公害。下游應(yīng)用場景需求帶動電池種類更新迭代。電池按應(yīng)用場景分類主要分為動力電池、消費(fèi)電池與儲能電池。動力電池對性能的要求更偏向于高能量密度與長循環(huán)壽命，磷酸鐵鋰電池和三元電池因其較高比容量而廣泛運(yùn)用于新能源汽車領(lǐng)域。固態(tài)電池因具有高比容量、長循環(huán)壽命和優(yōu)良快充性能等被視為下一代動力電池技術(shù)，但目前因固態(tài)電解質(zhì)與電極相容性低等因素尚未解決而阻礙其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。鈷酸鋰電池因其高比容量和產(chǎn)品一致性好等特點(diǎn)主要運(yùn)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，但其高成本和低安全性限制其進(jìn)一步發(fā)展。儲能領(lǐng)域具有規(guī)模大，時(shí)間長等特點(diǎn)因而對電池循環(huán)壽命、成本和安全環(huán)保性提出更高要求，目前儲能電池以磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池為主，而擁有能量密度趨于磷酸鐵鋰電池同時(shí)成本更低的鈉離子電池與超高循環(huán)壽命的釩電池有望對其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步替代。鋰鹽種類繁多，六氟磷酸鋰因其綜合性能最優(yōu)為目前最廣泛使用溶質(zhì)。鋰鹽按照陰離子不同可分為無機(jī)鋰鹽和有機(jī)鋰鹽。無機(jī)鋰鹽包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6等，有機(jī)鋰鹽則包括LiFSI、LiBOB、LiODFB等。無機(jī)鋰鹽相較于有機(jī)鋰鹽制造環(huán)節(jié)少、提純難度低，具有價(jià)格低、工藝壁壘低的優(yōu)勢，而有機(jī)鋰鹽則在離子電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性等方面優(yōu)于無機(jī)鋰鹽。六氟磷酸鋰是目前最常用鋰鹽，與其他鋰鹽相比六氟磷酸鋰的單一性質(zhì)并不突出，但綜合來看性能最優(yōu)。六氟磷酸鋰在非水溶劑中具有合適的溶解度和較高的離子電導(dǎo)率，能在Al箔集流體表面形成一層穩(wěn)定的鈍化膜，成膜性能也良好，但其熱穩(wěn)定性較差，且對水十分敏感，遇水會分解產(chǎn)生氫氟酸破壞電極表面SEI膜，造成電池容量嚴(yán)重衰減。雙乙二酸硼酸鋰和二氟草酸硼酸鋰具有較好的熱穩(wěn)定性與離子導(dǎo)電率，但其溶解度較小不適合大規(guī)模應(yīng)用，目前主要作為添加劑輔助使用。LiFSI作為新型鋰鹽在離子導(dǎo)電率、熱穩(wěn)定性、溶解度等各方面性能突出，還能有效提高電池低溫放電性能，抑制軟包電池脹氣，因此有望成為下一代鋰電池溶質(zhì)的最優(yōu)選擇。與鋰電池相似，六氟磷酸鈉為鈉離子電池最適合鈉鹽。鈉鹽為鈉離子電池不可或缺部分，與鋰離子電池相似，電解質(zhì)鈉鹽是提供鈉離子的源泉，保證電池在充放電循環(huán)過程中有足夠的鈉離子在正負(fù)極材料來回往返，從而實(shí)現(xiàn)可逆循環(huán)。含氟鈉鹽由于氟原子的強(qiáng)電負(fù)性和誘導(dǎo)效應(yīng)，可提高電解液的電導(dǎo)率和安全性，應(yīng)用較廣泛，主要有NaPF6、NaDFOB和NaFSI等。其中用NaDFOB制備的電解液相比NaPF6具備更寬的化學(xué)穩(wěn)定窗口和更小的粘度，提升電池的循環(huán)性能和倍率性能作用更佳，但過量的NaDFOB會增大界面阻抗，不利于鈉離子迅速脫嵌，造成電池容量衰減，因此只適合作為輔鹽使用。此外高氯酸鈉因具備較高離子電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性也常被用作鈉鹽研究，但其難以干燥且易制爆的特點(diǎn)限制其進(jìn)一步發(fā)展。相比之下，六氟磷酸鈉具備較高離子導(dǎo)電率、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的成膜性能，雖遇水易分解產(chǎn)生腐蝕性氣體，但其在非水溶劑中綜合性能最優(yōu)而成為目前鈉離子電池最常用的鈉鹽。固態(tài)電解質(zhì)種類多，其中復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)和硫化物電解質(zhì)最有希望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)工信部制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，單體電芯比能量在2025年達(dá)到400Wh/kg，2030年達(dá)到500Wh/kg，目前鋰離子電池比能量為300-350Wh/kg，已基本達(dá)設(shè)計(jì)極限，為了滿足更高能量密度需求，采用比容量為3800mAh/g的金屬鋰替代石墨作為鋰電池負(fù)極更符合未來發(fā)展需求。然而在液態(tài)電池中鋰負(fù)極在循環(huán)過程中會有不可控的鋰枝晶生長，帶來嚴(yán)重安全隱患，而固態(tài)電解質(zhì)具有較強(qiáng)的機(jī)械性能可以抑制鋰枝晶生長，因此固態(tài)電解質(zhì)可實(shí)現(xiàn)鋰金屬的應(yīng)用，形成能量密度較高的固態(tài)電池。目前固態(tài)電解質(zhì)按組成成分主要分為氧化物體系、硫化物體系、聚合物體系以及復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其中復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)和硫化物電解質(zhì)相對性能更優(yōu)而更具希望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。硫化物電解質(zhì)是由氧化物衍生而來，具備比氧化物電解質(zhì)更高的離子導(dǎo)電率，其中硫化物固態(tài)電解質(zhì)Li10GeP2S12為目前室溫離子電導(dǎo)率最高的晶態(tài)固態(tài)電解質(zhì)，可以媲美液態(tài)電解質(zhì)，但硫化物電解質(zhì)在極性溶劑中的穩(wěn)定性差，暴露于潮濕的空氣中時(shí)會發(fā)生水解反應(yīng)等因素制約其進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。單一固態(tài)電解質(zhì)體系常常存在于電極接觸性差，界面阻抗高或者離子導(dǎo)電率與機(jī)械強(qiáng)度不夠等缺陷而不能實(shí)際應(yīng)用，復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)由與鋰金屬界面接觸性好的聚合物基體和離子導(dǎo)電率高的無機(jī)填料結(jié)合，因此表現(xiàn)出更好的綜合性能，有望在未來實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。雙氟磺酰亞胺鋰：性能優(yōu)異，六氟龍頭率先技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)降本相比六氟磷酸鋰，LiFSI作為鋰鹽性能更加優(yōu)異。六氟磷酸鋰為目前最廣泛使用溶質(zhì)，但其仍存在熱穩(wěn)定性差，遇水易生成腐蝕性氫氟酸，造成電池容量衰減等問題，為了進(jìn)一步滿足鋰電池的性能需求，鋰鹽溶質(zhì)也需朝著性能更優(yōu)的方向更新迭代。以LiFSI為電解質(zhì)的電解液，與正負(fù)極材料之間保持著良好的相容性，可以顯著提高鋰離子電池的高低溫性能。同時(shí)相比六氟磷酸鋰，LiFSI具備更優(yōu)異的離子導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，且易溶于水和各種有機(jī)溶劑，幾乎無副反應(yīng)，在眾多新型鋰鹽中性能最優(yōu)，是目前最受國內(nèi)外公司青睞，未來發(fā)展確定性最高的新型鋰鹽。LiFSI最常見制備方法有3種，其中以磺酰胺與二氯亞砜、氯磺酸為原料的制備方法為目前最廣泛使用方法。LiFSI的制備通常包括三個(gè)過程：1）雙氯磺酰亞胺的合成2）雙氯磺酰亞胺氟化反應(yīng)制備雙氟磺酰亞胺3）LiFSI的制備。根據(jù)雙氯磺酰亞胺的合成原料，雙氟磺酰亞胺鋰的合成主要分為三類:以磺酰胺與氯化亞砜、氯磺酸為原料，以磺酰氯、硫酰氟、氨氣為原料和