鋰電池電解液行業(yè)分析1

鋰電池電解液行業(yè)分析1、電解液行業(yè)有望提前進(jìn)入洗牌期，當(dāng)前時(shí)點(diǎn)成本成為核心競爭要素1.1、電解液主要影響電池倍率及循環(huán)性能，具備高ROE的商業(yè)模式電解液是鋰離子電池四大主材之一，理想的電解液需要具備高電導(dǎo)率、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高電級兼容性、低成本等特性。電解液是鋰離子電池中離子傳輸傳導(dǎo)電流的作用，是電池充放電能順利進(jìn)行的基本保障。首先要起到良好運(yùn)輸離子作用，電解液需要具備較高的電導(dǎo)率；此外，電解液還需要具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，不會輕易發(fā)生熱分解，在較寬電壓范圍內(nèi)能保持較為穩(wěn)定的溫度，在長循環(huán)時(shí)自身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；第三，電解液需要與電機(jī)擁有很高的兼容性，能在負(fù)極上形成穩(wěn)定的SEI膜；最后，大批量使用的電解液需要具備綠色、低成本等特點(diǎn)。電解液的選擇會影響電池各項(xiàng)主要性能，尤其是倍率性能、高低溫性能、循環(huán)次數(shù)。（1）能量密度：雖然電極材料是決定鋰離子電池比容量的先決條件，但電極材料的嵌、脫鋰過程和循環(huán)過程始終是與電解質(zhì)相互作用的過程，電解質(zhì)也在很大程度上影響電極材料的可逆容量；（2）內(nèi)阻：電池內(nèi)阻為歐姆內(nèi)阻、電極/電解質(zhì)界面電阻和極化內(nèi)阻之和，其中前兩項(xiàng)皆與電解液有關(guān)；（3）倍率性能：電池的倍率充放電性能取決于鋰離子在電極材料中的遷移率、電解質(zhì)的電導(dǎo)率、電極/電解質(zhì)相界面的鋰離子遷移率，其中后兩者都與電解液的組成和性質(zhì)密切相關(guān)；（4）高溫性能：電池的高溫性能主要取決于溫度升高時(shí)電極/電解質(zhì)相界面的副反應(yīng)劇烈程度，需要提高電解質(zhì)在高溫情況下的穩(wěn)定性；（5）循環(huán)壽命：電池老化的原因包括活性比表面積減小、活性物質(zhì)脫落、某些材料在電解質(zhì)中被腐蝕、隔膜破損、電解質(zhì)出現(xiàn)過多雜質(zhì)，均與電解液對電極材料的浸潤及電解液的性質(zhì)有關(guān)。（6）安全性：鋰離子電池在大電流充放電的情況下可能導(dǎo)致溫度快速升高，如果能研發(fā)出不燃燒的電解質(zhì)體系，可從根本上消除電池的安全隱患。電解液行業(yè)具備投資強(qiáng)度低、周轉(zhuǎn)率高、龍頭凈利率較高的特點(diǎn)，ROE具備優(yōu)勢。根據(jù)各公司非公開發(fā)行等募投資金情況，電解液一體化產(chǎn)線單GWh投資額僅213萬元，電解液具備輕資產(chǎn)快周轉(zhuǎn)特征。為了剔除2021年以來碳酸鋰大幅漲價(jià)對行業(yè)利潤分配的影響，我們選取鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)較為成熟的2020年為例，電解液龍頭企業(yè)天賜材料凈利率達(dá)到12%，對應(yīng)單GWh凈利432萬元，靜態(tài)投資回報(bào)期僅需要0.49年，在鋰電池全產(chǎn)業(yè)鏈中電解液龍頭的ROE具備明顯優(yōu)勢。1.2、電解液原料生產(chǎn)是影響性能及成本的關(guān)鍵，2023年產(chǎn)能出清有望加速格局集中化電解液的用量會對電池容量、循環(huán)壽命、安全性能產(chǎn)生影響。電解液添加量至少應(yīng)該保證隔膜被浸潤充分，否則會導(dǎo)致活性物質(zhì)的充放電容量發(fā)揮較低；電池在循環(huán)過程中電解液會因?yàn)楦狈磻?yīng)受到消耗，而電解液含量過少會導(dǎo)致導(dǎo)電率降低，加速局部電解液的分解或者揮發(fā)，加快惡化電池循環(huán)性能；同時(shí)電解液量過少時(shí)，電池內(nèi)阻大，發(fā)熱多容易導(dǎo)致電解液迅速分解產(chǎn)氣，隔膜融化，造成電池氣脹短路爆炸。因此未來常規(guī)電池中的電解液用量預(yù)計(jì)將保持較為穩(wěn)定水平，高安全性、長循環(huán)壽命電池的電解液用量有望得到提升。預(yù)計(jì)2025年全球鋰電池電解液出貨量有望超過250萬噸。關(guān)鍵假設(shè)：（1）2023年起國內(nèi)電動(dòng)車銷量保持30%的同比增速；歐洲新能源車銷量在2022年由于汽車供應(yīng)鏈問題受到壓制，預(yù)計(jì)2023年起保持30%的同比增速；美國新能源車基數(shù)較低，預(yù)計(jì)2023-2025年增速分別為60%、50%、40%。（2）動(dòng)力電池中三元電池占比從2021年的73%逐步下降至40%，磷酸鐵鋰電池占比逐步上升至50%；二輪車電池磷酸鐵鋰電池占比從2021年的23.4%逐步上升至2025年的30%；電化學(xué)儲能電池中磷酸鐵鋰電池占比保持在95%。（3）由于長續(xù)航儲能電池及高安全性動(dòng)力電池需要保持較高的電解液用量，預(yù)計(jì)未來幾年電解液單耗保持不變，磷酸鐵鋰電池單GWh電解液消耗量為1200噸，三元電池單GWh電解液消耗量保持在800噸。電解液生產(chǎn)流程主要為化工生產(chǎn)過程，原料的選擇和生產(chǎn)是影響電解液性能和成本的關(guān)鍵。相比需要燒結(jié)的正極、需要石墨化的負(fù)極、需要拉伸分切對設(shè)備要求高的隔膜，電解液在溶質(zhì)、溶劑、添加劑生產(chǎn)完成后只需按照配方進(jìn)行混合罐裝，生產(chǎn)流程主要為化工生產(chǎn)過程。從性能端來看，電解液的產(chǎn)品性能主要取決于溶質(zhì)的種類選擇、添加劑體系的性能、溶質(zhì)溶劑的產(chǎn)品純度；從成本端來看，電解液的降本途徑主要包括原料生產(chǎn)路徑的創(chuàng)新、副產(chǎn)品的梯次利用、原料制造的規(guī)模效應(yīng)。因此電解液的性價(jià)比主要取決于溶質(zhì)、溶劑、添加劑三大原料的選擇和生產(chǎn)是否具有優(yōu)勢。電解液產(chǎn)業(yè)鏈的利潤可以拆分成三大原料生產(chǎn)利潤、配方渠道利潤和新型原料及電解液體系研發(fā)擴(kuò)產(chǎn)帶來的超額利潤。由于鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈逐步發(fā)展成熟，電解液規(guī)模化擴(kuò)產(chǎn)后配方總體趨于標(biāo)準(zhǔn)化，頭部電池廠也擁有電解液配方相關(guān)的技術(shù)儲備，電解液配方及下游客戶出貨渠道帶來的利潤逐步下降。未來電解液行業(yè)的競爭核心一方面是在新型鋰鹽、新型添加劑、高電壓電解液等新產(chǎn)品的研發(fā)技術(shù)儲備，一方面是原料的成本控制和規(guī)?；当舅俣?。電解液產(chǎn)能規(guī)劃過剩，2023年新進(jìn)入者加劇競爭有望加速產(chǎn)能出清。2021年起龍頭開始進(jìn)入加速擴(kuò)產(chǎn)階段，同時(shí)法恩萊特、石大勝華、永太科技等新加入者開始大規(guī)模規(guī)劃電解液產(chǎn)能。我們預(yù)計(jì)2022年底國內(nèi)電解液產(chǎn)能將超過220萬噸，2023-2024年競爭加劇將進(jìn)一步壓縮電解液配方及渠道利潤，原料生產(chǎn)成本端的競爭將變得更加關(guān)鍵，同時(shí)競爭加劇有望加速落后產(chǎn)能出清，原料自供率高、生產(chǎn)成本具備優(yōu)勢的龍頭企業(yè)的集中度將得到提升。2021年電解液行業(yè)CR3市場份額為67%，未來行業(yè)集中度有望進(jìn)一步提高。行業(yè)競爭加劇導(dǎo)致原料成本競爭要素重要性凸顯，其中天賜材料實(shí)現(xiàn)液態(tài)六氟磷酸鋰的大規(guī)模自產(chǎn)，在添加劑通過浙江天碩進(jìn)行布局；新宙邦實(shí)現(xiàn)溶劑和添加劑的自供；瑞泰新材通過超威新材布局各類型添加劑；我們認(rèn)為電解液行業(yè)頭部企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)鏈一體化、低成本工藝路線、規(guī)模效應(yīng)強(qiáng)三大成本優(yōu)勢，未來市場份額有望進(jìn)一步提升。2、六氟磷酸鋰：天賜材料、多氟多等頭部企業(yè)形成顯著成本端優(yōu)勢六氟磷酸鋰綜合性能好，是目前最廣泛使用的鋰鹽。6F的電導(dǎo)率、溶解度、熱穩(wěn)定性、集流體保護(hù)性能都較好，是目前最廣泛使用的鋰鹽；相比之下FSI離子電導(dǎo)率更高，能有效提高電池的低溫放電性能、循環(huán)次數(shù)，但是生產(chǎn)技術(shù)難度大成本較高，同時(shí)容易腐蝕鋁箔需要添加其他抑制腐蝕的鋰鹽；BF4、BOB、ODFB分別能提升電池的高低溫性能、循環(huán)性能、安全性，但由于電導(dǎo)率、成本、溶解度等原因通常作為添加劑少量使用。預(yù)計(jì)2025年全球六氟磷酸鋰出貨量有望達(dá)到30萬噸。關(guān)鍵假設(shè)：（1）根據(jù)前文電解液出貨量預(yù)測的相關(guān)假設(shè)，2025年磷酸鐵鋰電池出貨量預(yù)計(jì)為1535GWh，三元電池為585GWh；（2）6F作為導(dǎo)電性、成本、集流體保護(hù)性能、熱穩(wěn)定性等綜合性能較好的鋰鹽，預(yù)計(jì)仍將作為電解液的主鹽使用，F(xiàn)SI等新型鋰鹽未來有望在硅基負(fù)極的4680電池中替代部分6F份額，我們預(yù)計(jì)三元電池中單GWh的6F占電解液份額從2021年的13.75%下降至2025年的12.5%，單GWh用量從110噸逐步下降至100噸。6F的規(guī)劃產(chǎn)能即將進(jìn)入過剩期，生產(chǎn)工藝的成本競爭成為關(guān)鍵競爭要素。6F的生產(chǎn)壁壘主要在于化工生產(chǎn)過程中對環(huán)境的控制要求較高，同時(shí)需要對原料進(jìn)行高純化處理去除游離酸。隨著國內(nèi)企業(yè)陸續(xù)突破日韓的專利技術(shù)壁壘以及龍頭企業(yè)的大力擴(kuò)產(chǎn)，按照現(xiàn)有的產(chǎn)能規(guī)劃2023年6F即將進(jìn)入產(chǎn)能過剩期，生產(chǎn)工藝的成本競爭成為關(guān)鍵的競爭要素。6F有六種主流生產(chǎn)工藝，其中有機(jī)溶劑法更適合生產(chǎn)液態(tài)6F，成本較低，HF溶劑法更適用生產(chǎn)固態(tài)6F，產(chǎn)品純度較高。6F的六種主流生產(chǎn)工藝中，目前應(yīng)用到大批量生產(chǎn)中的主要為有機(jī)溶劑法和HF溶劑法，其中有機(jī)溶劑法因?yàn)槿軇┎缓g性物質(zhì)設(shè)備要求低，反應(yīng)條件溫和能耗降低，缺點(diǎn)是PF5易與溶劑發(fā)生副反應(yīng)，雜質(zhì)脫除困難，適用于生產(chǎn)液態(tài)6F，代表企業(yè)天賜材料；HF溶劑法優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率高，結(jié)晶后產(chǎn)品純度高，缺點(diǎn)是對設(shè)備和管道有特殊要求，需要惰性氣體保護(hù)，能耗大，成本相對較高，代表企業(yè)多氟多。多氟多在HF溶劑法基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，形成了一套“雙釜法”生產(chǎn)固態(tài)6F的工藝，在產(chǎn)品生產(chǎn)成本及產(chǎn)品純度方面具備明顯優(yōu)勢：（1）原料來源：多氟多具備用工業(yè)氫氟酸生產(chǎn)無水氫氟酸以及用三氯化磷生產(chǎn)五氯化磷的能力，向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸的同時(shí)可以利用副產(chǎn)物氫氟酸溶液循環(huán)制造無水氫氟酸。（2）原料利用率：多氟多的“雙釜法”是將PF5與LiF-HF溶液在第一個(gè)反應(yīng)釜反應(yīng)完成后過量的PF5通入第二個(gè)連通的反應(yīng)釜繼續(xù)反應(yīng)，可以提高PF530%的利用率，降低約20%的成本。（3）副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)價(jià)值：多氟多將生產(chǎn)6F時(shí)產(chǎn)生的含氟鹽酸廢液進(jìn)行除雜提純成工業(yè)鹽酸作為公司另一塊業(yè)務(wù)冰晶石的原料，提高了經(jīng)濟(jì)性。（4）生產(chǎn)效率：多氟多采用真空過濾干燥一體化的獨(dú)特工藝，與國內(nèi)外其它同類技術(shù)的過濾和烘干為兩個(gè)工段相比，縮短了工藝流程，提高生產(chǎn)效率10%（5）產(chǎn)品純度：多氟多通過采用超聲波誘導(dǎo)成核并在攪拌下以一定的降溫速率實(shí)現(xiàn)梯度降溫結(jié)晶，明顯提高了6F晶體純度，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際領(lǐng)先水平。天賜材料采用有機(jī)溶劑法生產(chǎn)高純液態(tài)6F，其工藝路線在氫氟酸用量、投資強(qiáng)度與折舊、能耗、原料選擇及副產(chǎn)物上相比傳統(tǒng)固態(tài)6F具備明顯成本優(yōu)勢：（1）氫氟酸用量：一方面天賜材料采用有機(jī)溶劑代替HF溶液作為溶劑，減少了氫氟酸用量；另一方面天賜材料采用的多聚磷酸+發(fā)煙硫酸→五氟化磷+硫酸+氫氟酸的五氯化磷生產(chǎn)路線可以產(chǎn)出部分氫氟酸進(jìn)行梯次利用。（2）投資強(qiáng)度與折舊：由于有機(jī)溶劑法溶劑不含腐蝕性物質(zhì)，對設(shè)備及管道的要求更低，同時(shí)相比固態(tài)6F不需結(jié)晶干燥等程序，生產(chǎn)周期短對廠房面積要求更低。九江天賜的液態(tài)6F單噸（折固后）投資額為2.5萬元，低于固態(tài)6F的5-7萬元。（3）能耗：由于有機(jī)溶劑法反應(yīng)條件較溫和，同時(shí)不需要升降溫結(jié)晶等環(huán)節(jié)，能耗更低。根據(jù)各6F廠商的環(huán)評報(bào)告書數(shù)據(jù)，天賜材料生產(chǎn)單噸液態(tài)6F（折固后）的年用電量為0.58萬度，相比固態(tài)6F的1.2萬度電節(jié)省了52%。（4）原料選擇及副產(chǎn)物：天賜材料具備從多聚磷酸自產(chǎn)五氯化磷的一體化能力，一方面避免了中間用料五氯化磷價(jià)格波動(dòng)帶來的盈利影響，另一方面自產(chǎn)五氯化磷的過程中可以生成硫酸，可以作為磷酸鐵的原料，形成業(yè)務(wù)間的協(xié)同效應(yīng)。我們根據(jù)各公司環(huán)評報(bào)告披露數(shù)據(jù)測算，多氟多和天賜材料的6F成本分別比行業(yè)平均低約3.1萬元/噸、3.6萬元/噸。多氟多的成本優(yōu)勢主要來自于雙釜法帶來的原料用量降低、自產(chǎn)五氯化磷、規(guī)?；瘞淼钠骄斯?、制造費(fèi)用降低；天賜材料的成本優(yōu)勢主要來自于液相法的折舊及能耗更低、收率更高原料利用效率提升、液相法氫氟酸用量更低、自產(chǎn)五氯化磷并產(chǎn)生硫酸副產(chǎn)物。3、溶劑：主流為碳酸酯類混搭溶劑，DMC為樞紐型原料理想的電解液溶劑需要具備高介電常數(shù)、低黏度、低熔點(diǎn)以及可參與電極反應(yīng)形成穩(wěn)定的SEI膜等性能，碳酸酯類溶劑為當(dāng)前主流溶劑方案。理想的電解液溶劑需要具備較高的介電常數(shù)、較低的粘度（低粘度意味著更小的離子遷移阻力）以實(shí)現(xiàn)較好的導(dǎo)電性能及倍率性能；同時(shí)需要具備較低的熔點(diǎn)，熔點(diǎn)高的溶劑容易凝固沉淀導(dǎo)致隔膜或者極片堵塞，破壞電池性能；最后需要具備較高的還原電位，在負(fù)極電位下降的過程中可以優(yōu)先析出形成阻抗適中的SEI膜。碳酸酯類溶劑由于導(dǎo)電性能和成膜性能優(yōu)異成為當(dāng)前鋰電池電解液溶劑的主流方案。各類碳酸酯類溶劑各有優(yōu)缺點(diǎn)，適合混搭使用。其中環(huán)狀碳酸酯（EC、PC）介電常數(shù)高，但粘度較大，鏈?zhǔn)教妓狨ィ―MC、EMC、DEC）介電常數(shù)低，但粘度小。具體到產(chǎn)品上，EC擁有比較高的介電常數(shù)，但粘度較高；DMC擁有比較好的粘度，但高低溫性能比較差；而EMC低溫性能優(yōu)異，但導(dǎo)電性略低于EC和DMC，三種溶劑混搭構(gòu)成了當(dāng)前電解液溶劑的主流體系。而DEC、PC有利于提高高溫性能，在當(dāng)前電解液體系中也會少量添加。我們預(yù)計(jì)2025年全球鋰電池電解液溶劑用量達(dá)到185萬噸，其中EC、EMC、DMC、DEC、PC用量分別為58、42、62、12、12萬噸。關(guān)鍵假設(shè)：（1）根據(jù)前文電解液出貨量預(yù)測的相關(guān)假設(shè)，2025年磷酸鐵鋰電池出貨量預(yù)計(jì)為1535GWh，三元電池為585GWh；（2）我們預(yù)計(jì)電解液溶劑質(zhì)量占比為80%，其中各類型溶劑用量根據(jù)各廠商電解液配方有所差異，由于磷酸鐵鋰電池注重改善導(dǎo)電性，DMC用量會更大，而三元電池注重改善低溫性能，EMC用量會更大，我們按照EC、DMC、EMC、DEC、PC分別占在鐵鋰電池電解液質(zhì)量比例25%、30%、15%、5%、5%，占三元電解液質(zhì)量比25%、15%、30%、5%、5%來進(jìn)行測算。DMC是電解液溶液樞紐型原料，目前多用PO法生產(chǎn)，由于EO法原材料來源穩(wěn)定，未來有望呈現(xiàn)雙技術(shù)路線共進(jìn)的格局。DMC為電解液溶液樞紐型原料，DEC及EMC通常由DMC加乙醇制成。目前DMC的生產(chǎn)工藝有PO法和EO法，EO路線對產(chǎn)線聯(lián)動(dòng)要求較高，現(xiàn)階段主要企業(yè)產(chǎn)率不高，現(xiàn)階段采用PO法的廠商居多。但由于EO主要由乙烯類產(chǎn)品制取，上游原材料來源廣泛，原材料價(jià)格更穩(wěn)定，未來隨著EO路線成熟有望呈現(xiàn)雙技術(shù)路線共進(jìn)的格局。DMC整體供應(yīng)較為充分，電池級要求較高，2022年下半年電池級DMC供應(yīng)從緊平衡趨松。DMC整體產(chǎn)能利用率在50-80%間，供應(yīng)較為充分，由于工業(yè)級DMC純度要求99.9%，而電池級純度要求99.99%乃至99.999%，且2020年起下游景氣度提升，電池級DMC進(jìn)入供應(yīng)緊平衡狀態(tài)。2022年下半年起由于石大勝華、?？菩略吹阮^部企業(yè)加速擴(kuò)產(chǎn)，同時(shí)工業(yè)DMC龍頭華魯恒升進(jìn)行產(chǎn)線改造提升品質(zhì)，電池級DMC供給趨松，2022年下半年起價(jià)格處在低位運(yùn)行。4、添加劑：VC、FEC用量大，電解液頭部企業(yè)布局新型添加劑電解液添加劑按功能可以分成5類，其中用量最大的為VC、FEC等成膜添加劑。電解液添加劑具有用量小、單位價(jià)值高、對電池性能改善明顯等特征，研發(fā)和添加合適的添加劑可以定向優(yōu)化電池的導(dǎo)電率、安全性、高低溫性能，是電解液體系中的關(guān)鍵原料。其中用量最大的為VC、FEC等成膜添加劑，可以幫助生成負(fù)極的SEI膜，一方面可以阻止溶劑分子進(jìn)入對電極造成破壞，另一方面可以阻止電解液在表面的進(jìn)一步氧化分解。添加VC及FEC能明顯提高正極材料容量及循環(huán)性能。德國明斯特大學(xué)的YunxianQian等人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加VC和FEC的樣品相比于空白對照組和添加亞硫酸乙烯酯（ES）的組，首次放電容量從108mAh提升到121mAh/g；在循環(huán)性能上，循環(huán)150次后，添加FEC的樣品，容量達(dá)到114mAh/g，而對照組剩余容量不足80mAh/g。VC、FEC原料為溶劑體系及常用化工原料，但產(chǎn)品純度要求較高，同時(shí)原料含有有毒化學(xué)品，擴(kuò)產(chǎn)周期較長。VC及FEC原料主要為EC、DMC等電解液溶劑以及氟化鉀、三乙胺等常用化工原料，原料來源較為充足。但由于產(chǎn)品對純度、色度（主要衡量重金屬離子含量）、水份要求高，且當(dāng)前大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品收率較低，龍頭經(jīng)過工藝改良后VC和FEC的收率僅達(dá)到70%、90%，進(jìn)入壁壘較高；此外由于原料含有三乙胺、氫氟酸等有毒化學(xué)品，審批較慢，擴(kuò)產(chǎn)周期較長。由于進(jìn)入壁壘較高，擴(kuò)產(chǎn)周期長，VC及FEC市場份額呈現(xiàn)較為集中化的格局。國內(nèi)市占率排名前列的企業(yè)中，瀚康化工及浙江天碩分別為電解液頭部企業(yè)新宙邦、天賜材料的子公司，主要自供；華盛鋰電及蘇州華一憑借在VC及FEC的技術(shù)積累獲得先發(fā)優(yōu)勢，取得較大份額，其中龍頭華盛鋰電在2020年的FEC市場中占據(jù)接近一半份額。VC、FEC各有優(yōu)劣勢，適合混搭使用，VC更適合磷酸鐵鋰電池，F(xiàn)EC更適合三元電池。VC的優(yōu)勢在于除了不僅有助于在石墨負(fù)極形成優(yōu)異的SEI膜，而且可以在正極形成性能相當(dāng)?shù)腃EI膜，但高溫性能較差，在當(dāng)前三元電池的高壓環(huán)境下容易引起阻抗增加，通常在磷酸鐵鋰電池中添加較多；FEC的優(yōu)勢在于成的SEI膜致密穩(wěn)定，可以提高電池低溫性能，但單獨(dú)使用FEC可能導(dǎo)致電池循環(huán)壽命下降，通常在三元電池中添加較多。FEC與硅基負(fù)極適配性高。因?yàn)镕EC可以先于碳酸酯類溶劑在負(fù)極表面形成薄且穩(wěn)定的SEI膜，抑制碳酸酯類溶劑的分解及硅負(fù)極的氧化，其產(chǎn)物具有良好的柔性對硅負(fù)極體積膨脹具有一定的緩沖作用，對高鎳/硅基全電池的放電容量、首次庫倫效率、循環(huán)壽命都有明顯的提升。德國吉森大學(xué)的AlexanderSchiele等人的實(shí)驗(yàn)表明硅基負(fù)極鋰電池體系添加FEC后首效可以從81%提升到87%，400次循環(huán)后電池容量從760mAh/g提升至1880mA/g。硅基負(fù)極的使用或?qū)?dǎo)致FEC用量提升。硅在充放電時(shí)容易產(chǎn)生膨脹，硅表面的SEI膜容易不斷變形、破裂，暴露出部分硅表面會形成新的SEI膜，導(dǎo)致FEC的消耗量及用量上升。2025年VC、FEC需求量預(yù)計(jì)分別達(dá)到5.76萬噸、6.07萬噸。關(guān)鍵假設(shè)：（1）根據(jù)前文電解液出貨量預(yù)測的相關(guān)假設(shè)，2025年磷酸鐵鋰電池出貨量預(yù)計(jì)為1535GWh，三元電池為585GWh；（2）VC在磷酸鐵鋰電池中添加量較大，我們按照在磷酸鐵鋰電池電解液添加比例3%，在三元中0.5%進(jìn)行測算；FEC在三元電池中添加量較大，在三元電池中添加比例未來隨著4680硅基負(fù)極體系的滲透率提升有望快速提升，此外FEC在4.5V高電壓電池中有望作為電解液溶劑使用，我們按照在磷酸鐵鋰電池電解液添加比例0.5%，在三元中從2%逐步提升到11%進(jìn)行測算。各廠商大規(guī)模規(guī)劃VC及FEC產(chǎn)能。其中現(xiàn)在添加劑龍頭華盛鋰電IPO規(guī)劃的6000噸VC及3000噸FEC有望于2023年投產(chǎn)；天賜材料2021年9月29日公告的4.1萬噸鋰離子電池材料項(xiàng)目中包含2萬噸VC產(chǎn)能，預(yù)計(jì)將于2023年投產(chǎn)；榮成青木被亙元生物收購后與寧德時(shí)代合資規(guī)劃2.5萬噸VC產(chǎn)能，遠(yuǎn)期規(guī)劃總產(chǎn)能包括4萬噸VC、2萬噸FEC；新宙邦在江蘇瀚康規(guī)劃的5.96萬噸添加劑項(xiàng)目中包含1萬噸VC及0.8萬噸FEC；華一股份IPO項(xiàng)目中VC、FEC各規(guī)劃1萬噸，預(yù)計(jì)將于2024年投產(chǎn)。天賜材料正在規(guī)劃量產(chǎn)新型成膜添加劑，未來需求放量后有望獲得先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)溢價(jià)。除現(xiàn)在批量使用的VC及FEC外，電解液廠商也在新型添加劑的研發(fā)上展開競爭。天賜材料正在規(guī)劃量產(chǎn)DTD、二氟磷酸鋰、ODFP、TMSP等多種新型成膜添加劑，未來若相關(guān)需求放量有望獲得先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)溢價(jià)。新宙邦通過分子模擬設(shè)計(jì)出新型綜合性添加劑。2022年11月23日新宙邦在新品發(fā)布會上發(fā)布通過第一性原理計(jì)算方式設(shè)計(jì)出SCT2584新型添加劑，能夠在正極材料表面形成非常致密并且穩(wěn)定的界面膜，可以降低金屬離子溶出，抑制界面副反應(yīng)，能夠改善電池高低溫性能，提升循環(huán)，綜合性能強(qiáng)。瑞泰新材專注研發(fā)鋰鹽型添加劑。瑞泰新材子公司超威新材主要研發(fā)鋰鹽型添加劑，包括雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）、二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）以及三氟甲磺酸鋰（LiCF3SO3），研發(fā)門檻較高。其中TFSI綜合性能較好，作為添加劑使用可以提升電池低溫性能；DFOB可以提升電池高溫循環(huán)及低溫輸出性能；三氟甲磺酸鋰吸水性和循環(huán)性能強(qiáng)，可以用在固態(tài)電解質(zhì)中改善電解質(zhì)與負(fù)極的鈍化層結(jié)構(gòu)問題。5、LiFSI、高電壓電解液、鈉電電解液等新產(chǎn)品有望貢獻(xiàn)超額利潤5.1、LiFSI：工藝路線較為一致，未來收率或成為核心競爭要素LiFSI相比LiPF6具有高分解溫度、更高的電導(dǎo)率和更好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠提升電池的低溫性能、循環(huán)壽命、耐高溫性能。LiFSI作為電解液溶質(zhì)鋰鹽具有高導(dǎo)電率、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，在電解液中添加LiFSI能夠提升電池的高低溫性能、安全性、循環(huán)壽命，在寬溫帶、長壽命、高安全等類型電池中添加量更高。FSI的高穩(wěn)定性與高鎳三元較適配，未來4680電池放量有望提升FSI用量。由于LiFSi對水份很敏感，容易與水反應(yīng)生成HF腐蝕電池內(nèi)部器件，需要添加其他抑制腐蝕的鋰鹽，提高成本的同時(shí)降低了電解液整體倍率性能，因此當(dāng)前作為副鹽使用。由于鎳屬于活潑性元素，高鎳電池的熱穩(wěn)定性較差，對電解液的穩(wěn)定性有更高要求，因此FSI與高鎳電池比較適配。2025年LiFSI需求量預(yù)計(jì)超過4萬噸。關(guān)鍵假設(shè)：（1）根據(jù)前文電解液出貨量預(yù)測的相關(guān)假設(shè)，2025年磷酸鐵鋰電池出貨量預(yù)計(jì)為1535GWh，三元電池為585GWh；（2）三元電池對電解液的穩(wěn)定性要求更高，所以在三元電池中FSI用量更高。而未來隨著三元中超高鎳電池及4680電池比例提升，F(xiàn)SI用量有望進(jìn)一步提升，我們按照FSI在磷酸鐵鋰電解液的添加比例保持在1%，在三元電解液中添加比例從2%提升至2025年的5%進(jìn)行測算。目前合計(jì)規(guī)劃LiFSI產(chǎn)能超過20萬噸。天賜材料、多氟多、時(shí)代思康、永太科技、康鵬科技、深圳研一等企業(yè)看好LiFSI的應(yīng)用前景，均規(guī)劃了上萬噸級的產(chǎn)能。LiFSI的主流合成方法為氯磺酸法，分成氯化、氟化、鋰化三個(gè)步驟。第一步采用氨基磺酸、氯磺酸、氯化亞砜為原料，反應(yīng)生成雙氯磺酰亞胺；第二步加入無水氫氟酸與雙氯磺酰亞胺反應(yīng)生成雙氟磺酰亞胺；第三步加入碳酸鋰/氫氧化鋰/氯化鋰的DMC溶液反應(yīng)生成液態(tài)LiFSI，結(jié)晶過濾干燥除雜后可以得到固態(tài)LiFSI。工藝路線較為一致，未來收率會成為行業(yè)核心壁壘及成本競爭核心要素。LiFSI壁壘一方面在于電池級產(chǎn)品對純度及精度要求高，另一方面是反應(yīng)相對復(fù)雜，當(dāng)前工藝成熟度不夠，產(chǎn)品收率較低。由于行業(yè)各廠商工藝路線多為氯磺酸法，較為一致，未來收率上的競爭會成為成本的核心競爭要素。5.2、高電壓電解液：需要新型添加劑及溶劑體系，超前研發(fā)掌握配方的電解液廠商有望獲得先發(fā)優(yōu)勢當(dāng)電壓高于4.3V時(shí)，電解液需要添加新型添加劑改善正極成膜性能。當(dāng)電壓升高到超過4.3V時(shí)，溶劑會與高電壓的正極發(fā)生副反應(yīng)，使正極材料中的過渡金屬溶出，并產(chǎn)生大量氣體，大幅降低電池的容量和安全性能。因此需要添加成膜類添加劑與正極材料反應(yīng)生成穩(wěn)定且不會顯著增加阻抗的CEI膜，提高電解液與正極材料的穩(wěn)定性。當(dāng)電壓高于4.5V時(shí)，電解液需要新的溶劑體系。碳酸酯類溶劑受到正極材料中過渡金屬離子的催化作用時(shí)，在4.5V的電壓下就會氧化分解導(dǎo)致電池性能的快速惡化。因此當(dāng)電壓高于4.5V時(shí)，需要開發(fā)