競爭激烈、利潤見底、新型電池的沖擊將對我國電解液發(fā)展帶來挑戰(zhàn)

電解液：“躺贏”時代已過

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　　隨著“雙碳”目標(biāo)提出和推進(jìn)，新能源汽車的研發(fā)應(yīng)用成為各國產(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，隨著全球范圍內(nèi)汽車電動化的深度推進(jìn)及儲能市場的快速興起，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)已步入行業(yè)發(fā)展的“快車道”，并帶動電解液需求快速增長。當(dāng)前，我國電解液市場呈現(xiàn)薄利潤、強(qiáng)競爭等特征，同時，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)革新帶來的成本、產(chǎn)品等挑戰(zhàn)。

　　我國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，新能源汽車作為各國實現(xiàn)碳中和的重要途徑，步入快速發(fā)展階段。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，2023年，全球新能源汽車銷量達(dá)1465.3萬輛，其中我國新能源汽車銷量逾900萬輛。同時，在能源轉(zhuǎn)型及“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，全球電化學(xué)儲能發(fā)展進(jìn)程加快，包括電力系統(tǒng)儲能、基站儲能和家庭儲能在內(nèi)的眾多應(yīng)用場景對儲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。一般來說，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，截至2023年，我國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，用來保證電池在充放電過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。市場上常見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，實現(xiàn)對電解液的工作溫度、電壓窗口、比能量等理化性能的動態(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)化成熟帶來的成本優(yōu)勢，但其熱穩(wěn)定性較差、存在易水解等問題。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，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不多，市場集中度高。

　　○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。常見的電解液有機(jī)溶劑包括碳酸酯類、醚類及新型氟化溶劑等。目前市場上95%以上商業(yè)化使用的溶劑以有機(jī)碳酸酯類溶劑為主。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，碳酸酯類溶劑可進(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）。一般來說，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，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)對水分、雜質(zhì)含量十分敏感，因此對有機(jī)溶劑純度要求較高，普遍要求電池級有機(jī)溶劑純度達(dá)到99.99%。同時，后續(xù)提純工藝難度較大，我國可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)電池級有機(jī)溶劑企業(yè)屈指可數(shù)，市場呈現(xiàn)高集中度競爭格局。

　　○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、過充電保護(hù)添加劑等。其中，以成膜添加劑的使用最為常見。

　　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。

　　過充保護(hù)添加劑是一類高氧化還原電位類化合物，為鋰離子電池提供過沖保護(hù)。常見的過充保護(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)到電池級的要求，市場供應(yīng)一度十分緊張。2021年，國內(nèi)碳酸亞乙烯酯市場價格從15萬元/噸一路暴漲至50萬元/噸，后期隨著國內(nèi)新增產(chǎn)量釋放，價格逐漸回歸理性區(qū)間。

　　國內(nèi)電解液市場集中度較高、盈利能力不足

　　擴(kuò)能潮疊加下游高庫存，我國電解液利潤基本觸底。近年來，全球范圍內(nèi)新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)快速興起，刺激鋰離子電池市場迅速擴(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，價格也跟隨原料碳酸鋰價格一路“水漲船高”。以磷酸鐵鋰體系電解液為例，價格從2021年初的4萬元/噸一度飆升至2022年初的12萬元/噸。

　　眾多產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)紛紛布局，我國電解液市場步入高速擴(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和儲能等下游鋰電池需求端的強(qiáng)勢發(fā)展；另一方面是由于電解液在電池材料各環(huán)節(jié)中介入門檻相對較低。從鋰離子電池各環(huán)節(jié)看，電解液環(huán)節(jié)每億瓦時電池對應(yīng)的產(chǎn)能投資成本僅需200萬元左右，是正極材料投資成本的1/50。同時，電解液生產(chǎn)工藝簡單、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，此輪“高歌猛進(jìn)”的擴(kuò)能潮引發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈過剩等風(fēng)險開始顯現(xiàn)。一是下游鋰離子電池企業(yè)過度生產(chǎn)導(dǎo)致庫存高位，突如其來的去庫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)鍵原材料價格出現(xiàn)“腰斬”。電解液價格由于缺乏成本端及需求端的強(qiáng)勢支撐一路暴跌，至今仍未止跌。截至去年底，我國磷酸鐵鋰體系電解液均價已跌為2萬~2.2萬元/噸，行業(yè)盈利水平逐漸見底。

　　寡頭效應(yīng)明顯，市場競爭激烈。在行業(yè)競爭加劇、電解液產(chǎn)業(yè)鏈渠道利潤大幅壓縮的背景下，原料自供率高、產(chǎn)品性能突出、客戶優(yōu)勢明顯的企業(yè)在市場競爭中將更具優(yōu)勢。當(dāng)前我國電解液市場集中度較高，龍頭企業(yè)占市場絕大部分份額。

　　為應(yīng)對激烈的市場競爭，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第二。二是與下游客戶深度綁定。一般來說，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，電池下游應(yīng)用領(lǐng)域需求差異化導(dǎo)致電解液配方個性化明顯，電解液生產(chǎn)企業(yè)往往通過定制化產(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)商簽訂長期訂單。這些長期訂單一般具有針對成本波動的調(diào)控手段，可以抵御部分原材料價格波動的風(fēng)險，保證電解液生產(chǎn)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)的利潤。

　　新型電池將對傳統(tǒng)電解液市場形成沖擊

　　性能需求倒逼材料體系升級。在產(chǎn)能投放加快、利潤大幅縮減的背景下，電解液行業(yè)競爭加劇，未來電解液企業(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，我國新能源汽車高端化趨勢日益明顯。當(dāng)前高壓快充性能已逐漸成為我國高端電動車標(biāo)配，比亞迪、蔚來、理想、小鵬等多家新能源汽車企業(yè)均推出了800伏高壓快充車型，在B級及以上車型滲透率已超10%。這部分高端車型滲透率的提升有助于推動鋰離子電池繼續(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景下的熱穩(wěn)定性不佳，因此高鎳化的鋰離子電池對熱失控風(fēng)險明顯高于普通三元電池。未來，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，亟待開發(fā)高耐壓、阻燃、高熱穩(wěn)定性的電解液，以匹配不斷升級的電池，繼而實現(xiàn)動力電池整體電化學(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。從電池發(fā)展歷程來看，電池體系的升級主要受政策、市場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題。

　　未來，鈉離子電池在大型儲能、小動力等領(lǐng)域?qū)Π踩?、成本比較敏感的場景更具替代性優(yōu)勢。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或醚類溶劑。

　　這些新型電池隨著性能、成本等指標(biāo)的提升，在動力、儲能領(lǐng)域的應(yīng)用占比預(yù)計將逐步提升，對于傳統(tǒng)電解液市場將形成沖擊。

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報

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