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最新!电解液三大主材简析与发展现状

时间:2024-10-12 来源:小编 点击:

最新!电解液三大主材简析与发展现状电解液 2023年,在新能源汽车和储能市场的带动下,全球锂离子电池出货量进一步增长,中国电解液市场规模达到7

最新!电解液三大主材简析与发展现状

电解液   


       2023年,在新能源汽车和储能市场的带动下,全球锂离子电池出货量进一步增长,中国电解液市场规模达到701.5亿元,电解液出货量为113.8万吨,同比增长27.7%,中国电解液出货量的全球占比提升至86.7%。预计2024年,我国电解液市场规模将达到886亿元,呈现出稳步增长的趋势。

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行业发展趋势 


       市场集中度提高:随着市场竞争的加剧和技术壁垒的提高,电解液行业的市场集中度有望进一步提高。少数几家具备技术实力和市场优势的企业将占据更大的市场份额,形成更加稳定的竞争格局。

       成本问题:电解液的成本是影响其市场竞争力的重要因素之一。未来,企业需要通过技术创新和产业一体化建设来降低生产成本,提高市场竞争力。

       海外市场拓展:面对国内市场的激烈竞争和价格战压力,越来越多的电解液企业开始将目光投向海外市场,通过不同方式与国外企业合作,从而提升自身实力和品牌影响力。

       技术壁垒:电解液生产技术的门槛较高,为了克服技术壁垒,企业需要加强与高校和科研机构的合作,共同研发新技术和新材料。

       政策推动:随着全球对环保问题的日益重视,各国政府或将出台更加严格的环保法规和政策。这些法规和政策将推动电解液行业向更加环保、可持续的方向发展。

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    总 结


       随着电解液行业产能持续增加,行业竞争将进一步加剧。但与此同时,中国新能源汽车带动动力电池的需求提升、“双碳”政策和能源转型背景下的储能产业高速增长、新兴消费领域的需求爆发以及电动工具、电动两轮车等领域的锂电替代市场增长,将推动未来锂电池产业需求稳步提升,并带动中国电解液出货量实现持续增长。

锂盐   


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六氟磷酸锂 


       2023年,全球六氟磷酸锂出货量为16.9万吨,同比增长26.1%。但是由于价格大幅下跌,市场规模仅为194.4亿元,同比下滑53.7%。

       目前全行业处于较为严重的产能过剩状态。截至2023年年底,全行业实际投产产能已经超过30万吨,相比当年16.9万吨的需求量,产能过剩约100%。2024年上半年,六氟磷酸锂的产量约为7.8万吨,同比增长34.6%,增速可观,但是相对于过剩的产能来说仍是杯水车薪,开工率处于持续的低迷状态。

       目前行业内主要有效产能如下表所示。从2023年的出货量来看,天赐、多氟多、天际三家出货量占到全市场的60%以上,市场集中的趋势在进一步增强。

       尽管市场低迷,仍有大量产能在建设和规划之中。根据数据显示,各公司到2025年规划的名义产能超过100万吨;实际上,由于下游需求不及预期,产品价格低迷,大多数规划产能已经处于停滞状态。

       由于全球锂产能激进扩产,2024-2026年新投产能约100万吨LCE,相比2023年年底产能增长接近100%,且其中包含大量低成本的盐湖产能。我们预计未来几年锂资源都将处于供大于求的状态,碳酸锂价格将被高成本产能的复工冲动所压制,难以出现趋势性上涨。六氟价格也难以得到来自成本方面的支撑。

       2024年下半年,我们预计电解液需求在60万吨左右,存在增长预期,会带动六氟出货量进一步增长。从节奏上来看,7、8月终端排产情况一般,需求虽向好运行,但需求增速并不明显。9、10月是行业传统旺季,在需求顺利复苏的情况下,产量或达到今年峰值;11、12月终端以消耗库存为主,电解液出货量会有所降低。

       价格方面,预测下半年将稳定在低位。一方面是由于下游需求的增速难以消化过剩产能,加工费难有起色;一旦加工费有所上涨,即可触发稍高成本产能的复工。另一方面,根据分析,碳酸锂也有大量低成本产能投产,价格也将持续处于低位,成本端难以对六氟价格形成支撑。同时,现在的价格已经打到了绝大多数厂家的盈亏平衡线之下,只有行业顶端企业和国际品牌能勉强盈利,我们判断价格下行空间也已经非常有限。

       从长期来看,行业出清难以避免。一方面头部企业成本低、产能大,且仍有扩产计划,高成本产能将被挤到有效需求线的右侧,生产即亏损;另一方面,中国电动汽车的新车渗透率已经超过50%,行业面临增速下降;潜在增速较高的北美市场对中国设置了较高壁垒,2027年之后中国本土企业将难以进入。综合来看,行业的有效需求在未来两三年内还面临失速的风险。因此,高成本企业未来将难有机会。

新型锂盐   


        新型锂盐主要包括双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂等,其中双氟磺酰亚胺(LiFSI)最受关注,未来的商业化确定性最高,被视为下一代主流锂盐有力竞争者。

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双氟磺酰亚胺锂 


       相较于六氟磷酸锂(LiPF6),LiFSI具有更高的导电率、化学稳定性和热稳定性,能显著提升电池的低温性能、 循环寿命和耐高温性能等指标。

       根据数据显示,近年来,国内多家企业布局双氟磺酰亚胺锂,2023年第三季度LIFSI添加比例已超过2%,带动2023年LiFSI出货量为14794吨。截至2023年底,合计产能达到46.1吨,规划新增产能近34万吨,LiFSI产业化进程加速,提前布局并且尽早实现技术突破的企业有望充分受益。

       从价格来看,LiFSI价格过高是制约其产业化的因素之一。目前,随着LiFSI技术不断成熟和进步,产能规模逐步扩大,成本逐渐下降,价格也逐渐回落,从2016年的100万元/吨下降至2023的21万元/吨左右,为LiFSI的商用创造了条件。随着未来产能释放,其在电解液中的应用将进一步推广。

       随着新能源汽车、储能系统等领域对电池性能要求的不断提高,LiFSI的市场需求将持续增长。

       目前国内已有大量锂电材料企业入局LiFSI领域,并规划了上万吨级的产能。预计未来几年内,这些产能将陆续投产,进一步满足市场需求。随着产能扩张、技术突破和生产成本降低,LiFSI在锂盐领域的市场渗透率将持续提升,这将有助于推动其在新能源电池领域的广泛应用。

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二氟草酸硼酸锂 


      二氟草酸硼酸锂(LiODFB)作为电解质时在宽温域下具有良好的离子电导率。使用LiODFB电解质可有效提高电池在宽温域下的循环性能和倍率性能,是一种发展潜力很大的新型锂盐电解质。二氟草酸硼酸锂也可作为成膜添加剂用于锂离子电池电解液中。

       目前国内公司二氟草酸硼酸锂的制备方法主要有5种,其中主流研究方法有3种;有固相法、水相反应和有机相反应。但是最主要的还是以BF3为原料的液相法。这些工艺具有原材料易得、流程简单、成本较低、反应彻底(副反应少)、产品纯度高等特点,为我国二氟草酸硼酸锂的工业化生产提供了强有力的技术支撑。

       二氟草酸硼酸锂市场近年来才刚刚起步,国外企业不多,产能不大,目前全球二氟草酸硼酸锂产能主要集中在中国、韩国、日本等国。其中我国是全球二氟草酸硼酸锂主产国,2022年国内产能占比全球总产能已超85%。韩国企业也有生产,但是规模不大,整体与中国市场生产能力无法相提并论。二氟草酸硼酸锂技术壁垒较高,未来具备技术优势、成本优势的企业将优先受益。

       国内二氟草酸硼酸锂企业主要有天祝宏氟锂业科技、苏州祺添新材料、浙江圣持新材料、上海如鲲新材料、湖南埃迪特威、江苏泰际材料、山东森诺威新能源、河北津宏化工、兰州初鑫新材料、杭州四马化工等。

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四氟硼酸锂 


       四氟硼酸锂LiBF4与锂离子具有相对较弱的配位能力,在有机溶剂中容易解离,从而有助于提高锂电池电导率,从而提高电池性能。然而,正是由于其阴离子具有相对较小的半径,极易与电解液中的有机溶剂发生配位,从而也导致锂离子电导率相对较低,因此LiBF4也极少用于常温锂电池。但是,LiBF4具有相对较高的热稳定性,在高温下不易分解,因此常用于高温锂电池中。与此同时,在低温条件下,LiBF4也表现出很好的电池性能,这主要是由于低温条件下基于LiBF4的电解液表现出更小的界面阻抗。除此之外,LiBF4对于集流体Al具有一定的耐腐蚀性,因此,LiBF4常用作锂离子电池电解液添加剂,从而提高电解液对集流体Al的腐蚀电位

       目前,四氟硼酸锂的制备方法主要有固相-气相接触法、非水溶液法、水溶液法和离子交换法。

       在我国市场中,四氟硼酸锂生产企业主要有苏州佛赛新材料有限公司、多氟多新材料股份有限公司、上海中锂实业有限公司等。四氟硼酸锂作为传统锂离子电池电解液六氟磷酸锂的优秀替代品,未来发展前景广阔。

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双草酸硼酸锂 


       LiBOB与LiPF 6 相比,LiBOB在第一次充放电过程中不可逆容量较低,50℃高温下的循环性。二草酸硼酸锂具有无毒、无污染、热稳定性好、电化学稳定性好等优势,能够提高锂电池高温性能以及电解液导电性。

       目前,双草酸硼酸锂的制备方法主要有固相合成法与液相合成法,其中液相合成法分为水相合成法与液体有机溶剂合成法,合成的主要原料包含草酸、硼酸和锂盐,而反应温度可达220~260℃。在实际生产过程中,水相合成法面临诸多问题。

       我国二草酸硼酸锂市场主要参与者包括深圳新宙邦科技股份有限公司、南通和惠新能源材料有限公司、江苏瑞泰新能源材料股份有限公司、广东天际电器股份有限公司等。新宙邦为我国二草酸硼酸锂龙头企业,目前公司正在推进二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、FEC、VC等锂电添加剂一体化布局。

       有相关行业分析人士表示,二草酸硼酸锂性能优异,未来有望成为锂电池电解液重要原材料。
近年来,在市场需求旺盛等积极因素推动下,我国锂电池行业发展速度加快,为二草酸硼酸锂带来广阔市场空间。预计未来一段时间,伴随技术水平不断提升,我国二草酸硼酸锂市场渗透率将进一步提高。

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双三氟甲基磺酰亚胺锂 


       双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)具有较大的阴离子半径,容易解离出锂离子,进而可提高电导率,而且,该产品具有良好的热稳定性。

       将苯甲基双三氟甲基磺酰胺溶于有机溶剂中,在浓硫酸作用下,去苯甲基得到双三氟甲基磺酰氨;再将双三氟甲基磺酰胺,在有机溶剂条件下,与树脂锂进行离子交换得到最终产物双三氟甲基磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)。

       由于双三氟甲基磺酰亚胺锂的生产技术以及成本方面等原因,目前布局企业较少,但由于其作为新型锂盐的优良性能,同时随着国内锂电池市场的发展,未来双三氟甲基磺酰亚胺锂的市场需求将会持续增加。

       尽管锂盐在电池技术中发挥着核心作用,但也面临着一些挑战:

       ① 资源限制:锂资源的有限性和地域分布不均可能导致供应不稳定,影响电池成本。

       ② 环境影响:锂盐的生产和回收过程中可能产生环境问题,需要开发更环保的生产工艺。

       ③ 安全性问题:高能量密度的锂盐可能在某些条件下引发安全问题,如过热、短路等。

       未来的锂盐研究将集中在提高能量密度、安全性和环境友好性。新型锂盐的开发,如固态电解质中的锂盐,将为电池技术带来革命性的进步。

       锂盐作为电解液的核心,对电池的性能有着决定性的影响。通过不断的研究和技术创新,我们可以克服现有挑战,开发出更高效、更安全、更环保的电池技术,以满足日益增长的能源存储需求。随着科技的不断进步,锂盐在电池领域的应用前景将更加广阔。

溶剂   


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碳酸二甲酯 


       碳酸二甲酯还是锂电池电解液的关键材料之一。2022年电解液溶剂市场受新能源汽车市场影响,产能出现翻倍增长,但对比2022年,2023年碳酸二甲酯产能仍维持翻倍增长。产能的不断翻倍,导致市场出现供需失衡,市场价格持续回落至成本线甚至亏损,部分厂家因盈利较差,选择降低装置负荷或停车,减少亏损。

       但今年8月份,碳酸二甲酯市场出现小阳春,主要原因是部分企业停车,导致行业整体开工率降至64%左右,同时叠加大量外贸订单集中交付和下游需求上涨,使得碳酸二甲酯出货顺畅,市场库存处于低位。进入9月份,国庆假期备货叠加仍有部分厂家9月份有停车计划,市场供应再次出现紧张,下游厂家拿货积极性持续提升,市场价格出现连续上涨。

       市场虽然出现短期上涨,但目前行业仍有新产能进入,而下游整体需求量不及预期,供大于求问题仍难以解决。长期来看,市场或仍维持相对弱势,从现有电解液溶剂竞争格局来看,头部电解液溶剂企业产能规模较大,市场供应量大,具有明显的成本与产能规模优势。

       按照目前国内碳酸二甲酯产能规划,预计碳酸二甲酯行业或仍维持弱势,整体供需格局呈现供大于求。具有工艺优势、技术优势及一体化产业链的企业竞争力将更为显著。同时龙头企业凭借领先技术铸就护城河,与国内外优质客户深度绑定,在国内外形成强有力的竞争优势。

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碳酸二乙酯 


       在全球市场中,‌碳酸二乙酯的需求量呈现出稳步增长的趋势,‌这得益于锂电池、农业、‌医药行业和染料市场的不断扩大。受益于新能源电动车行业的蓬勃发展,电池级碳酸二乙酯成为最主要的细分产品。在农业、医药领域,‌随着新型产品的研发和推广,‌对碳酸二乙酯的需求也在逐年增加。目前,全球核心厂商主要分布在中国、日本,2023年前五大厂商占有全球大约50%的市场份额,主要生产商包括石大胜华、海科新源等。

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碳酸甲乙酯 


       EMC不溶于水,是一种优良的锂离子电池电解液的溶剂。EMC应储存于阴凉、通风、干燥处,并按易燃化学品规定储运。EMC的安全处理和储存非常重要,因为它是一种易燃物质。

       EMC作为溶剂,具有低毒性、高沸点、良好的溶解性等特点,被广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等行业。它可以替代传统的有机溶剂,减少对环境的污染。

       EMC是锂电池电解液中的重要成分,是一种优良的锂离子电池电解液的溶剂,能够提高电解液的电导率和电池的循环稳定性。随着新能源汽车和移动设备的快速发展,EMC在锂电池领域的应用前景广阔。

       随着全球对环保和可持续发展的重视,EMC作为一种绿色化学品,其市场需求将持续增长。特别是在新能源、新材料等领域,EMC的应用潜力巨大。预计未来几年,EMC将得到更广泛的应用和推广。

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   总  结 


      电解液溶剂作为电池中的关键组成部分,对于提高电池性能、安全性和环境友好性起着决定性作用,是实现未来绿色能源的核心技术之一。

      电解液溶剂作为绿色能源技术的核心,其发展对于实现可持续能源至关重要。通过不断的创新和研究,我们可以期待更加高效、安全和环境友好的电解液溶剂的出现,为绿色能源的发展提供强有力的支持。

       随着科技的进步和对环境的日益关注,电解液溶剂的研究将继续深化。未来的电解液溶剂将更加智能化,能够根据电池的工作状态自动调整其性能,以适应不同的应用场景。同时,随着新材料的发现和合成技术的进步,我们有理由相信,电解液溶剂将为绿色能源的未来开辟新的可能性。

添加剂   


       随着锂电池产业和新能源汽车等下游行业规模的不断扩大,全球电解液添加剂需求量不断扩大。

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碳酸亚乙烯酯 


       VC中文名为碳酸亚乙烯酯,是锂电池电解液中重要的添加剂,能够在锂电池初次充放电中,在负极表面发生电化学反应形成固体电解质界面膜(SEI膜),有效抑制溶剂分子嵌入和锂电池的气胀现象,提高电池寿命。碳酸亚乙烯酯主要用于磷酸铁锂电池和三元锂电池中,是目前使用量最大的电解液添加剂。

       2023年中国电解液添加剂出货量约6.6万吨,同比增长28.6%,受下游电解液增长的拉动,到2030年,预计中国市场电解液添加剂总体出货量将达到27.4万吨,其中VC出货量7.1万吨。

       供应方面,2021年中国VC产能供应不足,电解液企业和化工企业纷纷投建VC项目,新建产能规模普遍在万吨左右,新建产能在2022年集中释放,市场产值大幅增加。2023年产能持续增加,导致市场价格持续下滑。2024年开始,随着市场产能逐渐减少,市场产值预计达到25.6亿元,同时据预测,到2030年中国VC产值预计将达到44.2亿元。目前,中国碳酸亚乙烯酯在产能规模、产品质量与销售价格等方面均具有强大的市场竞争力。实现批量供货的企业有荣成青木、永太科技、华盛锂电、瀚康化工、华一股份和浙江天硕等。

       需求方面,中国碳酸亚乙烯酯市场需求量从2015年的1231.7吨增长至了2023年的32600吨,产量从2015年的1317.2吨增长到了2023年的38000吨。预计2024年中国碳酸亚乙烯酯市场需求量有望达到40000吨,产量有望达到46000吨。从市场规模来看,2023年中国碳酸亚乙烯酯行业市场规模达到50亿元,预计2024年有望达到62.5亿元。

       在 “碳中和”“碳达峰”等政策背景下,中国新能源汽车从2021年开始迎来了爆发性的增长,并且国家对新能源汽车政策不断加码,让新能源汽车保持上涨态势,带动锂电池电解液添加剂行业快速发展。碳酸亚乙烯酯作为使用量最大的电解液添加剂,其市场需求迅速增长,中国碳酸亚乙烯酯进入高速发展阶段,目前已经成为全球最大的碳酸亚乙烯酯生产和消费国家。

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氟代碳酸乙烯酯 


       FEC作为重要的锂电池电解液添加剂,其生产发展与锂电池电解液发展息息相关。由于中国新能源汽车行业的高速发展,与之相关的锂电产业在过去几年间均取得了快速增长。

       根据统计,全球电解液添加剂规模呈现稳步扩张的态势,2023年全球电解液添加剂规模为90.1亿元,预计2030年将达到271.1亿元,2023-2030期间年复合增长率(CAGR)为17.04%。中国是全球最大的市场,占有大约70%的市场份额,之后是日本和韩国,分别给占有大约10%。

       据统计,2021年我国FEC产能为1.9万吨,2023年FEC行业有效产能为3.0万吨,预计到2027年增长至20万吨左右。

       我国FEC主要生产厂家包括山东亘元、江苏华盛锂电、张家港瀚康化工、苏州华一新能源科技、荣成青木和浙江永太科技等。2023年我国FEC市场CR3集中度为75%,市场集中度较高,其中山东亘元市场份额占比35%,华盛锂电市场份额占比23%,永太科技市场份额占比17%,其他市场占比25%,预计未来市场集中度有望进一步提升。

       由于FEC优异的物理和化学特性,对FEC的需求也在不断增加。未来,随着相关产业技术的不断发展和市场需求的进一步扩大,FEC行业市场有望实现更大的增长。

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1,3-(1-丙烯)磺内酯  


       在锂离子电池和其他类型的电池技术中,电解液添加剂对于提高电池性能至关重要。今天我们介绍的1,3-(1-丙烯)磺内酯被大量用作锂电池电解液的添加剂,可以有效改善电池高低温性能以及电池初始容量。

       1,3-(1-丙烯)磺内酯是一种新型的电解液成膜添加剂,正在得到越来越多人的关注。据有关研究表明:1,3-(1-丙烯)磺内酯可以产生有效的阳极SEI膜,并且可以同时保护石墨电池的阴极和阳极。

       1,3-(1-丙烯)磺内酯制备方法包括丙烯醇合成法、正丙基氯合成法以及丙烯醛合成法三种。丙烯醇合成法指以丙烯醇为原材料,加入二氧化硫或硫酸氢钠等溶剂,经中和、蒸馏、脱水等流程制得成品,该法具有成品收率高、反应条件温和、技术成熟度高等优势,为1,3-(1-丙烯)磺内酯主流制备方法。

       1,3-(1-丙烯)磺内酯在众多领域拥有广阔应用前景,行业发展态势持续向好。

       ① 在锂电池领域,作为电解液添加剂,用于提高锂电池性能。

       ② 在医药生产领域,作为医药中间体,可用于生产抗菌药物。

       ③ 在石油化工领域,作为精细化工原料,可用于生产含氟有机化学品。

       ④ 在工业生产领域,可用作光亮剂、缓冲剂以及表面活性剂等,在电镀工艺中应用较多。

       电池制造领域为最大需求端,其作为锂离子电池电解液添加剂,能有效改善电池高低温性能以及电池初始容量。近年来,随着我国新能源汽车以及消费电子行业发展速度加快,锂离子电池产量不断提升,据国家工信部统计数据显示,2023年我国锂电池总产量超过940GWh,同比增长25%。未来伴随下游行业发展速度加快,其市场空间将进一步扩展。

       我国 1,3-(1-丙烯)磺内酯主要生产商包括万华化学、吉和昌化工、苏州华一、瀛寰化工、青木高新材料等。万华化学为我国 1,3-(1-丙烯)磺内酯代表企业,2024年3月其成功获得一项名为“一种 1,3-(1-丙烯)磺内酯的制备方法”的专利授权。未来伴随本土企业自主研发实力不断提升,我国 1,3-(1-丙烯)磺内酯产量及质量将有所提高。

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    总  结


       电解液添加剂作为最经济有效提升电池性能的材料,将对新能源锂电池未来在更多先进领域的广泛应用起到关键作用。未来添加剂在新能源汽车、储能等领域的需求将不断增长,行业规模将持续扩大,价格随着供需关系缓解,有望保持稳定。同时,随着电池技术的不断进步和市场竞争的加剧,添加剂的性能要求将不断提高,市场集中度也将进一步提升。

文章来源:石大胜华、新能源创新材料编辑整理