电解液是锂离子电池四大主材之一,理想的电解液需要具备高电导率、高热稳定性、高化学稳定性、高电级兼容性、低成本等特性。
电解液是锂离子电池四大主材之一,理想的电解液需要具备高电导率、高热稳定性、高化学稳定性、高电级兼容性、低成本等特性。
电解液是锂离子电池中离子传输传导电流的作用,是电池充放电能顺利进行的基本保障。首先要起到良好运输离子作用,电解液需要具备较高的电导率;此外,电解液还需要具有较高的热稳定性和化学稳定性,不会轻易发生热分解,在较宽电压范围内能保持较为稳定的温度,在长循环时自身不发生化学反应;第三,电解液需要与电机拥有很高的兼容性,能在负极上形成稳定的SEI膜;最后,大批量使用的电解液需要具备绿色、低成本等特点。
电解液的选择会影响电池各项主要性能,尤其是倍率性能、高低温性能、循环次数。(1)能量密度:虽然电极材料是决定锂离子电池比容量的先决条件,但电极材料的嵌、脱锂过程和循环过程始终是与电解质相互作用的过程,电解质也在很大程度上影响电极材料的可逆容量;(2)内阻:电池内阻为欧姆内阻、电极/电解质界面电阻和极化内阻之和,其中前两项皆与电解液有关;(3)倍率性能:电池的倍率充放电性能取决于锂离子在电极材料中的迁移率、电解质的电导率、电极/电解质相界面的锂离子迁移率,其中后两者都与电解液的组成和性质密切相关;
(4)高温性能:电池的高温性能主要取决于温度升高时电极/电解质相界面的副反应剧烈程度,需要提高电解质在高温情况下的稳定性;(5)循环寿命:电池老化的原因包括活性比表面积减小、活性物质脱落、某些材料在电解质中被腐蚀、隔膜破损、电解质出现过多杂质,均与电解液对电极材料的浸润及电解液的性质有关。(6)安全性:锂离子电池在大电流充放电的情况下可能导致温度快速升高,如果能研发出不燃烧的电解质体系,可从根本上消除电池的安全隐患。
电解液在锂电池电芯成本的占比相对较低,但其对锂电池性能的影响重大,电解液在正负极中间起到传导锂离子的作用,其性能直接关系到锂电池的高电压特性、充放电倍率、循环寿命、安全性等,电解液的关键在于与其他电池材料的匹配性,所以电解液生产企业的核心在于产品配方、工程设计、生产中的反应机理和过程控制、成本控制。
统计数据显示,2016年国内锂电池电解液出货量约8.5万吨,同比增长34.9%;2021年国内锂电池电解液出货量约50万吨,同比增长100%。2022年中国电解液市场出货超80万吨,其中动力领域用电解液需求占比达到68%,其次为储能领域需求,占比19%,数码领域用电解液受数码消费终端产品增长不及预期影响,占比大幅下降至13%。锂离子动力电池电解液受益于新能源汽车的发展,作为锂离子动力电池关键原材料之一,其出货量数据与新能源汽车销量数据高度相关。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年国内电解液行业发展趋势及发展策略研究报告》分析
竞争格局
全球锂离子电池电解液的供应商主要集中在中国、日本、韩国。日本及韩国的主要厂商主要供应日本、韩国本土企业和部分国内日资、韩资企业。国产锂离子电池电解液自2002年进入市场,逐步取代进口产品,通过不断改进和提高产品质量,目前技术已达到国际先进水平,与日本及韩国企业不存在明显差距。国内锂离子电池生产商电解液配套已实现国产化,只有少部分企业使用进口电解液。锂离子电池电解液的核心材料六氟磷酸锂的生产技术曾在较长的时间内集中在日本企业。目前,国内企业已相继实现六氟磷酸锂量产,且部分电解液龙头企业正逐步开发以新型电解质材料LiFSI为代表的新型锂盐。
从具体企业看,天赐材料的行业龙头地位稳固,2022年电解液市场份额35.9%(2021年为28.8%);前四家(天赐材料、新宙邦、比亚迪、国泰华荣)占据超过60%的市场份额;昆仑化学、中化蓝天、法恩莱特和珠海赛纬竞争激烈。中国电解液行业CR10由2021年的84.3%提升到2022年的88.3%,行业集中度进一步上升,优胜劣汰的发展趋势明显。鉴于电解液产品的关键在于与其他电池材料的匹配性,体现在电解液生产企业与下游客户进行定制化的配方开发。因此,市场占有率成为电解液企业在客户资源、配方研发方面的竞争关键所在。
电解液行业发展趋势
锂离子电池电解液下游新能源汽车行业以及储能领域的快速发展,拉动锂离子电池及其上游锂离子电池电解液行业的需求。欧洲继续加大对新能源汽车补贴机制和激励政策,同时燃油车禁止销售也提上日程。随着下游新能源汽车迅速发展,加之政策扶持和技术的不断成熟,使得锂离子电池电芯能量密度不断提高,进而对电解液的性能要求越来越高。
在降成本诉求提升背景下,电解液厂商快速升级,满足高能量密度、高安全性需求成为考验电解液厂商的重要因素。而受疫情影响,人们出行要求的改变加剧了新能源汽车市场的需求,一些新势力造车争先进入新能源市场,也推动新能源市场的持续火爆。2020年下半年开始,动力电池企业订单持续快速上量,上游原材料尤其六氟磷酸锂的缺货情况较为突出,产能和供应不足并且在一段时间内都持续处于短缺状态,原料价格也正经历着快速上涨的阶段;储能锂电池方面,随着成本下降和性能提升,锂电池正在加速替代铅酸电池。此外碳中和目标下,全球能源方式将发生改变,从传统的煤炭能源切换成绿色能源(光伏/风电等)+储能的形式,市场空间巨大,预计未来几年储能市场增速将维持高位。
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2023-2028年国内电解液行业发展趋势及发展策略研究报告
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