鋰電池技術(shù)迭代

鋰電池技術(shù)迭代鋰電池技術(shù)迭代隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)發(fā)展，鋰離子電池的技術(shù)迭代升級(jí)可能對(duì)現(xiàn)有的鋰離子電池及其原材料產(chǎn)品與技術(shù)產(chǎn)生沖擊，目前的主流鋰電池原材料存在被替代的可能性，同時(shí)固態(tài)鋰電池等新型電池的技術(shù)成熟亦可能導(dǎo)致VC、FEC等主流電解液添加劑的市場(chǎng)需求下降。電解液添加劑VC/FEC市場(chǎng)規(guī)模鋰電池電解液主要由電解質(zhì)、有機(jī)溶劑和添加劑組成，其中，添加劑能夠定向改善電解液、鋰電池的各項(xiàng)性能，占電解液質(zhì)量的2-5%，占電解液成本的10-25%。雖然占比不大，但由于不同種類的添加劑性能不同，在電解液的差異化競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮著重大作用。電解液添加劑具有成膜、高壓、增強(qiáng)導(dǎo)電、阻燃、過(guò)充保護(hù)、高低溫性能改良、除酸除水添加劑等功能，復(fù)合電解液添加劑研究逐漸增加。目前市場(chǎng)上成膜添加劑使用廣泛、種類繁多，但在使用范圍上略有差異。磷酸鐵鋰電池基本上都是用VC，F(xiàn)EC通常應(yīng)用在一些高壓數(shù)碼電池上；三元鋰電池由于鎳活性強(qiáng)，用VC和FEC這類保護(hù)負(fù)極的添加劑使用的更少。高鎳三元體系電解液中VC含量一般在1%以下甚至不添加。近些年全球?qū)π履茉串a(chǎn)業(yè)的日益重視帶動(dòng)新能源汽車消費(fèi)量逐步提高，外加電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域的投資項(xiàng)目，鋰電池需求大增。電解液作為鋰電池不可或缺的部分，是添加劑的下游市場(chǎng)。隨著電解液企業(yè)加快在電解液賽道的布局，2022年國(guó)內(nèi)電解液出貨量預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至64．8萬(wàn)噸，對(duì)添加劑的大量需求提供有力支撐。由于電池廠對(duì)電池和電解液需求不同，電解液添加劑的種類和用量都有較大區(qū)別。2018年國(guó)內(nèi)常規(guī)的電解液添加劑出貨量約達(dá)0．87萬(wàn)噸，2022年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至6．8萬(wàn)噸。2022年VC市場(chǎng)CR3集中度為70%，F(xiàn)EC市場(chǎng)CR3集中度為75%，這兩個(gè)產(chǎn)品的市場(chǎng)集中度有望進(jìn)一步提升。在新能源汽車、儲(chǔ)能等終端需求強(qiáng)力拉動(dòng)下，中國(guó)電解液添加劑（VC/FEC）的市場(chǎng)規(guī)模將由2021年57．4億元增長(zhǎng)至2026年161億元，5年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)23%。全球電解液添加劑行業(yè)現(xiàn)狀隨著新能源汽車滲透率的不斷提高，以及，5G手機(jī)、電動(dòng)工具和電動(dòng)兩輪車等新興消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域帶動(dòng)鋰電池需求增長(zhǎng)，全球鋰電池電解液出貨量迅速增長(zhǎng)。同時(shí)隨著鋰電池對(duì)于安全性、循環(huán)壽命和能量密度要求的提升，電解液添加劑需求量逐步增加。到2020年全球電解液添加劑出貨量上升至18750萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)31．8%，受2020年初疫情影響，較2019年增幅略有下降。2016年由于電解液市場(chǎng)價(jià)格飆升，帶動(dòng)電解液添加劑市場(chǎng)價(jià)格的上升，電解液市場(chǎng)規(guī)模上升幅度擴(kuò)大。隨著電解液添加劑市場(chǎng)價(jià)格逐漸回調(diào)，電解液添加劑市場(chǎng)規(guī)模的增速逐漸下跌。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2020全球電解液添加劑市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到28．69億元，同比增長(zhǎng)9．55%，增速相對(duì)于2019年下降明顯。高鎳高電壓趨勢(shì)下，電解液添加劑重要性將繼續(xù)提升隨著鋰電池往高電壓、高鎳化等方向發(fā)展，所需電解液的配方，尤其是添加劑的使用也越來(lái)越復(fù)雜，電解液添加劑已成為提升高鎳電池電解液性能的核心原材料，重要性日益顯著。未來(lái)新型添加劑將成為企業(yè)進(jìn)一步提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、提高產(chǎn)品附加值的關(guān)鍵所在。電解液添加劑功能概述功能添加劑是最經(jīng)濟(jì)、高效提升電池性能的方法，通過(guò)少量添加劑的篩選和配比，可以大幅度提高電解液的性能，是近年來(lái)鋰離子電池電解液領(lǐng)域研究的核心方向。按照作用機(jī)理，添加劑可分為成膜添加劑、高電壓保護(hù)添加劑、低溫添加劑、安全添加劑（包括阻燃添加劑和防過(guò)充添加劑），這些添加劑可以幫助電池實(shí)現(xiàn)高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高倍率性能、寬溫度適用范圍以及高安全性，這也是目前市場(chǎng)追求的重點(diǎn)。碳酸亞乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）是目前市場(chǎng)中較為主流的添加劑，兩者占電解液添加劑市場(chǎng)的份額接近60%。常見(jiàn)的電解液添加劑還有1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯（1，3-PS）、乙烯基代碳酸乙烯酯（VEC）和雙（氟代磺酰）亞胺鋰（LiFSI）等，也兼具提升安全性能、電化學(xué)性能和高低溫性能的優(yōu)勢(shì)，LiFSI還替代六氟磷酸鋰作為鋰鹽使用。目前主流添加劑工藝相對(duì)復(fù)雜，如VC需通過(guò)碳酸乙烯酯兩步法工藝得到粗產(chǎn)品，該過(guò)程不僅操作復(fù)雜時(shí)間長(zhǎng)，得到的VC產(chǎn)率低并需進(jìn)一步純化才能滿足工業(yè)需求。因此，目前市售VC價(jià)格較昂貴。此外FEC、1，3-PS、VEC工藝的操作和反應(yīng)條件要求較高，其中1，3-PS和LiFSI均實(shí)現(xiàn)了相對(duì)溫和的生產(chǎn)工藝，但整體產(chǎn)率仍相對(duì)較低，目前最高約70%。中國(guó)電解液添加劑行業(yè)現(xiàn)狀隨著電解液添加劑應(yīng)用終端需求量的不斷上升，以及主流電池對(duì)電解液添加劑的使用比例的提高，中國(guó)電解液添加劑出貨量增長(zhǎng)迅速。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2014-2020年中國(guó)電解液出貨量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，到2020年中國(guó)電解液出貨量達(dá)到16140噸，同比增長(zhǎng)40．84%。受電解液上游原材料價(jià)格大幅上漲影響，添加劑價(jià)格降幅減緩，帶動(dòng)整體市場(chǎng)規(guī)模大幅上漲。消費(fèi)鋰電池需求增長(zhǎng)帶動(dòng)中國(guó)電解液出貨量迅速提升，也使得電解液添加劑市場(chǎng)規(guī)模上漲。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，到2020年中國(guó)電解液添加劑行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模上升至24．5億元。預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到31．4億元的市場(chǎng)規(guī)模。從全球范圍來(lái)看，日本三菱、宇部、三井、和光純藥、硝子、韓國(guó)天寶等有自己合成和生產(chǎn)添加劑，但是海外企業(yè)基本只生產(chǎn)除VC、FEC和PS等常規(guī)添加劑之外的新型添加劑。從產(chǎn)量來(lái)看，全球電解液添加劑產(chǎn)量主要集中在中國(guó)，中國(guó)企業(yè)在全球電解液添加劑行業(yè)所占的市場(chǎng)份額達(dá)到86．08%。其中江蘇華盛是全球第一大電解液添加劑生產(chǎn)企業(yè)，2020年市場(chǎng)份額占比達(dá)到20．89%。近年來(lái)，我國(guó)添加劑生產(chǎn)企業(yè)對(duì)主流電解液添加劑VC和FEC產(chǎn)能有限，現(xiàn)有合計(jì)約15000噸添加劑產(chǎn)能，預(yù)計(jì)短期內(nèi)增量有限。長(zhǎng)期來(lái)看，添加劑規(guī)劃產(chǎn)能規(guī)模較大，其中江蘇華盛在現(xiàn)有年產(chǎn)能5000噸（3000噸VC和2000噸FEC）的基礎(chǔ)上新規(guī)劃6000噸VC和3000噸FEC產(chǎn)能，蘇州華一擬新增10000噸FEC產(chǎn)能。而新產(chǎn)能的設(shè)計(jì)投產(chǎn)周期平均約兩年，產(chǎn)能可能存在無(wú)法及時(shí)補(bǔ)足的問(wèn)題，供應(yīng)緊張將持續(xù)到2022年。2020年，排名第一的為江蘇華盛，憑借其在VC和FEC產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率約為24．3%；瀚康化工在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有14．9%的份額，排名第二；蘇州華一和青木高新，其國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額分別為8．1%和5．9%；浙江天碩被天賜材料收購(gòu)后，產(chǎn)能逐步釋放，2020年國(guó)內(nèi)市占率為5．6%，出貨量占比不斷提升。由于添加劑成分復(fù)雜、純度要求高，難仿制，且國(guó)家對(duì)其環(huán)保和安全要求比較高，因此成為電解液主要技術(shù)壁壘之一。目前添加劑研發(fā)總體落后于電解液需求，且小眾添加劑不僅有專利保護(hù)，而且生產(chǎn)難度大，目前添加劑在LFP電解液和三元電解液中的成本占比分別為10%和20-25%。三元電解液中添加劑的成本占比相較鐵鋰產(chǎn)品更高，主要系三元電池?zé)岱€(wěn)定性較差，需要增加電解液添加劑種類和用量來(lái)提升安全性。隨著下游電池客戶能量密度提升的需求帶來(lái)三元電池的高鎳高電壓趨勢(shì)，而功能添加劑作為最經(jīng)濟(jì)、有效提升電池性能的材料，通過(guò)少量的功能添加劑組合便可大幅度提高電解液及電池的性能，在鋰電池及電解液產(chǎn)業(yè)中的重要性將繼續(xù)提升。LiFSI可作為新型鋰鹽和新型添加劑，具備更優(yōu)的高、低溫性能和導(dǎo)電性，可以彌補(bǔ)六氟的部分性能缺陷，但由于成本較高、工藝較復(fù)雜，還未形成對(duì)六氟的替代，目前產(chǎn)業(yè)中主要將LiFSI作為添加劑加入電解液，主要搭配LiPF6以改善電池的常溫循環(huán)、高溫循環(huán)、倍率和低溫性能。2020年，中國(guó)LiFSI的實(shí)際出貨量約為1000噸，主要生產(chǎn)企業(yè)包括康鵬、天賜、宏氟、如鯤等，海外企業(yè)主要為天寶、觸媒等企業(yè)。目前業(yè)內(nèi)正在嘗