2023年锂电池电解液行业研究 动力电池稳健增长

电解液：充放电过程中运送锂离子，为锂电池的“血液”

电解液的构成

锂离子电池主要由电解液、隔膜、正极材料和负极材料构成，是锂电池制造的四大关键材料之一。电解液作为锂离子的载体，在充放电过程中运送锂离子，因此需要具有极大的离子导电率以及极小的电子导电率，被称为锂电池的“血液”。其成本约占锂离子电池生产成本的10%-15%。 锂电池电解液一般是由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂等主要材料配置而成，其中溶剂含量最高，质量占比80%以上，添加剂占比最低，约5%。电解液对于锂盐、溶剂、添加剂的纯度、水分和酸含量等要求较高，原料提纯和环境控制成为电解液生产过程的难点之一。 锂离子电池电解液下游产业链包括动力电池、储能电池、消费类电池；终端为各种电动汽车、各种储能系统、消费类电子产品等。

电解液的市场格局

(相关资料图)

根据EV Tank，2022年，中国锂电电解液出货量为89.1万吨，同比增长75.7%，在全球电解液中的占比为85.4%。按照应用领域分类，动力、储能、数码的占比分布为68%、19%和13%。 从中国电解液企业竞争格局看，天赐材料的行业龙头地位稳固，2022年市场份额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。

电解液的规模测算

动力电池稳健增长，储能电池快速增长，带动电解液需求。我们假设2023-2025年，全球动力电池的增速分别为30%、30%、25%，消费电池连续3年增速为10%，储能电池连续3年增速70%，可推测到2025年，全球电解液需求量为262万吨，六氟磷酸锂需求量31万吨，2023-2025年的年化复合增速为33%。

电解液的扩产情况

各厂商大幅扩产电解液。根据百川盈孚数据，头部企业天赐材料、新宙邦、国泰华荣等扩产规模最大。根据前述市场规模的测算，我们预计2025年六氟磷酸锂的需求约为262万吨/年，远低于各企业总规划的产能，故判断未来电解液供给端较为宽松。 在未来电解液竞争加剧的背景下，我们认为具备六氟磷酸锂、添加剂、溶剂等一体化生产的企业，更具备竞争优势。

溶质：LiPF6盈利能力触底，LiFSI未来有望放量

溶质六氟磷酸锂

六氟磷酸锂（LiPF6）是目前最常用的溶质。其在电解液成本中占比较高，故六氟磷酸锂价格与电解液价格走势高度相关。 六氟磷酸锂周期属性较强，价格大幅波动。2021年，新能源车渗透率快速提高，带动六氟磷酸锂需求上升，处于供不应求态势，价格不断上升，2022年2月达到59万元/吨高点，后续随着其产能释放，价格大幅回落，目前市场竞争激烈。 氟化氢溶剂法是目前应用最广泛的六氟磷酸锂制备方法。用PCl5与无水HF反应得到PF5，再制备LiF的无水HF溶液，将其加入混合物液，经反应、结晶、分离、干燥得到高纯LiPF6晶体。

六氟磷酸锂的成本和盈利测算

六氟磷酸锂的成本构成中，碳酸锂占比最高，即便是碳酸锂的价格从高位大幅回落，其成本占比依旧达到54%。按照2023.5.8六氟磷酸锂售价9.45万元/吨计算，若原材料均外购，则六氟磷酸锂毛利率约为2.6%。盈利能力已经触底。

六氟磷酸锂市场格局

2022年全球六氟磷酸锂的产量为13.21万吨，同比增长89%。 2022年，市场格局方面，天赐材料排名第一，占比30.3%；多氟多全球市场占比22.7%，全球排名前四的供应商均为中国公司，CR4的市场份额为68.8%。

六氟磷酸锂的扩产情况

各厂商大幅扩产六氟磷酸锂。根据百川盈孚数据，头部企业天赐材料、多氟多扩产规模最大，均在10万吨以上。根据前述市场规模的测算，我们预计2025年六氟磷酸锂的需求约为31万吨/年，远低于各企业总规划的产能，故判断未来六氟磷酸锂供给端较为宽松。 但目前六氟磷酸锂的盈利能力已经触底，我们认为六氟的二三线企业，落后的高成本产能有望淘汰，新增的产能在释放节奏上或也会有所调整。产业格局有望向龙头集中。

新型锂盐-双氟磺酰亚胺锂LiFSI

虽然六氟磷酸锂工艺成熟，但其存在化学性质不稳定、低温环境下性能受限等问题。双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）作为电解液溶质锂盐具有高导电率、高化学稳定性、高热稳定性的优点，更契合未来高性能、宽温度和高安全的锂电池发展方向，未来有望替代六氟磷酸锂。 虽然LiFSI性能优于LiPF6，但由于其价格较高，2022H1约30万元/吨，当前主要作为添加剂添加到电解液中，改善性能。

LiFSI的扩产情况

GGII认为，随着技术突破，LiFSI最终成本有望降至15万元/吨以内，价格将不再是制约LiFSI使用的掣肘。随着LiFSI技术成熟和成本下降，以及LiFSI对电解液性能的改善作用显著，全球各厂商纷纷大规模规划布局LiFSI。其中天赐材料扩产规模最大。

溶剂：碳酸酯类有机溶剂，甲醇氧化羰基化法更具成本优势

碳酸酯类溶剂

环状碳酸酯EC、PC具有很高的介电常数，使锂盐更易溶解，但黏度大，锂离子迁移速率较低。链状碳酸酯DMC、DEC、EMC介电常数小，溶解锂盐能力弱，但黏度低，具有很好的流动性，便于锂离子迁移。故通常使用含有两种或两种以上有机溶剂的混合溶剂，取长补短。DEC、DMC、EMC、EC使用量较大，占比超93%以上。

根据智研咨询，三元电池电解液溶剂配方中，EMC和EC占比最高，各占35%，DMC占比10%。而磷酸铁锂电池的电解液溶剂中，DMC用量高，占比40%。

溶剂的市场格局

根据EVTank，2022年，全球锂离子电池电解液溶剂出货量达到92.4万吨，同比增长73%，其中中国电解液溶剂出货量为75.7万吨，全球占比81.9%。

电池电解液的溶剂，采用电池级别的溶剂，相比于工业级，电池级溶剂纯度要求至少达到99.99%，更高纯级产品要求甚至达到99.995%以上，且由于催化剂选择要求高、提纯难度大。海科新源和胜华新材作为头部电解液溶剂公司，市场份额占据前2位。2020年度两者合计市场份额占比超过55%，呈现双寡头竞争格局。国外企业，如三菱宇部化学，生产的溶剂主要用于自用，外销少。2022年，海科新源出货量居首位，其次分别为胜华新材、抚顺东科和华鲁恒升，华鲁恒升的出货量增长最为迅速。CR4为70%。

溶剂不同制备方法的成本分析

比较溶剂DMC的三种制备方法的化学反应式，可以发现其均使用原料甲醇 CH3OH、CO2（或C0 + 1/2 O2），其三种方法成本的不同之处就在于酯交换法（环氧丙烷法、环氧乙烷法）多了（环氧丙烷PO-丙二醇）、或（环氧乙烷EO-乙二醇）的价差。从历史维度看，（环氧丙烷PO-丙二醇）、或（环氧乙烷EO-乙二醇）的价差，在大多数时候，均为正值，故甲醇氧化羰基化法在多数情况下，成本比酯交换法更低，有望成为主流方法。在不同的时刻，根据PO法和EO法价差不同，两种方法成本也会有所差异。

添加剂：种类多样，增强各种性能

添加剂的种类和作用

电解液添加剂的使用是一种低成本、高效率提升电池循环寿命与安全性的方法，少量的添加剂就可起到改善效果。根据添加剂的作用原理，可将添加剂分为固体电解质界面膜（SEI 膜）成膜添加剂、阻燃添加剂、高低温添加剂、过充电保护添加剂、控制电解液中水和HF（氢氟酸）含量的添加剂等。 电解液中有机溶剂和电解质锂盐容易分析并模仿，但添加剂成分通常很难分析，因此，添加剂成分是电解液企业的技术核心所在，是提高安全性（阻燃添加剂、过充电保护添加剂）、循环（成膜添加剂）、倍率（导电添加剂）和低温性能（高低温添加剂）的关键。

碳酸亚乙烯酯（VC）是一种电解液核心成膜助剂，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）。SEI膜将电极材料与电解液分开，允许锂离子嵌入或脱离电极。该膜的电化学性能稳定，能有效抑制溶剂分子嵌入，从而避免引发电极材料溶剂化反应并造成电池循环等性能下降。 氟代碳酸乙烯酯（FEC）是一种为高倍率动力型锂离子电池用电解液定向开发的核心添加剂，是实现锂电池高安全性、高倍率的主要保证。添加了FEC的电解液在电池电极表面可以形成有效的SEI膜，增加电池锂离子迁移速率，显著提高电池在高倍率下的充放电性能。FEC在硅碳负极方面，因其形成的SEI膜薄且具有韧性和自我修复性，能抑制硅碳负极在充放电情况下因锂嵌入体积膨胀造成结构破碎的问题，大幅度提升硅碳负极的使用寿命，促进了硅碳负极的广泛应用。 双草酸硼酸锂（LIBOB）在锰酸锂及镍钴锰酸锂型锂电池中作为电解质添加剂，可有效在电池正极材料锰酸锂或镍钴锰表面形成一层非常稳定且具备一定韧性的保护膜，从而抑制了电池正极材料在充放电中与电解液活性成分的反应。

添加剂的市场情况

电解液中应用最广泛的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC），2020年占比超过60%。此外，1,3-PS、LIBOB、DTD、VEC等新型添加剂对电池性能的改善作用逐渐明显。 2022年中国电解液添加剂预计出货量约6.8万吨，同比增长94%，维持高速增长。 而随着锂电池往高电压、高镍化等方向发展，所需电解液的配方，尤其是添加剂的使用也愈加复杂，全球电解液添加剂应用占比从2014年的4.2%左右提升到2020年约5.6%，添加剂已成为提升电解液性能的核心原材料，重要性显著。

添加剂的价格

2021年，添加剂（VC、FEC等）产品供不应求，价格处于高位。 2022年，添加剂价格受产能释放以及市场竞争加剧影响，叠加下游电解液厂商自产率的提升，添加剂价格下跌，至2022年10月，VC、FEC价格分别为12.3和12.5万元/吨。 根据SMM，至2023年5月8日，VC、FEC价格分别为6.4和6.95万元/吨。

添加剂的制备方法

碳酸亚乙烯酯（VC）合成工艺：以碳酸乙烯酯为原料，经过氯化得到氯代碳酸乙烯酯，以碳酸二甲酯为溶剂，在三乙胺作为缚酸剂，回流下得到碳酸亚乙烯酯产品，通过精馏得到工业级碳酸亚乙烯酯产品。再提纯、精制得到电子级碳酸亚乙烯酯产品。 氟代碳酸乙烯酯（FEC）合成工艺：以碳酸乙烯酯为原料，经过氯化得到氯代碳酸乙烯酯，再通过氟化钾转化制备氟代碳酸乙烯酯，进一步精制得到工业级氟代碳酸乙烯酯产品。再提纯、精制得到电子级氟代碳酸乙烯酯产品。

重点公司分析

天赐材料：电解液龙一地位稳固，六氟、添加剂一体化布局

2022年公司电解液销量约为32万吨，同比约+122%。根据EV Tank，公司2022年市场份额约为35.9%，相较于2021年提高了7.1pct，稳居行业第一的位置。 公司一体化布局，实现溶质六氟磷酸锂、添加剂等原材料自供。公司六氟磷酸锂的产能折固约6.2万吨，自供率达到95%以上，LiFSI的自供率在90%左右，其它核心添加剂的自供率基本在30%以上。公司与日本中央硝子合作开发液体六氟磷酸锂的工艺技术，在单位产能投资成本、生产成本上，显著低于固体六氟。同时液体六氟可以减少电解液生产过程中的能耗与排放，实现碳减排。 公司上游布局氟化氢、五氟化磷、氟化锂、硫酸等关键原材料，实现“硫酸-氢氟酸-氟化锂/五氟化磷-六氟磷酸锂-电解液”一体化布局。 钠电池方面，公司已有钠离子电池电解液的解决方案和核心材料六氟磷酸钠及NaFSI的技术储备。

新宙邦：电解液龙二，溶剂、添加剂一体化布局

公司主要从事锂电电解液和氟化工业务。 截至2022年底，公司拥有电池化学品（主要包括锂电电解液等）产能24.0万吨，在建产能75.9万吨。2022年公司电池化学品销量14.3万吨（预计其中锂电电解液销量约为11万吨，市场份额约12%，排名第二），毛利率约为26%，同比-5.5pct。 截至2022年底，公司预计拥有溶剂产能5万吨。公司通过控股张家港瀚康，布局添加剂。VC、FEC等添加剂已经实现自供。 湖南福邦规划2400吨双氟磺酰亚胺锂项目，现已释放1200吨的产能。2022年9月，日本触媒和上海丰田通商对湖南福邦增资2.31亿元，新宙邦持有湖南福邦的股权比例从90.6%下降到51.2%，但仍为控股股东。

瑞泰新材：电解液第四，拟布局六氟溶质

公司是江苏国泰的控股子公司。截至2023年一季报，江苏国泰持股比例为68.2%。 公司主要生产锂离子电池电解液，以及添加剂。电解液方面，公司主要依靠外采六氟磷酸锂、溶剂，生产电解液。根据EVTank，2022年子公司国泰华荣的电解液市场份额约为9.7%，排名第四，出货量约为8.7万吨，同比约+20%。下游客户主要为宁德时代、LG化学、新能源科技、亿纬锂能等。 公司与江苏新泰材料科技、宁德新能源科技在2021年12月成立合资公司江苏泰瑞联腾材料科技，拟生产3万吨/年六氟磷酸锂项目，目前处于前期准备阶段。 添加剂以锂盐类添加剂为主，包括二氟磷酸锂（LiDFP）、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）以及三氟甲磺酸锂（LiCF3SO3）。公司部分添加剂产品已经用于固态电池中，并已形成批量出货。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

关键词：