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一、电解液的构成
电解液是锂电池四大关键原材料之一，是电池中离子传输的载体，在正负极之间起到传导锂离子的作用，为锂离子提供一个自由脱嵌的环境，对锂电池的能量密度、比容量、工作温度范围、循环寿命、安全性能等均有重要影响。 电解液约占动力电池总成本的10%-15%。按质量占比划分，电解质锂盐占电解液的比例约 10%-15%，有机溶剂占比约80%，添加剂占比约5%-10%。按成本占比划分，一般而言，电解质锂盐占比约45%，有机溶剂占比约25%，添加剂占比约20%，制造费用约10%。具体的配比要依据下游动力电池厂商的需求来定制。 电解液主要由锂盐、溶剂、添加剂构成。电解液一般是由高纯度有机溶剂、电解质锂盐和必要添加剂等在一定条件下，按照特定比例配置而成。 ①溶质：主要为锂盐，是锂离子的来源，能够确保电池在反复充放电过程中有足够的锂离子参与，成本占比最高，质量占比在10%-12%。锂电池电解液中常用的溶质有六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4），以及新型锂盐双氟磺酰亚胺锂（LIFSI）等。 随着新能源汽车产业对动力电池能量密度、安全性能等要求的不断提升以及正极材料高镍化发展的趋势，需要更高性能的电解液与之相匹配。在电解液三大组分中，溶剂的变化不大，提升性能的关键在于锂盐和添加剂。电解质锂盐决定了电解液的基本理化性能，是电解液成分中对锂电池特性影响最重要的成分，电解质锂盐、添加剂，以及电解液的配方是电解液的核心技术所在。根据性能要求不同，锂盐可以采用单一种类锂盐、混合锂盐或把另一种锂盐作为添加剂。动力电池电解液厂商主要通过探索新型电解质锂盐、添加剂或调整电解质锂盐、添加剂、溶剂的配比，从而使动力电池电解液具有更高的比能量、功率、安全性，以及更宽的工作温度。 目前考虑到电池成本、安全性能等综合因素，主流的电解质锂盐是六氟磷酸锂（LiPF6）。LiPF6 具有较高的电化学可靠性、室温范围工作要求以及产业化规模效应带来的价格优势。 新型电解质锂盐双氟磺酰亚胺锂盐（LiFSI）、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）等材料开始应用于电解液的配置中，从而达到适应电池能量密度提升、进一步提高电池全方位电化学性能的目的。LiFSI 与 LiPF6 相比，在热稳定性能、电导率、循环寿命、低温性能等有更优异的表现，可以显著弥补六氟磷酸锂的缺点，并能够很好的契合三元正极高镍化的趋势。长远来看，LiFSI 既可代替六氟磷酸锂作为新型锂盐使用，又可作为添加剂使用。 由于其工艺复杂、良品率低，导致其成本高昂，目前主要用作电解液添加剂。 ③添加剂：质量占比较少，约 3%-5%，但可以显著提升电解液性能与安全性。常见的添加剂有碳酸亚乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）。 电解液行业的中高端市场存在一定的技术壁垒，主要难点就在于添加剂的研发。添加剂的技术壁垒较高。添加剂的不同配比对电解液的性能影响显著。由于不同电池厂商对于性能的需求有差异，电解液的定制化属性在锂电池组分中是最高的。不同的添加剂能大幅改变电解液的性能，电解液的定制需求往往通过改变添加剂配方来实现。 添加剂主要包括有成膜添加剂、高/低温添加剂、阻燃添加剂和过充保护添加剂等种类。其中成膜添加剂是最重要的添加剂种类，它的配方是目前各大电解液和电池厂最为重视的商业核心之一，原因在于对SEI膜的优化，可以让SEI膜更加致密、轻薄、具备良好的离子导电率，从而直接决定电池的循环寿命。其他添加剂中，高/低温添加剂可以保证在高低温等不同环境下电解液的稳定性，对于热带地区或者低温地区的汽车性能影响比较大；阻燃添加剂可以减小电池燃烧和爆炸的风险，更适用三元电池这种热稳定性较差的电池；过充保护添加剂能保护正极，防止锂电池过充时正极结构受到破坏，损害循环性和影响能量密度。这几类添加剂的配方各不相同，其差异化形成了目前电解液技术的核心所在。 二、电解液构成的具体细分行业：溶质锂盐、有机溶剂、添加剂 溶质（锂盐）：锂盐选择需要考虑离子迁移率、离子对解离能力、溶解性、热稳定性、化学稳定性、固体电解质膜（SEI）形成能力、钝化能力、环境影响等。 截至目前，没有单一组分锂盐可以同时满足上述要求，因此通常溶质采用多种锂盐混合的体系，包括但不限于磷酸盐类、硼酸盐类、磺酰亚胺盐类、杂环盐类、铝酸盐类等，高氯酸锂安全性受限，六氟砷酸锂对环境的负面作用大。 LiPF6的自身缺陷：（1）低温下易结晶，导致电导率下降；（2）热稳定性差，且生产工艺伴生氟化氢，高温下性能较差；（3）对水分敏感。相比LiPF6，LIFSI具有更好的低温放电和高温性能保持能力、更长的循环寿命、更高倍率放电性能和更高的安全性能。 动力电池高镍化、高电压、高能量密度的趋势出现，对于电池高温性能、循环性能、导电性能的高要求导致LiFSI等新型添加剂开始逐步被采用，目前海外HEV电池的LiFSI提价比例在2%-7%之间。 目前LIFSI的生产工艺主要有两种，分别以氯磺酸和硫酰氯为核心原料，以双氟磺酰亚胺为中间产物，通过两步法制备LiFSI。目前采用氯磺酸法工艺的企业最多，包括天赐材料、康鹏科技、新宙邦（瀚康&福邦）、江苏华盛、日本触媒等均采用此工艺；采用硫酰氯法工艺的企业包括天赐材料、新宙邦（博氟）以及部分欧美企业；天赐和新宙邦同时布局两种工艺，保证在后续工艺路线的竞争中不掉队。 预计2025年全球LiFSI需求在4-5万吨，相当于当前全球六氟的需求规模。 溶剂：有机溶剂作为电解液的基础，通常需要具备粘度低、介电常数高、化学稳定性强、熔点-沸点差异大、安全、环保的特征。 主流的电解液溶剂主要包括环状碳酸脂（TFPC、PC、EC）、线性碳酸脂（DMC、DEC）等常规溶剂以及羧酸酯、亚硫酸酯等新型溶剂；由于碳酸脂类溶剂具有介电常数高、电化学稳定性好、与石墨负极相容性高等优点，是目前商用电池采用的主流溶剂；环状碳酸脂类溶剂的介电常数很高，粘度较大；线性碳酸脂类溶剂介电常数较低，粘度较小。混合使用能够满足工作温度范围及电导率的要求。 关注新工艺路线、新进入者带来的格局变化：目前PO酯交换法为主流工艺，其他路线发展迅速目前DMC生产工艺主要包括酯交换法（分别有环氧丙烷PO法和环氧乙烷EO法两种工艺）、甲醇羰基氧化法（气相法和液相法）、尿素醇解法、煤制乙二醇副产等目前PO酯交换法为主流工艺，占比52%；但其他工艺发展迅速，如浙石化和奥克的EO酯交换法，浙石化规划的甲醇羰基化法，华鲁恒升从煤化工制乙二醇路线中改进得来的亚硝酸甲酯MN转化法DMC正在由中试转向工业化。 根据卓创资讯统计，目前DMC生产工艺主要包括酯交换法（分别有环氧丙烷PO法和环氧乙烷EO法两种工艺）、甲醇羰基氧化法（气相法和液相法）、尿素醇解法、煤制乙二醇副产等。 目前PO酯交换法为主流工艺，占比52%；但其他工艺发展迅速，如浙石化和奥克的EO酯交换法，浙石化规划的甲醇羰基氧化法，华鲁恒升从煤化工制乙二醇路线中改进得来的亚硝酸甲酯MN转化法DMC正在由中试转向工业化。 酯交换法可生产EC，因此存在不可替代性，长期看EO法更好：长期看EO法利润成本更低，利润空间更大：2016-2020年，61%的时间EO路线综合价差高于PO路线；EO法副产品乙二醇的市场容量大，更易销售：根据卓创资讯的数据，2020年国内乙二醇和丙二醇需求分别约1000万吨，30万吨，100万吨DMC副产70万吨乙二醇或80万吨丙二醇；环氧丙烷新装置审批受限，氯醇法已停止审批；EO法采用的新催化剂体系有望进一步降本。 亚硝酸甲酯转化法成本具有优势，或占据部分DMC市场：2016-2020年,MN转化法价差在69%、72%的时间高于EO、PO酯交换法。 从碳中和的角度来看，酯交换法可被认为是负排放的工艺，优于MN转化法，甲醇羰基氧化法也值得关注。 添加剂：电解液添加剂是一类添加量较少，可以显著改善电池一种或几种性能的物质。目前商用的添加剂品类超20种，通常可根据用途分为成膜添加剂、电解液稳定剂、阻燃添加剂、导电添加剂、防过充添加剂和其他添加剂，以VC、FEC、PS、DTD等最为常见。 SEI(solid electrolyte interphase)膜：锂离子电池在首次充放电过程中形成的覆盖在碳负极表面的钝化层，允许锂离子自由进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子对电极的破坏，提高电极的嵌脱锂容量和循环寿命。 SEI成膜添加剂：选用还原分解电位较高的化合物，在首次充放电时能够先于电解液的其他溶剂成分分解，在负极表面形成稳定的SEI层，减少电解液的消耗。 添加剂可与溶剂业务有效协同：目前主流的VC、FEC、VEC等添加剂均可由EC和DMC合成。
（电解液添加剂主要类型）
（溶剂与添加剂可高度协同）
四、唠一唠 电解液厂其实最重要的是核心的工艺品质（技术）及一体化+规模化的成本优势，此为主观因素；客观因素是市场需求，但市场需求这东西有点看命，时势造英雄。其他的还有像很多人看不上的用量很少的添加剂、特种化学品等东东，其实随着行业兴起也有很多赚的盆满钵满的，只是那些东西可能有的人不一定看得上罢了~ 当然啦，每个企业在不同时期都会有不同的课题。选择而已。 |
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