锂离子电池电解液下游应用及行业发展趋势、市场规模、需求前景

1、锂离子电池电解液行业下游

在“碳达峰、碳中和”战略推动下，新能源汽车行业实现了高速发展，极大地拉动了动力类锂离子电池的需求量；电化学储能装机量的不断提升将推动储能类锂离子电池出货量的增长；5G 技术的推广、各类可穿戴设备的兴起以及共享理念的普及将带动消费类锂离子电池销量。在动力类锂离子电池、储能类锂离子电池和消费类锂离子电池的市场需求的共同带动下，锂离子电池电解液市场发展空间广阔。随着市场的扩大，各电池企业也对电解液厂研发能力、技术水平、产品控制、产能及原材料的供应等方面提出更高的要求。

在研发能力和技术方面，电池企业不断追求电池的快充性能、高能量密度和高安全性能，电解液厂家需要深入探究电池正极材料、负极材料等与电解液的交互作用机理，开发新型功能电解液方案与之进行及时快速的响应，并形成与之相匹配的产品，才能满足电池企业的开发速度。在品质方面，电池企业对电解液厂的品质要求越来越严格，也需要电解液厂家不断优化工艺，提高质量控制能力，开发出更完善的电解液控制流程和检测方法，以满足电池企业的使用需求。在产能和原材料供应方面，电池企业对于电解液厂家提出采购要求以匹配其产能扩张的需求，电解液厂在锂离子电池材料领域需要进行纵向一体化布局，形成有机溶剂、添加剂、电解质完整的产业链，避免电解液原材料市场需求波动对电解液供应及价格波动造成影响。

因此，通过与电池企业的深度合作，电解液厂商可以借助电池企业技术、信息、设备优势，不断提升电解液的研发水平、品质水平，和电解液及原材料供应能力。

资料来源：普华有策

2、行业发展趋势

（1）电池行业发展趋势

1）新型电池技术的行业发展态势

自 1991 年索尼推出第一款商业液态锂离子电池后，液态锂离子电池进入快速发展阶段。出于对更高能量密度和更高安全性的追求，各国都在加紧对新型电池技术的研发以期望能占领技术高地。目前市场研究热点集中在半固态及固态电池、钠离子电池、锂金属电池、锂硫电池等领域。

①半固态及固态电池

液态电解液的闪点较低且电压窗口较窄，影响电池的安全性及能量密度的进一步提升。采用不可燃且与锂金属负极兼容性较好的固态电解质取代液态电解液而组成的新型电池即固态电池，可进一步提高电池的能量密度及安全性能。目前研究比较多的固态电解质有：聚合物、硫化物和氧化物三种，其中聚合物电解质的电导率较低、耐压窗口相对较窄；硫化物电解质是目前电导率最高且性能最接近商业化的电解质材料，其电导率高达 10-3 S/cm 甚至 10-2 S/cm，但该材料在制备及使用过程中对水及氧气敏感，容易导致材料失活，因此对电解质及电池的制造工艺要求极高；氧化物电解质的稳定性较高且易于加工，但其电导率欠佳，固态电解质与电池材料的界面接触阻抗普遍较大，影响了电池的循环、低温及功率性能。

通过在固态电解质中加入少量液态电解液，会形成半固态电池，半固态电池将固态电池和液态电池的优点相结合，目前是行业研究热点。但是从设备兼容性、成本控制和实际性能方面来看，半固态及固态电池与液态锂离子电池还存在一定的差距，尤其是固态电池的性能目前还无法满足产业化要求。

②钠离子电池

钠离子电池与锂离子电池结构类似，均属于可充电电池，都遵循脱嵌式工作原理。钠离子电池能量密度为 70-200Wh/kg，与磷酸铁锂电池在同一水平，远高于铅酸电池的 30-50Wh/kg，此外，钠离子电池与锂离子电池可实现在电池生产设备、工艺方面的兼容以及在产线上的快速切换。钠离子电池的正极材料及电解质的制备均不需要价格昂贵的碳酸锂，因此钠离子电池材料的成本远低于锂离子电池。钠离子电池有望首先替代铅酸和磷酸铁锂电池主导的低速电动车、储能等市场。近年来，随着钠离子电池正极材料和负极材料及电解液的快速发展，钠离子电池技术日趋成熟，部分企业已经开始小批量生产。

③锂金属电池

锂金属电池负极采用金属锂，其具有高达 3,860mAh/g 的理论容量，能量密度非常高，用于动力电池可以实现续航距离超过常规锂离子电池一倍以上的目的。但锂金属电池安全性能较差，反复充放电过程中锂不均匀沉积并形成锂枝晶，容易导致电池出现容量衰减、短路、起火爆炸等现象。预计锂金属电池实用化尚需一定周期，在动力电池领域实现规模化量产将会是相对漫长的过程。

此外，以锂硫、锂空气、铝空气等为代表的众多前瞻新兴电池技术，将丰富新能源电池市场发展的多元化战略格局。

2）锂离子电池技术发展趋势

随着市场对新能源汽车续航里程要求的提升，未来电池主要朝着高能量密度、高安全性方面发展。磷酸铁锂和三元材料是目前正极材料市场主流的研究方向，新能源电池行业未来将呈现“铁锂三元为主，多元化技术路线为辅”的发展特征。三元电池：三元电池能量密度高、低温性能好。随着市场对新能源汽车续航里程要求的提升，三元电池材料体系逐渐从三元低镍向三元中高镍电池体系过渡，尤其是拥有高能量密度优势的三元高镍材料电池成为市场关注的焦点。此外为进一步提升三元电池材料的耐高电压和安全性能，不同元素掺杂、低钴、无钴及单晶化材料技术路线正成为三元电池新的技术发展方向。

磷酸铁锂电池：磷酸铁锂电池尽管能量密度不及三元正极材料电池，但安全性高、使用寿命较长、原材料价格较低、制备工艺简单，总体来看性价比高，受到市场广泛认可。磷酸铁锂电池不仅在储能领域得到了广泛应用，也在小动力和短续航里程新能源汽车领域占有较高应用比例，磷酸铁锂电池将与三元材料电池形成互补关系长期共存。

硅碳负极电池：石墨材料凭借较高的稳定性和较低的成本，成为当下负极材料的主流。但石墨负极材料的理论容量仅有 372mAh/g，远远不及硅基材料（3800mAh/g），以硅碳复合材料为代表的硅基负极材料具有明显的比容量优势，是行业研究的热点。但目前硅材料电池在循环过程中存在体积膨胀和收缩问题，容易导致硅负极材料颗粒产生裂纹并粉化，进而产生一系列严重问题，阻碍了硅基负极材料的快速发展。随着技术的不断发展，未来硅碳负极材料有望在大圆柱电池体系中占有一席之地。

磷酸锰铁锂电池：通过在磷酸铁锂材料中引入锰元素而制备得到磷酸锰铁锂，可将电池电压平台由 3.4V 提升 3.7V，从而大幅度提高电池的能量密度。但目前磷酸锰铁锂材料在循环过程中会产生三价锰离子，由于其姜泰勒效应，导致锰离子容易从晶格中溶出，进而影响电池的循环稳定性及高温存储稳定性。由于磷酸锰铁锂材料的制备原料成本较低，在实际使用中通过将该材料与三元材料混合使用，可兼顾电池的成本、循环稳定性及电池的能量密度。

高电压镍锰酸锂电池：镍锰酸锂作为一种高电压正极材料，其电压平台在4.7V 左右。由于镍锰酸锂材料主要由镍元素和锰元素组成，不含钴元素，成本较为低廉，以之取代现在成本最具优势的磷酸铁锂动力电池，单体电池能量密度可提升 40%，故镍锰酸锂材料是最有潜力商业化的下一代正极材料之一。对于尖晶石镍锰酸锂电池，在高电压下，电极材料与电解液之间会产生剧烈的副反应，对整个电池体系造成破坏，这也是限制镍锰酸锂材料商业化的最大障碍。

富锂锰基电池：富锂锰基材料的克容量密度高达 250mAh/g，电压平台高达4.6V，是目前所有锂离子电池正极材料中能量密度非常高的材料，其搭配的电池能量密度有望超过 400Wh/Kg，是磷酸铁锂电池能量密度的两倍。但目前该电池在充放电过程中材料不断释放氧并持续对电解液产生氧化作用，电池循环效率低，寿命较短。

补锂技术：为弥补电池在化成阶段锂离子的损失及提高电池的循环寿命，近年来正负极补锂技术正成为行业研究及产业化的热点，但补锂材料在充电过程中也会不断释放氧，对电解液造成破坏，因此电池的产气相对较大。随着电池材料的不断升级，叠加电池制作工艺的不断进步，未来锂离子电池性能将不断得到提高。

（2）锂离子电池电解液行业发展趋势

1）锂离子电池电解液行业发展趋势

①行业从产能竞赛到研发创新竞赛

得益于资本市场发展、政府扶持参与、生产制造业技术的提升、规模化生产能力提高等因素，我国电解液行业近几年飞速发展。目前电解液及其主要材料都基本实现了国产化，我国目前已成为锂离子电池电解液最大生产国和应用市场。

根据《中国锂离子电池电解液行业发展白皮书（2022 年）》数据，2021 年度，中国企业锂离子电池电解液出货量为 50.7 万吨，占全球电解液出货量的 82.8%。但是未来随着电池技术的不断升级，行业对电解液技术的发展提出新的要求，核心技术能力将对电解液行业竞争发挥更为重要的作用。

②行业内企业将加强纵向一体化布局

锂离子电池电解液中，锂盐、有机溶剂及添加剂这三类原材料成本占比较高，原材料价格大幅波动会对锂离子电池电解液厂商盈利水平产生影响。近年来，锂离子电池电解液下游市场需求不断提升，然而锂离子电池电解液上游原材料出现因供给紧张带来价格波动较大的问题，影响了锂离子电池电解液厂商的供应出货能力。针对此情形，锂离子电池电解液厂商需要逐步将产业布局延伸至上游核心原材料领域，通过配备锂盐、有机溶剂、添加剂等原材料生产装置，自主掌握原材料的供应并有效降低原材料成本，提高供应链稳定性及自身的盈利能力。

③行业集中度将不断提升

近年来，我国锂离子电池电解液行业产能扩张迅速，随着锂离子电池电解液行业内龙头企业产能的不断释放，技术落后以及生产缺乏规模效益的企业，其盈利空间不断被挤压，市场份额逐渐被挤占。2021 年度，我国前五大锂离子电池电解液企业出货量占比合计超过 50%。

与此同时，锂离子电池电解液下游电池行业的集中度不断提升，下游头部电池厂商的电解液订单规模也随之提高。如在动力电池领域，2021 年国内动力电池装机量约 139.98GWh，同比增长 128%。2021 年动力电池装机电量前十名 10 企业装机总电量 126.99GWh，占整体装机电量的比例为 90.72%，其中前三家企业宁德时代、比亚迪和中创新航合计装机量达到 101.49Gwh，占全部装机量的比例达到 72.50%。

产品质量管控严格、研发技术能力强、生产规模较大、原材料供应稳定的锂离子电池电解液企业更易获得下游头部企业的批量采购订单，与下游客户进行战略绑定。未来，在成本控制、规模效益、研发技术等方面表现优秀的企业竞争能力将不断增强，锂离子电池电解液行业集中度有望不断提升。

2）锂离子电池电解液技术发展趋势

新的电池材料体系、电池设计及应用场景的变化，使得电解液的技术也随之升级，主要表现：

①高能量密度电池电解液

随着动力电池的日渐普及，高性价比能量密度高的电池是目前动力锂离子电池主要研究方向。随着高镍三元、磷酸锰铁锂、高电压镍锰酸锂、富锂锰基等新型正极材料以及纯硅或者硅碳复合负极材料的不断涌现，只有深入研究这些材料与电解液的作用机理和失效机制，开发出适配其性能的添加剂和电解液，才能加速高性价比能量密度高的动力电池技术产业化。

②高功率型电解液

目前商品化的锂离子电池实现高倍率持续放电还存在一定的困难，主要原因是电池界面内阻较大并导致内部发热严重。因此，开发具有低阻抗的成膜添加剂及电解液方案是解决电池快充的关键。

③半固态和固态电解液

当前使用的液态电解液的平均闪点在 20℃左右，当电池过充、过放、短路，或受到外界的针刺、挤压，或外界温度过高时，都可能引发电解液的燃烧并导致安全事故。因此，半固态和固态电解质是未来电解液行业研究的一个重要方向。

④钠离子电池电解液

钠离子的离子半径比锂离子大，因此钠离子电池的负极一般采用层间距较大的硬碳。相较于石墨负极，硬碳材料的首次充电的不可逆容量较大，因此钠离子电池的首次效率较低，影响了钠离子电池的能量密度。开发新型钠离子型电解质可以有效弥补钠离子电池的首次效率，提升电池的循环性能。此外，与锂离子电池类似，钠离子电池在化成阶段，电解液中的有效成分会参与负极 SEI 的形成且该 SEI 中含有较多有机或无机钠盐，相对于锂盐，钠盐在有机溶剂中的溶剂度偏大，因此钠离子电池的 SEI 不稳定，随着循环次数的增加，SEI 中的成分逐渐发生溶解，造成电池产气及循环寿命下降。因此如何开发更加有效的负极成膜添加剂将是未来钠离子电池电解液的重要开发方向。

3、行业面临的机遇

（1）国家产业政策扶持行业发展

在动力领域，新能源汽车替代燃油汽车为市场发展的主流趋势，为推动新能源汽车行业发展，我国政府机构相继出台了包括税收优惠、财政补贴、积分政策、路权特权等在内的行业扶持政策。为了积极应对气候变化，国际社会掀起“碳中和”风潮，全球已有超过 120 个国家和地区提出了“碳中和”目标。受此影响，各个国家和地区政府制定了较为积极的汽车电动化时间表，对整车生产企业和汽车零部件产业链形成了较为严峻的政策约束，这将加速电动汽车的推广普及。

在储能领域，为贯彻双碳战略，我国近年来加码储能电池发展，《“十四五”新型储能发展实施方案》《“十四五”可再生能源发展规划》等“十四五”规划政策陆续发布；地方能源主管部门亦出台有系列政策，涵盖行业发展、机制完善、项目落地等内容。受益于政策支持，储能行业有望实现持续快速发展。

（2）行业标准和行业规范不断完善

近年来，行业管理部门通过加快标准制定、加强行业规范，不断优化锂离子电池电解液产业发展环境。2015 年 8 月，国家标准《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》（GB31241-2014）正式实施，提高对锂离子电池的安全监管。2016 年 11 月，工信部发布《锂离子电池综合标准化技术体系》，阐明了锂离子电池标准化的总体思路和工作目标，完善了电池产品和制造与检测设备等5 大类在内的综合标准化技术体系。2021 年 12 月，工信部颁布《锂离子电池行业规范条件（2021 年本）》，完善并提高了对电解液产品性能及锂离子电池电解液企业安全管理的要求。随着锂离子电池电解液行业标准技术体系和规范条件的相继落实，行业内产品质量不过关的企业将会被市场淘汰，有力保障了锂离子电池电解液行业的稳健规范发展。

（3）下游应用场景与需求日益丰富

锂离子电池电解液行业的下游应用产品主要包括动力类锂离子电池、消费类锂离子电池和储能类锂离子电池，广泛应用于新能源汽车、储能和消费电子领域。

在动力锂离子电池应用领域，随着锂离子电池成本的降低和安全性能提升，应用动力类锂离子电池的新能源汽车的渗透率将日益提高；在消费锂离子电池应用领域，5G 技术的成熟及大规模商业化应用将催生智能移动设备的更新换代需求。

此外，可穿戴智能设备、电子烟、无人机等新一代电子产品的兴起亦将带动消费类锂离子电池市场需求量快速增长；在储能锂离子电池应用领域，电网储能、基站备用电源、家庭光储系统、电动汽车光储式充电站等都有着较大的成长空间。下游应用场景的不断丰富将促进锂离子电池电解液行业的蓬勃发展。

（4）产业链各环节企业对技术创新迭代需求强烈

锂离子电池的开发是一个复杂的系统化工程，近年来，在行业从产能扩张走向技术迭代发展的趋势下，产业链各环节企业在各类研发场景下均产生了对技术创新的强烈需求，拉动对电解液研发创新的需求。因此，行业内重点布局研发的企业，未来有望迎来新的发展空间，打破行业目前的竞争格局。

4、行业面临的挑战

（1）产品迭代速度加快的压力

近年来，锂离子电池行业发展迅速，电池材料体系升级及电池设计创新的速度不断加快，由此对上游锂离子电池电解液技术开发速度的要求不断提升。与此同时，钠离子电池及固态电池的不断发展也对电解液技术的研发带来了新的挑战。锂离子电池电解液新技术开发需要较长时间的经验积累、人员积累和技术积累。

我国锂离子电池电解液行业内企业在前沿领域的研究能力仍有较大提升空间。因此，随着下游应用领域对锂离子电池性能的要求日益提高，锂离子电池电解液生产企业需持续创新以应对下游需求变化，若企业不能持续进行产品性能改进，则将面临被市场淘汰的风险。

（2）专利技术对锂电池电解液全球化的挑战

日韩等国家在电解液行业起步早，掌握了许多核心专利技术，尤其是在添加剂领域，上述问题将制约我国电解液行业技术升级和走向国际化市场。锂离子电池电解液生产企业需持续开发具有自主知识产权的核心材料来应对当前困境，若企业不能持续进行新材料的开发及专利的布局，则将难以突破专利的封锁，电解液产品难以在国际市场占据有利地位。

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