电解液：锂电池之“血液”

1.1.作用：离子传输载体、具备五大特性

作为锂离子传输的载体，电解液是锂电池的四大组成部分之一。锂电池的四大组成材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。其中电解液是令锂离子在正极与负极之间移动的载体，是影响锂离子电池性能的关键因素之一。在锂电池的成本构成中，正极材料成本占比最高，一般大于40%；其次是隔膜，成本占比在 20%-30%；负极成本占比一般小于15%；电解液成本一般占锂电池总成本的 10%-15%。

作为锂电池的“血液”，电解液应具备五大基本特性。锂电池电解液应具备良好的化学稳定性、宽电位范围、良好的导电性能、良好的热稳定性以及对环境友好。根据中国电池网数据，良好的化学稳定性是指电解液不会与正极、负极、隔膜、粘结剂等材料发生化学反应；宽电位范围是指电解液需要有 0-5V 的电化学稳定窗口；电解液的导电性能一般需要达到10 -3~2×10 -3S/cm，确保其介电常数高、粘度低、离子迁移阻力小等；电解液的使用温度范围一般在-40℃~70℃；此外，电解液最好可以生物降解，不会污染环境。

按照溶剂物理性质的不同，电解液可划分为液体电解液和固体电解液。液体电解液主要应用于圆柱及方型锂电池中，固体电解液主要应用于软包电池上。根据航盛锂能官网，固体电解液为新型电解液，成本高于液体电解液，目前应用最广泛的电解液为液体电解液。根据液体属性的不同，液体电解液又可划分为有机溶剂电解液和无机溶剂电解液，其中有机溶剂电解液使用较为广泛。以下我们以有机溶剂电解液为主要讨论对象。

1.2.组成：锂盐为核、溶剂为体

电解液主要组成成分包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂。锂盐、高纯度有机溶剂、添加剂等原料在一定条件下按照一定比例配置制成电解液。目前常用的锂盐为六氟磷酸锂，常用的有机溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯，常用的添加剂包括成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂和多功能添加剂等。其中有机溶剂是电解液的主体部分，其性能与溶剂性能关系密切，根据 OFweek 数据，电解液对有机溶剂纯度的要求在99.9%以上。锂盐主要用于提供锂离子，确保电池在充放电过程中有足够的锂离子。添加剂种类较多，采用添加剂的种类主要由电池的用途和性能来决定。

锂盐成本占电解液总成本的比例最高。在电解液成本构成中，2021年锂盐成本占电解液总成本的比例最大，为45%，对电解液价格影响较大，溶剂和添加剂成本占比分别为 25%和 20%。从质量占比来看，根据华经产业研究院数据，有机溶剂质量占电解液质量约80%；其次是锂盐，占比约为 10%-15%；添加剂占比约为 5%-10%。

1.2.1.锂盐：LiPF6占据主导地位，LiFSI 入局企业增多

目前常用的锂盐为六氟磷酸锂，生产工艺以氟化氢溶剂法为主。六氟磷酸锂是目前的主流锂盐。相较于其他锂盐，六氟磷酸锂具有较高的电导率、良好的离子迁移数、较强的电化学稳定性以及耐氧化性，还可在碳负极上形成适当的 SEI 膜以及可有效钝化正极铝箔。六氟磷酸锂的生产工艺主要有气-固反应法、氢氟酸溶剂法、有机溶剂法、离子交换法等，其中氟化氢溶剂法具有反应迅速、转化率高、适合大规模生产等优点，成为目前六氟磷酸锂的主流生产工艺。

近年来，国内六氟磷酸锂产能加速扩张，市场集中度高。伴随着新能源汽车快速发展，国内生产企业积极扩产六氟磷酸锂。2017-2021年，我国六氟磷酸锂产能从 3.62 万吨增长至 9.55 万吨，年均复合增长率27.45%，其中 2021 年同比增长 69.03%；产量从 1.42 万吨增长至5.4 万吨，年均复合增长率为 39.65%，其中 2021 年同比增长 91.49%。我国六氟磷酸锂市场集中度高，以多氟多、天赐材料、江苏新泰为主导。2022 年多氟多、天赐材料、江苏新泰六氟磷酸锂产能占国内总产能的比例分别为26.03%、23.80%、13.51%，CR3 达 63.34%。

双氟磺酰亚胺锂为新型锂盐，具有替代六氟磷酸锂的潜力。相较于六氟磷酸锂，双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）中 F−可以减弱锂盐阴阳离子间的配位作用，进而增强 Li+的活动性。因此 LiFSI 具有比LiPF6 更高的导电率、化学稳定性和热稳定性。此外，LiFSI 能显著提升电池性能，包括低温性能、循环寿命和耐高温性能等，更契合锂电池未来的发展方向。目前双氟磺酰亚胺锂是替代六氟磷酸锂的最佳选择。

目前国内已有相关企业布局双氟磺酰亚胺锂。目前国内已有双氟磺酰亚胺锂产能的公司包括多氟多、天赐材料、新宙邦、永太科技、康鹏科技、中欣氟材，合计产能为 1.01 万吨/年。其中天赐材料拥有产能较多，为0.63万吨/年，且其在建及拟建双氟磺酰亚胺锂产能达16 万吨/年。其次是永太科技、康鹏科技和多氟多，在建及拟建产能分别为6.7 万吨/年、1.5万吨/年、1 万吨/年，合计在建及拟建产能达 25.94 万吨/年。随着未来双氟磺酰亚胺锂逐步放量，其有望逐步替代六氟磷酸锂应用于锂电池领域。

1.2.2.溶剂：DMC 性能优异、呈双寡头格局

有机溶剂为电解液主体，DMC 最为常用。有机溶剂是电解液的主体部分，可根据其结构的不同划分为环状碳酸酯类有机溶剂和链状碳酸酯类有机溶剂。环状碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC），链状碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸甲乙酯（EMC）等。其中 DMC 气味小、挥发性好、溶解能力强，可有效提升锂电池的电导率，此外还具备低温充放电性能佳、制作成本低廉的优势，是电解液中使用最为广泛的有机溶剂。

近年来，电解液溶剂供给与需求同步增长。以DMC为例，产能方面，2019-2021 年我国 DMC 产能从 57.6 万吨上升至125.6 万吨，上升68万吨，年均复合增长率为 47.67%。表观消费量方面，2019-2021 年我国DMC表观消费量从 37.44 万吨上升至 53.11 万吨，年均复合增长率为19.10%。2022年 1-7 月我国 DMC 表观消费量为 44.77 万吨，同比增长49.10%。新能源汽车市场规模快速增长带动 DMC 扩产和需求增长提速明显。随着未来新能源汽车渗透率进一步提升，有望带动电解液溶剂需求持续上行。

电池级溶剂工艺难度大，呈双寡头垄断格局。相比工业级溶剂，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，国内可以规模化生产电池级溶剂的企业较少。根据海科新源招股说明书数据，当前电池级溶剂市场较为集中，2020 年石大胜华与海科新源全球市场份额合计占比超55%，市场呈双寡头垄断格局。

1.2.3.添加剂：改善电池性能、需求持续向好

添加剂可定向改善电池性能。不同应用领域对锂电池性能的要求是不同的，可通过调整添加剂的种类以及用量来定向改善锂电池的性能。添加剂产品种类众多，包括成膜添加剂、导电添加剂、过充保护添加剂、控制水和 HF 含量的添加剂等。不同添加剂的作用效果也不相同。其中成膜添加剂可有效在石墨负极表面形成 SEI 膜，进而抑制溶剂分子嵌入破坏电极，提高电池的循环性能与可逆容量；过充保护添加剂可提高电池安全性，防止电池爆炸；控制水和 HF 含量的添加剂可提高电解液稳定性，进而改善电池性能。

我国为电解液添加剂主要供应国，出货量逐年上升。我国为电解液添加剂主要供应国，截至 2020 年末，我国电解液添加剂出货量占全球添加剂出货量的比例为 85.37%。2015-2020 年全球电解液添加剂出货量从11.2万吨增长至 28.7 万吨，年均复合增长率为 20.71%；我国电解液添加剂出货量从 6.2 万吨增长至 24.5 万吨，年均复合增长率为31.63%，增速高于全球水平。未来锂电池需求进一步提升，有望带动电解液添加剂需求上行。

国内 VC、FEC 添加剂出货量集中度较高。VC 方面，2020年VC前五大企业出货量合计达 78.6%，其中江苏盛华出货量位居第一，为31.4%；其次是瀚康化工和青木高新，出货量占比分别为14.1%、11.8%。FEC方面，2020 年 FEC 出货量位居前三的分别为江苏盛华、瀚康化工和苏州华一，占比分别为 48.8%、27.1%、11.4%，合计达87.3%。

1.3.产业链：上游为化工原料、下游为锂电池

电解液上游为基础化工原料，下游应用于动力电池、3C电池、储能电池。锂电池电解液位于产业链中游，其上游主要为基础化工原料，包括碳酸锂、无水氢氟酸、甲醇、环氧丙烷等。下游主要应用于动力电池、3C电池和储能电池，2021 年需求占比分别为 60%、30%、10%。

电解液生产工艺主要包括提纯、配置搅拌、灌装，核心为原料配方。电解液生产工艺较为简单，首先对原料溶剂进行提纯，之后根据配方将提纯后的溶剂、溶质、添加剂按顺序加入反应釜，在一定的温度下按照特定的速度充分搅拌、混匀，最后对电解液实行灌装处理。电解液生产环节的核心技术是原料的配方。目前电解液配方的研发形式可划分三种，一是由电池生产商研发，二是电解液生产商与电池厂商合作研发，三是由电解液生产厂商独立研发。

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