鋰電池技術迭代

鋰電池技術迭代鋰電池技術迭代隨著行業(yè)競爭與市場發(fā)展，鋰離子電池的技術迭代升級可能對現有的鋰離子電池及其原材料產品與技術產生沖擊，目前的主流鋰電池原材料存在被替代的可能性，同時固態(tài)鋰電池等新型電池的技術成熟亦可能導致VC、FEC等主流電解液添加劑的市場需求下降。電解液添加劑VC/FEC市場規(guī)模鋰電池電解液主要由電解質、有機溶劑和添加劑組成，其中，添加劑能夠定向改善電解液、鋰電池的各項性能，占電解液質量的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爭中發(fā)揮著重大作用。電解液添加劑具有成膜、高壓、增強導電、阻燃、過充保護、高低溫性能改良、除酸除水添加劑等功能，復合電解液添加劑研究逐漸增加。目前市場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，FEC通常應用在一些高壓數碼電池上；三元鋰電池由于鎳活性強，用VC和FEC這類保護負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。近些年全球對新能源產業(yè)的日益重視帶動新能源汽車消費量逐步提高，外加電網儲能領域的投資項目，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。隨著電解液企業(yè)加快在電解液賽道的布局，2022年國內電解液出貨量預計增長至64．8萬噸，對添加劑的大量需求提供有力支撐。由于電池廠對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年國內常規(guī)的電解液添加劑出貨量約達0．87萬噸，2022年預計增長至6．8萬噸。2022年VC市場CR3集中度為70%，FEC市場CR3集中度為75%，這兩個產品的市場集中度有望進一步提升。在新能源汽車、儲能等終端需求強力拉動下，中國電解液添加劑（VC/FEC）的市場規(guī)模將由2021年57．4億元增長至2026年161億元，5年復合增長率達23%。全球電解液添加劑行業(yè)現狀隨著新能源汽車滲透率的不斷提高，以及，5G手機、電動工具和電動兩輪車等新興消費應用領域帶動鋰電池需求增長，全球鋰電池電解液出貨量迅速增長。同時隨著鋰電池對于安全性、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18750萬噸，同比增長31．8%，受2020年初疫情影響，較2019年增幅略有下降。2016年由于電解液市場價格飆升，帶動電解液添加劑市場價格的上升，電解液市場規(guī)模上升幅度擴大。隨著電解液添加劑市場價格逐漸回調，電解液添加劑市場規(guī)模的增速逐漸下跌。根據數據顯示，2020全球電解液添加劑市場規(guī)模達到28．69億元，同比增長9．55%，增速相對于2019年下降明顯。高鎳高電壓趨勢下，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越復雜，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。未來新型添加劑將成為企業(yè)進一步提升市場競爭力、提高產品附加值的關鍵所在。電解液添加劑功能概述功能添加劑是最經濟、高效提升電池性能的方法，通過少量添加劑的篩選和配比，可以大幅度提高電解液的性能，是近年來鋰離子電池電解液領域研究的核心方向。按照作用機理，添加劑可分為成膜添加劑、高電壓保護添加劑、低溫添加劑、安全添加劑（包括阻燃添加劑和防過充添加劑），這些添加劑可以幫助電池實現高能量密度、長循環(huán)壽命、高倍率性能、寬溫度適用范圍以及高安全性，這也是目前市場追求的重點。碳酸亞乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）是目前市場中較為主流的添加劑，兩者占電解液添加劑市場的份額接近60%。常見的電解液添加劑還有1，3-丙烷磺酸內酯（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、電化學性能和高低溫性能的優(yōu)勢，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復雜，如VC需通過碳酸乙烯酯兩步法工藝得到粗產品，該過程不僅操作復雜時間長，得到的VC產率低并需進一步純化才能滿足工業(yè)需求。因此，目前市售VC價格較昂貴。此外FEC、1，3-PS、VEC工藝的操作和反應條件要求較高，其中1，3-PS和LiFSI均實現了相對溫和的生產工藝，但整體產率仍相對較低，目前最高約70%。中國電解液添加劑行業(yè)現狀隨著電解液添加劑應用終端需求量的不斷上升，以及主流電池對電解液添加劑的使用比例的提高，中國電解液添加劑出貨量增長迅速。根據數據顯示，2014-2020年中國電解液出貨量呈現逐年上升的趨勢，到2020年中國電解液出貨量達到16140噸，同比增長40．84%。受電解液上游原材料價格大幅上漲影響，添加劑價格降幅減緩，帶動整體市場規(guī)模大幅上漲。消費鋰電池需求增長帶動中國電解液出貨量迅速提升，也使得電解液添加劑市場規(guī)模上漲。根據數據顯示，到2020年中國電解液添加劑行業(yè)市場規(guī)模上升至24．5億元。預計2022年將達到31．4億元的市場規(guī)模。從全球范圍來看，日本三菱、宇部、三井、和光純藥、硝子、韓國天寶等有自己合成和生產添加劑，但是海外企業(yè)基本只生產除VC、FEC和PS等常規(guī)添加劑之外的新型添加劑。從產量來看，全球電解液添加劑產量主要集中在中國，中國企業(yè)在全球電解液添加劑行業(yè)所占的市場份額達到86．08%。其中江蘇華盛是全球第一大電解液添加劑生產企業(yè)，2020年市場份額占比達到20．89%。近年來，我國添加劑生產企業(yè)對主流電解液添加劑VC和FEC產能有限，現有合計約15000噸添加劑產能，預計短期內增量有限。長期來看，添加劑規(guī)劃產能規(guī)模較大，其中江蘇華盛在現有年產能5000噸（3000噸VC和2000噸FEC）的基礎上新規(guī)劃6000噸VC和3000噸FEC產能，蘇州華一擬新增10000噸FEC產能。而新產能的設計投產周期平均約兩年，產能可能存在無法及時補足的問題，供應緊張將持續(xù)到2022年。2020年，排名第一的為江蘇華盛，憑借其在VC和FEC產品領域的領先優(yōu)勢，國內市場占有率約為24．3%；瀚康化工在國內市場占有14．9%的份額，排名第二；蘇州華一和青木高新，其國內市場份額分別為8．1%和5．9%；浙江天碩被天賜材料收購后，產能逐步釋放，2020年國內市占率為5．6%，出貨量占比不斷提升。由于添加劑成分復雜、純度要求高，難仿制，且國家對其環(huán)保和安全要求比較高，因此成為電解液主要技術壁壘之一。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，而且生產難度大，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品更高，主要系三元電池熱穩(wěn)定性較差，需要增加電解液添加劑種類和用量來提升安全性。隨著下游電池客戶能量密度提升的需求帶來三元電池的高鎳高電壓趨勢，而功能添加劑作為最經濟、有效提升電池性能的材料，通過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、低溫性能和導電性，可以彌補六氟的部分性能缺陷，但由于成本較高、工藝較復雜，還未形成對六氟的替代，目前產業(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LiFSI的實際出貨量約為1000噸，主要生產企業(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)內正在嘗