一、電解液

是鋰電池的四大關(guān)鍵材料之一，其本質(zhì)作用是穩(wěn)定地傳導鋰離子。目前，應(yīng)用最廣泛的是液體電解液。

電池的正負極和隔膜都浸泡在電解液中，在充放電過程中，電解液作為鋰離子的傳輸媒介，一方面提供部分活性鋰離子，作為導電離子使用，另一方面提供離子通道，幫助鋰離子在其中自由移動。

就像人體物質(zhì)的傳輸需要依靠血液一樣，電解液就是鋰電池內(nèi)部物質(zhì)傳輸?shù)?h-char unicode="201c" class="biaodian cjk bd-open punct">“血液”，對電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性能、寬溫應(yīng)用等起著關(guān)鍵性作用。

作為鋰電池的“血液”，電解液應(yīng)具備五大基本特性：1、良好的導電性能，離子遷移的阻力小，能有效促進電極可逆反應(yīng)的進行；2、良好的化學穩(wěn)定性，不與正極、負極、隔膜、粘結(jié)劑等材料發(fā)生化學反應(yīng)；3、寬電位范圍，需要有 0-5V 的電化學穩(wěn)定窗口；4、工作溫度范圍寬，在較寬的溫度范圍內(nèi)（一般為-40℃～70℃）保持液態(tài)；5、環(huán)境友好，無毒或者低毒性。

電解液由溶劑、溶質(zhì)和添加劑等原料在一定條件下，按一定比例配制而成。按質(zhì)量占比，溶劑占 80%-85%、鋰鹽占 10%-12%、添加劑占 3%-5%；按成本占比，溶劑占比約 30%、鋰鹽占比約 40-50%、添加劑占比約 10-30%。其中溶劑質(zhì)量占比最高，溶質(zhì)成本占比最高，溶質(zhì)價格的波動是影響電解液價格的主要因素。

溶質(zhì)采用各種含鋰化合物，因為鋰鹽在溶劑中溶解后，可釋放大量活躍鋰離子，有利于提高電解液的導電性能。六氟磷酸鋰（LiPF6）具備全方位的優(yōu)良性能和最強競爭力，是目前最常用的溶質(zhì)，但未來有可能被LiFSI替代。

溶劑為電解液的溶質(zhì)提供液體環(huán)境，作為運輸鋰離子的載體。傳統(tǒng)蓄電池使用水作為電解液溶劑，但由于鋰電池的放電電壓遠高于水的電解電壓（1.2V左右），有機溶劑成為鋰電池產(chǎn)業(yè)化的選擇。實際應(yīng)用中，一般將高介電常數(shù)溶劑與低黏度溶劑混合使用，達到相互協(xié)作的目的，所以，電解液采用混合溶劑體系，目前95%溶劑以碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）等碳酸酯類為主。

添加劑是在電解液中具有特定功能的物質(zhì)，其含量較低，能明顯提升電池的電化學性能。按作用類型的不同可以分為成膜添加劑、過充保護添加劑、高/低溫添加劑、阻燃添加劑、倍率型添加劑等。電解液中通常含多種添加劑，碳酸亞乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）是目前最常用的電解液添加劑，可在電極表面形成SEI/CEI膜，使得鋰離子可自由進出，而溶劑分子難以通過，從而實現(xiàn)維護電極材料性能穩(wěn)定，提高電池容量與循環(huán)性能效果。

根據(jù)高工鋰電，電解液的生產(chǎn)流程如下：

電解液生產(chǎn)流程較為簡單，主要包括處理提純、混合攪拌和罐裝出貨三步，所使用的原料儲存罐、攪拌釜、管道以及各種表機均是標準設(shè)備，沒有特殊的物化要求。因此，電解液生產(chǎn)的技術(shù)核心來自于原料配方。其中，溶質(zhì)與溶劑的成分較為簡單，工藝也已十分成熟，添加劑便成為了差異化戰(zhàn)略的關(guān)鍵。優(yōu)秀的配方不僅要充分滿足客戶的性能指標，更要與電池的其他材料較好兼容。

目前配方的來源主要有電解液廠商獨立研發(fā)、與電池廠商合作研發(fā)、由電池廠商提供這三種方式，具備獨立研發(fā)能力和成本管控能力的電解液廠商會擁有更強的議價能力。

二、鋰鹽：LiPF6占據(jù)主導地位，LiFSI 入局企業(yè)增多

六氟磷酸鋰具有較高的電導率、良好的離子遷移數(shù)、較強的電化學穩(wěn)定性、抗氧化性，還可在碳負極上形成適當?shù)?SEI 膜以及可有效鈍化正極鋁箔，能與各種正負極材料匹配，是目前商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的鋰電池溶質(zhì)。

與其他鋰鹽相比六氟磷酸鋰的單一性質(zhì)并不突出，但綜合來看性能最優(yōu)。

六氟磷酸鋰行業(yè)進入壁壘主要在于三個方面。

第一為技術(shù)壁壘，六氟磷酸鋰生產(chǎn)條件苛刻，對原材料氟化鋰和氫氟酸的純度要求極高，生產(chǎn)過程容易爆炸或產(chǎn)生劇毒物質(zhì)，屬于典型的高科技、高危生產(chǎn)環(huán)境、高難生產(chǎn)的“三高” 技術(shù)產(chǎn)品，技術(shù)薄弱的企業(yè)難以生產(chǎn)。同時，作為鋰離子電池的核心材料，六氟磷酸鋰的純度至少要達到 99.9%以上。提高產(chǎn)品純度的方法主要有控制原輔材料純度、采用先進設(shè)備、控制產(chǎn)品結(jié)晶和干燥四種。$天賜材料(SZ002709)$ 和$多氟多(SZ002407)$ 公司六氟磷酸鋰制備原材料氫氟酸和氟化鋰皆為自主生產(chǎn)，可以有效控制原料的純度與一致性。

第二是投資壁壘。六氟磷酸鋰前期投資金額較高、擴產(chǎn)周期長，環(huán)境安全審批時間長，形成有效產(chǎn)能大概需要 1.5-2 年，投資回報周期長。

第三是客戶壁壘，六氟磷酸鋰行業(yè)上下游聯(lián)系緊密，產(chǎn)能供給集中度高，天賜材料、多氟多、天際股份 三家企業(yè)市占比達 50%以上，行業(yè)龍頭企業(yè)簽訂長單提前鎖定市場大部分六氟磷酸鋰產(chǎn)品需求，即便在六氟磷酸鋰行情不穩(wěn)定時盈利能力也能得以保障，小企業(yè)或新入企業(yè)競爭力較弱。

行業(yè)龍頭生產(chǎn)技術(shù)與研發(fā)優(yōu)勢突出，具備成本優(yōu)勢，比六氟磷酸鋰行業(yè)平均成本低 4-5 萬元/噸。天賜材料采用電解液及其原材料一體化生產(chǎn)模式，主要生產(chǎn)的液態(tài)六氟磷酸鋰以自供為主，生產(chǎn)成本相對較低。多氟多采用一體化連續(xù)循環(huán)生產(chǎn)的雙釜法疊加氫氟酸自供，生產(chǎn)的固態(tài)六氟磷酸鋰成本為行業(yè)最低水平。

伴隨著新能源汽車快速發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)積極擴產(chǎn)六氟磷酸鋰。2017-2021 年，我國六氟磷酸鋰產(chǎn)能從 3.62 萬噸增長至 9.55 萬噸，年均復合增長率 27.45%，其中 2021 年同比增長 69.03%；產(chǎn)量從 1.42 萬噸增長至 5.4 萬噸，年均復合增長率為 39.65%，其中 2021 年同比增長 91.49%。

我國六氟磷酸鋰市場集中度高，以多氟多、天賜材料、江蘇新泰為主導。

目前，主流鋰鹽六氟磷酸鋰存在熱穩(wěn)定性差，遇水易生成腐蝕性氫氟酸，造成電池容量衰減等問題。此外，低溫環(huán)境下六氟磷酸鋰易結(jié)晶致使電導率降低，提高了電池內(nèi)阻。為了進一步滿足鋰電池的性能需求，鋰鹽溶質(zhì)也需朝著性能更優(yōu)的方向更新迭代。

以雙氟磺酰亞胺鋰（ LiFSI）為電解質(zhì)的電解液，與正負極材料之間保持著良好的相容性，可以顯著提高鋰離子電池的高低溫性能。同時相比六氟磷酸鋰，LiFSI 具備更優(yōu)異的離子導電性、熱穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性，且易溶于水和各種有機溶劑，幾乎無副反應(yīng)，在眾多新型鋰鹽中性能最優(yōu)，有望成為下一代鋰電池溶質(zhì)。

目前，制備雙氟磺酰亞胺鋰的主要原材料為磺酰胺、氯化亞砜、氯磺酸和氟化鋰，其中氯化亞砜耗用量最多，1 噸雙氟磺酰亞胺鋰約需耗用 1.48 噸氯化亞砜。

根據(jù)QYResearch 的數(shù)據(jù)，我國是氯化亞砜最大的消費國與生產(chǎn)國，在全球市場份額約占 55%。隨著市場對 LiFSI 需求增多，也將帶動氯化亞砜需求上升。目前，凱盛新材有15萬噸氯化亞砜產(chǎn)能，為最大，其次為安徽金禾實業(yè)8萬噸。

根據(jù)康鵬科技 招股說明書，六氟磷酸鋰與雙氟磺酰亞胺鋰性能對比如下：

目前，國內(nèi)LiFSI生產(chǎn)商主要有三類：天賜材料、$新宙邦(SZ300037)$ 等電解液企業(yè)，多氟多、永太科技、時代思康等氟化工企業(yè)以及華盛鋰電 、康鵬科技等專業(yè)添加劑企業(yè)，所用的不同工藝路線在原材料可得性、環(huán)保處理上差異較大，進而導致成本和產(chǎn)能彈性的較大差異。

截至2022年8月，國內(nèi)合計產(chǎn)能為 1.01 萬噸/年。其中天賜材料擁有產(chǎn)能較多，為 0.63萬噸/年，且其在建及擬建雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)能達 16 萬噸/年。其次是永太科技、康鵬科技和多氟多，在建及擬建產(chǎn)能分別為 6.7 萬噸/年、1.5 萬噸/年、1 萬噸/年，合計在建及擬建產(chǎn)能達 25.94 萬噸/年。

未來，成本與技術(shù)將成為電解液溶質(zhì)行業(yè)的兩大護城河。從新型電解質(zhì)的角度來看，行業(yè)的技術(shù)迭代速度更快、進入門檻更高，因此產(chǎn)品的溢價能力更強。電解質(zhì)行業(yè)龍頭公司憑借超前的布局和長期的技術(shù)積累有望率先實現(xiàn)突破，原先的客戶優(yōu)勢將助力其產(chǎn)品快速放量，充分享受新技術(shù)帶來的紅利。

三、溶劑：DMC 性能優(yōu)異、呈雙寡頭格局

溶劑的性質(zhì)要求：1、介電常數(shù)高，對鋰鹽的溶解能力強；2、熔點低，沸點高，在較寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)；3、黏度小，便于鋰離子的傳輸；4、化學穩(wěn)定性好，不破壞正負電極結(jié)構(gòu)或溶解正負電極材料；5、安全性好，成本低，無毒無污染。

常用的溶劑大致可分為三類：碳酸酯類、亞硫酸酯類和砜類。碳酸酯類產(chǎn)品由于性能和成本等綜合優(yōu)勢凸顯，是目前使用最為廣泛的電解液溶劑。

其中，碳酸二甲酯（DMC）氣味小、揮發(fā)性好、溶解能力強，可有效提升鋰電池的電導率，此外還具備低溫充放電性能佳、制作成本低廉的優(yōu)勢，是電解液中使用最為廣泛的有機溶劑。

相比工業(yè)級溶劑，電池級溶劑純度要求至少達到 99.99%，更高純級產(chǎn)品要求甚至達到 99.995%以上，且由于催化劑選擇要求高、提純難度大，國內(nèi)可以規(guī)?；a(chǎn)電池級溶劑的企業(yè)較少。根據(jù)海科新源招股說明書，當前電池級溶劑市場較為集中，2020 年石大勝華與?？菩略慈蚴袌龇蓊~合計占比超 55%，市場呈雙寡頭壟斷格局。

由于電解液溶劑往往需要多種產(chǎn)品進行混配，擁有全品類產(chǎn)品配套能力的企業(yè)競爭力有望凸顯。因此，未來電解液溶劑行業(yè)的競爭格局有望演化為“電池級產(chǎn)品生產(chǎn)能力+成本+全品類布局”的綜合競爭，具備技術(shù)優(yōu)勢、規(guī)模優(yōu)勢和成本優(yōu)勢的企業(yè)有望受益。

根據(jù)百川盈孚和華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計，我國現(xiàn)有 147.6 萬噸 DMC 產(chǎn)能中，工業(yè)級 DMC 為 131.2 萬噸，占比高達 89%。而電池級 DMC 產(chǎn)能僅 16.4 萬噸，占比僅為 11%。隨著下游新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，電池級 DMC 需求不斷增加，掌握了電池級 DMC 制備工藝的企業(yè)有望受益。

四、添加劑：改善電池性能、需求持續(xù)向好

不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︿囯姵氐男阅芤蟛煌?h-char unicode="ff0c" class="biaodian cjk bd-end bd-cop bd-hangable bd-jiya" style="position: relative;">，通過調(diào)整添加劑的種類和用量可定向改善鋰電池性能。添加劑一般不參與充放電反應(yīng)，且用量較小，但其可以改善電解液的電化學性能，使電解過程處于更佳的狀態(tài)，是電解液不可或缺的部分。

添加劑的性質(zhì)要求：1、在有機溶劑中溶解度較高；2、少量添加就能使一種或幾種性能得到較大改善；3、不與電池其他組成成分發(fā)生有害副反應(yīng)，影響電池性能；4、成本低廉，無毒或低毒性。

國內(nèi)電解液添加劑以 VC、FEC 為主。#電解液添加劑vc# 屬于成膜添加劑，可在電池負極形成一層致密的 SEI 膜，進而抑制溶劑分子嵌入破壞電極，提高電池的循環(huán)性能與可逆容量，通過添加劑可以在負極表層形成一層 SEI 膜成為了鋰離子商業(yè)化的關(guān)鍵一步。氟代碳酸乙烯酯（FEC）具備較好的形成 SEI 膜的性能，同時可提高電解液的低溫性能。FEC添加劑是為高倍率動力電池電解液定向開發(fā)的核心添加劑，能增強電極材料的穩(wěn)定性。

添加劑 VC 和 FEC 的原材料為碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，均為電解液溶劑，因此未來溶劑廠商切入添加劑賽道具備顯著的原材料優(yōu)勢。

VC與FEC皆為環(huán)狀碳酸酯，在工業(yè)生產(chǎn)中都以碳酸乙烯酯（EC）為主原料進行加工生產(chǎn)。VC與FEC生產(chǎn)工藝類似，通過合理的產(chǎn)線布置能夠獲得協(xié)同生產(chǎn)效益。兩者的制造工藝復雜且原材料成本較高，因而制造費用與直接材料成本占比高。根據(jù)華盛鋰電招股說明書披露，電解液添加劑的制造費用和材料成本占比分別達到了 47.5%和 39.7%。所以電解液添加劑行業(yè)除了原材料之外，各企業(yè)的生產(chǎn)工藝差異也會造成成本的較大差異，具備較強工藝改進和創(chuàng)新能力的企業(yè)也有望在競爭中脫穎而出。

2020 年在國內(nèi)電解液添加劑出貨量中，VC、FEC 出貨量占比分別為 42.1%、21.7%，合計達 63.8%。

VC 方面，2020 年 VC 前五大企業(yè)出貨量合計達 78.6%，其中江蘇盛華出貨量位居第一，為 31.4%；其次是瀚康化工和青木高新，出貨量占比分別為 14.1%、11.8%。VC的主要作用是提高電池容量和循環(huán)壽命，由于VC在磷酸鐵鋰電池中添加比例遠高于三元電池，磷酸鐵鋰需求增長帶動VC產(chǎn)量大幅提升。

FEC 方面，2020 年 FEC 出貨量位居前三的分別為江蘇盛華、瀚康化工和蘇州華一，占比分別為 48.8%、27.1%、11.4%，合計達 87.3%。

五、電解液行業(yè)格局

根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2021 年我國電解液產(chǎn)能為 99.99 萬噸，同比增長 67.94%。2017-2021 年我國電解液產(chǎn)能年均復合增長率為 36.74%。

2017-2021 年，我國電解液產(chǎn)量從 11.92 萬噸增長到 47.93 萬噸，年均復合增長率為 41.61%，其中 2021 年同比增長 60.68%。

根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2022 年前7個月，國內(nèi)電解液行業(yè) CR5 為 51.69%。其中排名前三的分別為天賜材料、新宙邦、江蘇國泰，合計達 38.91%。

電解液需求結(jié)構(gòu)中，動力電池占主導，2022H1 動力電池需求占比高達 70%，是電解液主要的終端應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，三元電池單 GWh 大約消耗電解液 700-900 噸，而磷酸鐵鋰電池單GWh 大約消耗電解液 1300-1500 噸，隨著磷酸鐵鋰電池裝機量和裝機占比的不斷提升，將進一步帶動電解液需求高速增長。

儲能在政策的大力推動下快速發(fā)展，從 2019 年的 3.11%的占比快速提升至 2022H1 的 18%。消費電池需求占比基本保持穩(wěn)定，未來在動力電池和儲能電池快速增長的背景下其占比或降低。根據(jù)百川盈孚和高工鋰電數(shù)據(jù)，電解液消費結(jié)構(gòu)（萬噸）如下圖

根據(jù)百川盈孚的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國現(xiàn)有電解液產(chǎn)能約 110 萬噸，預(yù)計到 2024 年產(chǎn)能將擴張至430 萬噸，行業(yè)競爭格局將日益激烈。

作者：認知復利S
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