鋰離子電池電解液技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

鋰離子電池電解液由高純?nèi)軇?、電解質(zhì)和添加劑按照一定的配方比例構(gòu)成，其制備過(guò)程包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑合成制備及純化、電解液配方的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和電解液生產(chǎn)制備等過(guò)程。其中溶劑、電解質(zhì)、添加劑合成制備及純化是電解液配方設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)；電解液配方的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是電解液制備的技術(shù)前提。電解液生產(chǎn)制備環(huán)節(jié)的工藝技術(shù)主要體現(xiàn)在提高電解液的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面，其主要包含有機(jī)溶劑除雜、添加劑、電解液配制和電解液灌裝等工序。 ? ?

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鋰離子電池概況

鋰離子電池是一種二次電池，其工作原理為：在充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在充放電過(guò)程中，鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，即充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解液嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，放電時(shí)則相反。

鋰離子電池是由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和包裝材料等組成的復(fù)雜系統(tǒng)。由于具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)和工作溫度范圍廣等特點(diǎn)，鋰離子電池在新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

鋰離子電池電解液概況

鋰離子電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體，在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，是鋰離子電池主要原材料之一。鋰離子電池電解液由電解質(zhì)、高純度有機(jī)溶劑、必要的添加劑等材料在一定條件下，按一定比例配制而成。

由于電解液在電池中不斷與正極材料、負(fù)極材料、隔膜、粘結(jié)劑等材料發(fā)生協(xié)同作用，其對(duì)電池性能發(fā)揮具有重要作用。電解液對(duì)電池的首次效率、循環(huán)壽命、功率性能、存儲(chǔ)性能及安全性能的提升至關(guān)重要。正極材料、負(fù)極材料、隔膜等任何一項(xiàng)原材料的變動(dòng)、優(yōu)化、升級(jí)均需電解液傳導(dǎo)、互動(dòng)至整個(gè)電池系統(tǒng)。 ? ?

隨著動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池及高端數(shù)碼電池性能要求的提升，電解液與材料體系、電池設(shè)計(jì)及應(yīng)用場(chǎng)景的匹配研究將越來(lái)越重要。

鋰離子電池電解液主要特點(diǎn)如下：

①耐電壓范圍寬，在2.5V~5V范圍內(nèi)分解少。

②化學(xué)穩(wěn)定性好，與正負(fù)極材料、隔膜、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、集流體及導(dǎo)電膠等反應(yīng)和溶解少。

③粘度小、離子電導(dǎo)率高，對(duì)鋰離子的溶劑化能力弱，離子遷移阻力小。

④液程范圍寬，-20℃～70℃范圍內(nèi)析晶和揮發(fā)少。

⑤環(huán)境友好，成本低。

所處行業(yè)與上下游行業(yè)之間的關(guān)系

鋰離子電池電解液產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成如下：

（1）鋰離子電池電解液行業(yè)上游

鋰離子電池電解液主要由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑三部分組成。按質(zhì)量劃分，通常有機(jī)溶劑質(zhì)量占比80-90%，鋰鹽占比10-15%，添加劑占比在5%左右。鋰離子電池電解液具體構(gòu)成及分類(lèi)如下： ? ?

1）鋰鹽

鋰鹽的作用為保障鋰離子電池在充放電循環(huán)過(guò)程中有充足的鋰離子在正負(fù)極間往返，從而實(shí)現(xiàn)可逆循環(huán)。目前，鋰離子電池電解液所使用的常用鋰鹽主要為六氟磷酸鋰（LiPF6）。六氟磷酸鋰具有合適的溶解度和較高的離子電導(dǎo)率、鋁箔鈍化能力以及易形成SEI（SolidElectrolyteInterphase，即固體電解質(zhì)界面膜）等突出優(yōu)點(diǎn)。然而，六氟磷酸鋰也存在一定不足，目前行業(yè)內(nèi)企業(yè)正積極嘗試新型鋰鹽以?xún)?yōu)化鋰離子電池電解液性能。目前，常見(jiàn)的鋰離子電池電解液鋰鹽主要優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下： ? ?

2）有機(jī)溶劑

有機(jī)溶劑作為鋰離子的載體，是電解液的主體部分，按照結(jié)構(gòu)不同主要分為鏈狀碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑和環(huán)狀碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑。其中，鏈狀碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑主要包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二乙酯（DEC），環(huán)狀碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑主要包括碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC）。

目前，常見(jiàn)的鋰離子電池電解液有機(jī)溶劑特點(diǎn)對(duì)比如下：

3）添加劑

添加劑是為改善電解液的穩(wěn)定性及增強(qiáng)電池電化學(xué)性能而加入的少量功能性物質(zhì)，按功能不同可分為成膜添加劑、防過(guò)充添加劑、阻燃添加劑、電解液穩(wěn)定劑等。雖然用量較小，但能顯著改善鋰離子電池的脹氣、循環(huán)穩(wěn)定性、低溫充放電、安全性等性能，是電解液及原材料廠商核心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)的領(lǐng)域之一。 ? ?

目前，常見(jiàn)的鋰離子電池電解液添加劑種類(lèi)及功能如下：

（2）電解液與中游鋰離子電池材料廠之間的關(guān)系

鋰離子電池行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新迭代不斷加快，正極材料、負(fù)極材料、隔膜、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及電池外包裝材料需要與電解液協(xié)同作用，才能獲得更高的電池性能。

由于電解液在鋰離子電池中是唯一的液態(tài)主要原材料，其在電池運(yùn)行中會(huì)直接與其它材料接觸并發(fā)生相互作用，如在化成和續(xù)充階段會(huì)對(duì)負(fù)極材料和正極材料的界面分別形成SEI和CEI界面保護(hù)膜，對(duì)正極材料和負(fù)極材料的首次充電效率、低溫特性、容量發(fā)揮和循環(huán)穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用。電解液容易與粘結(jié)劑發(fā)生化學(xué)作用，影響粘結(jié)劑的穩(wěn)定性，降低粘結(jié)強(qiáng)度。

此外，不同的電池外包裝材料及包裝形式也需要與電解液之間進(jìn)行匹配，對(duì)電解液的粘度、浸潤(rùn)性、沸點(diǎn)提出了不同的要求。借助電解液與各種主輔材之間的協(xié)同作用關(guān)系，電解液廠家與各電池材料廠家通過(guò)協(xié)作研發(fā)可加快先進(jìn)電池材料的技術(shù)落地，助力電池技術(shù)的不斷升級(jí)。

（3）鋰離子電池電解液行業(yè)下游

在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略推動(dòng)下，新能源汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，極大地拉動(dòng)了動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池的需求量；電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的不斷提升將推動(dòng)儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池出貨量的增長(zhǎng)；5G技術(shù)的推廣、各類(lèi)可穿戴設(shè)備的興起以及共享理念的普及將帶動(dòng)消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池銷(xiāo)量。在動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池、儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池和消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池的市場(chǎng)需求的共同帶動(dòng)下，鋰離子電池電解液市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊。 ? ?

隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，各電池企業(yè)也對(duì)電解液廠研發(fā)能力、技術(shù)水平、產(chǎn)品控制、產(chǎn)能及原材料的供應(yīng)等方面提出更高的要求。

在研發(fā)能力和技術(shù)方面，電池企業(yè)不斷追求電池的快充性能、高能量密度和高安全性能，電解液廠家需要深入探究電池正極材料、負(fù)極材料等與電解液的交互作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)新型功能電解液方案與之進(jìn)行及時(shí)快速的響應(yīng)，并形成與之相匹配的產(chǎn)品，才能滿足電池企業(yè)的開(kāi)發(fā)速度。

在品質(zhì)方面，電池企業(yè)對(duì)電解液廠的品質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，也需要電解液廠家不斷優(yōu)化工藝，提高質(zhì)量控制能力，開(kāi)發(fā)出更完善的電解液控制流程和檢測(cè)方法，以滿足電池企業(yè)的使用需求。

在產(chǎn)能和原材料供應(yīng)方面，電池企業(yè)對(duì)于電解液廠家提出采購(gòu)要求以匹配其產(chǎn)能擴(kuò)張的需求，電解液廠在鋰離子電池材料領(lǐng)域需要進(jìn)行縱向一體化布局，形成有機(jī)溶劑、添加劑、電解質(zhì)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，避免電解液原材料市場(chǎng)需求波動(dòng)對(duì)電解液供應(yīng)及價(jià)格波動(dòng)造成影響。

因此，通過(guò)與電池企業(yè)的深度合作，電解液廠商可以借助電池企業(yè)技術(shù)、信息、設(shè)備優(yōu)勢(shì)，不斷提升電解液的研發(fā)水平、品質(zhì)水平，和電解液及原材料供應(yīng)能力。

4、鋰離子電池電解液行業(yè)現(xiàn)狀

本行業(yè)與下游行業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，隨著鋰離子電池在新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域的推廣，鋰離子電池電解液的需求規(guī)模巨大。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年我國(guó)鋰離子電池電解液出貨量為9.8萬(wàn)噸，2022年已大幅增長(zhǎng)至84.4萬(wàn)噸，2016-2022年年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)43.17%。

未來(lái)，受益于新能源汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展、電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)的不斷拓展以及3C產(chǎn)品種類(lèi)的不斷豐富，鋰離子電池電解液市場(chǎng)出貨量有望維持較高增速。 ? ?

從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，鋰離子電池電解液的終端應(yīng)用包括動(dòng)力、消費(fèi)、儲(chǔ)能三大領(lǐng)域。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池需求不斷提升，已成為鋰離子電池電解液主要應(yīng)用領(lǐng)域，2022年我國(guó)鋰離子電池電解液三類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域中，動(dòng)力類(lèi)占比達(dá)68%；伴隨電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的成熟與推廣，儲(chǔ)能電池需求穩(wěn)步上升，2022年我國(guó)鋰離子電池電解液在儲(chǔ)能類(lèi)應(yīng)用占比為19%，受儲(chǔ)能類(lèi)電池市場(chǎng)的市場(chǎng)需求不斷提升影響，鋰離子電池電解液在儲(chǔ)能類(lèi)領(lǐng)域應(yīng)用的占比有望增加；與此同時(shí)，5G商用的落地以及智能穿戴設(shè)備的興起帶動(dòng)消費(fèi)者對(duì)3C產(chǎn)品的需求，2022年我國(guó)鋰離子電池電解液在消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用占比為13%。 ? ?

未來(lái)，新能源汽車(chē)行業(yè)在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略推動(dòng)下將高速發(fā)展，拉動(dòng)對(duì)動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池的需求量；5G技術(shù)的推廣、各類(lèi)可穿戴設(shè)備的興起以及共享理念的普及將帶動(dòng)消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池銷(xiāo)量；電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的不斷提升將推動(dòng)儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池出貨量的增長(zhǎng)，在動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池、消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池和儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池的市場(chǎng)需求共同帶動(dòng)下，鋰離子電池電解液市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊。

5、鋰離子電池電解液下游市場(chǎng)需求情況

鋰離子電池電解液市場(chǎng)規(guī)模主要受下游動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池、消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池和儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池市場(chǎng)需求的影響。通過(guò)分析這三類(lèi)鋰離子電池的市場(chǎng)規(guī)模，可以分析出鋰離子電池電解液的市場(chǎng)需求情況。

（1）動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池 ? ?

新能源汽車(chē)是動(dòng)力類(lèi)電池最主要的應(yīng)用市場(chǎng)。自2010年新能源汽車(chē)被列為我國(guó)七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一起，在國(guó)家政策補(bǔ)貼的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)新能源汽車(chē)在規(guī)模、技術(shù)、配套設(shè)施等方面實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的快速發(fā)展。根據(jù)工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)，2016年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)超過(guò)50萬(wàn)輛，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)兩年位居全球第一位。但是自2017年起，在新能源補(bǔ)貼退坡以及補(bǔ)貼政策從嚴(yán)執(zhí)行的影響下，新能源汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入陣痛期。

近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，世界各國(guó)陸續(xù)出臺(tái)“碳中和”相關(guān)環(huán)保政策并逐步推出新能源汽車(chē)替代計(jì)劃，進(jìn)一步加速了新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展。2020年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，指明將不斷優(yōu)化新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境，計(jì)劃2025年我國(guó)新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)售量達(dá)到汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)售總量的20%左右。在補(bǔ)貼政策調(diào)整的長(zhǎng)期引導(dǎo)下，新能源汽車(chē)在里程、安全、性能、成本等方面均取得了快速進(jìn)步，全球消費(fèi)者對(duì)新能源汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)意愿顯著提升。

2020年上半年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量出現(xiàn)大幅下降，但隨著特斯拉上海超級(jí)工廠新能源汽車(chē)量產(chǎn)以及比亞迪、蔚來(lái)汽車(chē)、小鵬汽車(chē)、理想汽車(chē)等國(guó)內(nèi)新能源造車(chē)新勢(shì)力的崛起，新能源汽車(chē)市場(chǎng)自下半年開(kāi)始回暖，新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)滲透率大幅提高，并逐步實(shí)現(xiàn)政策驅(qū)動(dòng)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型。

根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到688.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)95.60%，占我國(guó)汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)售量的25.6%；2023年上半年，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成378.8萬(wàn)輛、374.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)42.4%、44.1%，市場(chǎng)占有率達(dá)到28.3%，滲透率已超過(guò)20%，新能源汽車(chē)發(fā)展速度超出前述政策預(yù)期。 ? ?

伴隨新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的日益增長(zhǎng)，動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池作為新能源汽車(chē)的核心部件，其市場(chǎng)需求量不斷提升。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池出貨量為480.0GWh，同比增長(zhǎng)112.4%，在新能源汽車(chē)銷(xiāo)量大幅增長(zhǎng)的背景下，GGII預(yù)計(jì)2025年我國(guó)動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池出貨量有望實(shí)現(xiàn)1,300GWh，2022-2025年年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到39.39%。在新能源汽車(chē)行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的背景下，我國(guó)動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池以及鋰離子電池電解液都具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

此外，小動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模受共享出行、節(jié)能減排等理念的推動(dòng)不斷擴(kuò)大，由此帶動(dòng)動(dòng)力類(lèi)鋰離子電池出貨量進(jìn)一步提升。 ? ?

（2）儲(chǔ)能類(lèi)鋰離子電池

電化學(xué)儲(chǔ)能因其受地理?xiàng)l件影響較小，建設(shè)周期短，可靈活運(yùn)用于電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)及其他各類(lèi)場(chǎng)景中，近年來(lái)市場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模不斷提升。同時(shí)，隨著成本持續(xù)下降、商業(yè)化應(yīng)用日益成熟，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，逐漸成為儲(chǔ)能新增裝機(jī)的主流。

根據(jù)中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專(zhuān)委會(huì)（CNESA）發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2023》，截至2022年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為237.2GWh，其中，新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)45.7GWh，占比為19.3%。在各類(lèi)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池裝機(jī)規(guī)模占儲(chǔ)能的18.2%。 ? ?

（3）消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池

消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池是鋰離子電池電解液的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，目前消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池主要應(yīng)用于3C產(chǎn)品，即計(jì)算機(jī)（Computer）、通訊（Communication）、消費(fèi)電子（ConsumerElectronics）這三類(lèi)產(chǎn)品，其中發(fā)展較為成熟的產(chǎn)品包括智能手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦。根據(jù)IDC和Gartner數(shù)據(jù)，近年來(lái)全球智能手機(jī)、筆記本電腦及平板電腦市場(chǎng)發(fā)展趨于飽和，但市場(chǎng)體量較大，2022年全球智能手機(jī)出貨量為12.02億臺(tái)，筆記本電腦出貨量為2.83億臺(tái)，平板電腦出貨量為1.63億臺(tái)。 ? ?

除傳統(tǒng)的3C類(lèi)產(chǎn)品外，伴隨新一代信息技術(shù)的發(fā)展以及5G技術(shù)的普及與推廣，消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域拓展至智能可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)等。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池出貨量為47.5GWh，同比下降11.21%。在消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓寬、產(chǎn)品技術(shù)更新迭代加快的背景下，消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池市場(chǎng)將恢復(fù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，GGII預(yù)計(jì)2020-2025年我國(guó)消費(fèi)類(lèi)鋰離子電池出貨量年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)10.13%，2025年出貨量實(shí)現(xiàn)75.0GWh。 ? ?

電池行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

1）新型電池技術(shù)的行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)

自1991年索尼推出第一款商業(yè)液態(tài)鋰離子電池后，液態(tài)鋰離子電池進(jìn)入快速發(fā)展階段。出于對(duì)更高能量密度和更高安全性的追求，各國(guó)都在加緊對(duì)新型電池技術(shù)的研發(fā)以期望能占領(lǐng)技術(shù)高地。目前市場(chǎng)研究熱點(diǎn)集中在半固態(tài)及固態(tài)電池、鈉離子電池、鋰金屬電池、鋰硫電池等領(lǐng)域。

①半固態(tài)及固態(tài)電池

液態(tài)電解液的閃點(diǎn)較低且電壓窗口較窄，影響電池的安全性及能量密度的進(jìn)一步提升。采用不可燃且與鋰金屬負(fù)極兼容性較好的固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解液而組成的新型電池即固態(tài)電池，可進(jìn)一步提高電池的能量密度及安全性能。

目前研究比較多的固態(tài)電解質(zhì)有：聚合物、硫化物和氧化物三種，其中聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率較低、耐壓窗口相對(duì)較窄；硫化物電解質(zhì)是目前電導(dǎo)率最高且性能最接近商業(yè)化的電解質(zhì)材料，其電導(dǎo)率高達(dá)10-3S/cm甚至10-2S/cm，但該材料在制備及使用過(guò)程中對(duì)水及氧氣敏感，容易導(dǎo)致材料失活，因此對(duì)電解質(zhì)及電池的制造工藝要求極高；氧化物電解質(zhì)的穩(wěn)定性較高且易于加工，但其電導(dǎo)率欠佳，固態(tài)電解質(zhì)與電池材料的界面接觸阻抗普遍較大，影響了電池的循環(huán)、低溫及功率性能。 ? ?

通過(guò)在固態(tài)電解質(zhì)中加入少量液態(tài)電解液，會(huì)形成半固態(tài)電池，半固態(tài)電池將固態(tài)電池和液態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，目前是行業(yè)研究熱點(diǎn)。但是從設(shè)備兼容性、成本控制和實(shí)際性能方面來(lái)看，半固態(tài)及固態(tài)電池與液態(tài)鋰離子電池還存在一定的差距，尤其是固態(tài)電池的性能目前還無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)化要求。

②鈉離子電池

鈉離子電池與鋰離子電池結(jié)構(gòu)類(lèi)似，均屬于可充電電池，都遵循脫嵌式工作原理。鈉離子電池能量密度為70-200Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池在同一水平，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的30-50Wh/kg，此外，鈉離子電池與鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)在電池生產(chǎn)設(shè)備、工藝方面的兼容以及在產(chǎn)線上的快速切換。鈉離子電池的正極材料及電解質(zhì)的制備均不需要價(jià)格昂貴的碳酸鋰，因此鈉離子電池材料的成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池。鈉離子電池有望首先替代鉛酸和磷酸鐵鋰電池主導(dǎo)的低速電動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)能等市場(chǎng)。

近年來(lái)，隨著鈉離子電池正極材料和負(fù)極材料及電解液的快速發(fā)展，鈉離子電池技術(shù)日趨成熟，正處于產(chǎn)業(yè)鏈導(dǎo)入、即將商業(yè)化階段。

③鋰金屬電池鋰金屬電池負(fù)極采用金屬鋰，其具有高達(dá)3,860mAh/g的理論容量，能量密度非常高，用于動(dòng)力電池可以實(shí)現(xiàn)續(xù)航距離超過(guò)常規(guī)鋰離子電池一倍以上的目的。

但鋰金屬電池安全性能較差，反復(fù)充放電過(guò)程中鋰不均勻沉積并形成鋰枝晶，容易導(dǎo)致電池出現(xiàn)容量衰減、短路、起火爆炸等現(xiàn)象。預(yù)計(jì)鋰金屬電池實(shí)用化尚需一定周期，在動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)將會(huì)是相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

此外，以鋰硫、鋰空氣、鋁空氣等為代表的眾多前瞻新興電池技術(shù)，將豐富新能源電池市場(chǎng)發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。 ? ?

2）鋰離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)對(duì)新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程要求的提升，未來(lái)電池主要朝著高能量密度、高安全性方面發(fā)展。磷酸鐵鋰和三元材料是目前正極材料市場(chǎng)主流的研究方向，新能源電池行業(yè)未來(lái)將呈現(xiàn)“鐵鋰三元為主，多元化技術(shù)路線為輔”的發(fā)展特征。

三元電池：三元電池能量密度高、低溫性能好。隨著市場(chǎng)對(duì)新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程要求的提升，三元電池材料體系逐漸從三元低鎳向三元中高鎳電池體系過(guò)渡，尤其是擁有高能量密度優(yōu)勢(shì)的三元高鎳材料電池成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。此外為進(jìn)一步提升三元電池材料的耐高電壓和安全性能，不同元素?fù)诫s、低鈷、無(wú)鈷及單晶化材料技術(shù)路線正成為三元電池新的技術(shù)發(fā)展方向。

磷酸鐵鋰電池：磷酸鐵鋰電池盡管能量密度不及三元正極材料電池，但安全性高、使用壽命較長(zhǎng)、原材料價(jià)格較低、制備工藝簡(jiǎn)單，總體來(lái)看性?xún)r(jià)比高，受到市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。磷酸鐵鋰電池不僅在儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，也在小動(dòng)力和短續(xù)航里程新能源汽車(chē)領(lǐng)域占有較高應(yīng)用比例，磷酸鐵鋰電池將與三元材料電池形成互補(bǔ)關(guān)系長(zhǎng)期共存。

硅碳負(fù)極電池：石墨材料憑借較高的穩(wěn)定性和較低的成本，成為當(dāng)下負(fù)極材料的主流。但石墨負(fù)極材料的理論容量?jī)H有372mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及硅基材料（3800mAh/g），以硅碳復(fù)合材料為代表的硅基負(fù)極材料具有明顯的比容量?jī)?yōu)勢(shì)，是行業(yè)研究的熱點(diǎn)。但目前硅材料電池在循環(huán)過(guò)程中存在體積膨脹和收縮問(wèn)題，容易導(dǎo)致硅負(fù)極材料顆粒產(chǎn)生裂紋并粉化，進(jìn)而產(chǎn)生一系列嚴(yán)重問(wèn)題，阻礙了硅基負(fù)極材料的快速發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)硅碳負(fù)極材料有望在大圓柱電池體系中占有一席之地。

磷酸錳鐵鋰電池：通過(guò)在磷酸鐵鋰材料中引入錳元素而制備得到磷酸錳鐵鋰，可將電池電壓平臺(tái)由3.4V提升3.7V，從而大幅度提高電池的能量密度。但目前磷酸錳鐵鋰材料在循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生三價(jià)錳離子，由于其姜泰勒效應(yīng)，導(dǎo)致錳離子容易從晶格中溶出，進(jìn)而影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性及高溫存儲(chǔ)穩(wěn)定性。由于磷酸錳鐵鋰材料的制備原料成本較低，在實(shí)際使用中通過(guò)將該材料與三元材料混合使用，可兼顧電池的成本、循環(huán)穩(wěn)定性及電池的能量密度。 ? ?

高電壓鎳錳酸鋰電池：鎳錳酸鋰作為一種高電壓正極材料，其電壓平臺(tái)在4.7V左右。由于鎳錳酸鋰材料主要由鎳元素和錳元素組成，不含鈷元素，成本較為低廉，以之取代現(xiàn)在成本最具優(yōu)勢(shì)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，單體電池能量密度可提升40%，故鎳錳酸鋰材料是最有潛力商業(yè)化的下一代正極材料之一。

對(duì)于尖晶石鎳錳酸鋰電池，在高電壓下，電極材料與電解液之間會(huì)產(chǎn)生劇烈的副反應(yīng)，對(duì)整個(gè)電池體系造成破壞，這也是限制鎳錳酸鋰材料商業(yè)化的最大障礙。富鋰錳基電池：富鋰錳基材料的克容量密度高達(dá)250mAh/g，電壓平臺(tái)高達(dá)4.6V，是目前所有鋰離子電池正極材料中能量密度非常高的材料，其搭配的電池能量密度有望超過(guò)400Wh/Kg，是磷酸鐵鋰電池能量密度的兩倍。

但目前該電池在充放電過(guò)程中材料不斷釋放氧并持續(xù)對(duì)電解液產(chǎn)生氧化作用，電池循環(huán)效率低，壽命較短。

補(bǔ)鋰技術(shù)：為彌補(bǔ)電池在化成階段鋰離子的損失及提高電池的循環(huán)壽命，近年來(lái)正負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)正成為行業(yè)研究及產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)，但補(bǔ)鋰材料在充電過(guò)程中也會(huì)不斷釋放氧，對(duì)電解液造成破壞，因此電池的產(chǎn)氣相對(duì)較大。隨著電池材料的不斷升級(jí)，疊加電池制作工藝的不斷進(jìn)步，未來(lái)鋰離子電池性能將不斷得到提高。

行業(yè)內(nèi)企業(yè)將加強(qiáng)縱向一體化布局

鋰離子電池電解液中，鋰鹽、有機(jī)溶劑及添加劑這三類(lèi)原材料成本占比較高，原材料價(jià)格大幅波動(dòng)會(huì)對(duì)鋰離子電池電解液廠商盈利水平產(chǎn)生影響。近年來(lái)，鋰離子電池電解液下游市場(chǎng)需求不斷提升，然而鋰離子電池電解液上游原材料出現(xiàn)因供給緊張帶來(lái)價(jià)格波動(dòng)較大的問(wèn)題，影響了鋰離子電池電解液廠商的供應(yīng)出貨能力。針對(duì)此情形，鋰離子電池電解液廠商需要逐步將產(chǎn)業(yè)布局延伸至上游核心原材料領(lǐng)域，通過(guò)配備鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑等原材料生產(chǎn)裝置，自主掌握原材料的供應(yīng)并有效降低原材料成本，提高供應(yīng)鏈穩(wěn)定性及自身的盈利能力。 ? ?

鋰離子電池電解液技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

新的電池材料體系、電池設(shè)計(jì)及應(yīng)用場(chǎng)景的變化，使得電解液的技術(shù)也隨之升級(jí)，主要表現(xiàn)：

①高能量密度電池電解液

隨著動(dòng)力電池的日漸普及，高性?xún)r(jià)比能量密度高的電池是目前動(dòng)力鋰離子電池主要研究方向。隨著高鎳三元、磷酸錳鐵鋰、高電壓鎳錳酸鋰、富鋰錳基等新型正極材料以及純硅或者硅碳復(fù)合負(fù)極材料的不斷涌現(xiàn)，只有深入研究這些材料與電解液的作用機(jī)理和失效機(jī)制，開(kāi)發(fā)出適配其性能的添加劑和電解液，才能加速高性?xún)r(jià)比能量密度高的動(dòng)力電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

②高功率型電解液目前商品化的鋰離子電池實(shí)現(xiàn)高倍率持續(xù)放電還存在一定的困難，主要原因是電池界面內(nèi)阻較大并導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重。因此，開(kāi)發(fā)具有低阻抗的成膜添加劑及電解液方案是解決電池快充的關(guān)鍵。

③半固態(tài)和固態(tài)電解液當(dāng)前使用的液態(tài)電解液的平均閃點(diǎn)在20℃左右，當(dāng)電池過(guò)充、過(guò)放、短路，或受到外界的針刺、擠壓，或外界溫度過(guò)高時(shí)，都可能引發(fā)電解液的燃燒并導(dǎo)致安全事故。因此，半固態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)是未來(lái)電解液行業(yè)研究的一個(gè)重要方向。

④鈉離子電池電解液鈉離子的離子半徑比鋰離子大，因此鈉離子電池的負(fù)極一般采用層間距較大的硬碳。相較于石墨負(fù)極，硬碳材料的首次充電的不可逆容量較大，因此鈉離子電池的首次效率較低，影響了鈉離子電池的能量密度。開(kāi)發(fā)新型鈉離子型電解質(zhì)可以有效彌補(bǔ)鈉離子電池的首次效率，提升電池的循環(huán)性能。

此外，與鋰離子電池類(lèi)似，鈉離子電池在化成階段，電解液中的有效成分會(huì)參與負(fù)極SEI的形成且該SEI中含有較多有機(jī)或無(wú)機(jī)鈉鹽，相對(duì)于鋰鹽，鈉鹽在有機(jī)溶劑中的溶劑度偏大，因此鈉離子電池的SEI不穩(wěn)定，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，SEI中的成分逐漸發(fā)生溶解，造成電池產(chǎn)氣及循環(huán)壽命下降。因此如何開(kāi)發(fā)更加有效的負(fù)極成膜添加劑將是未來(lái)鈉離子電池電解液的重要開(kāi)發(fā)方向。 ? ?

電解液具備巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力

近年來(lái)，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展已成為鋰離子電池電解液和鋰離子電池增長(zhǎng)的最為重要的驅(qū)動(dòng)因素，儲(chǔ)能市場(chǎng)也正在成為鋰離子電池電解液新的增長(zhǎng)點(diǎn)，鋰離子電池電解液增長(zhǎng)迅速。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年我國(guó)鋰離子電池電解液出貨量為9.8萬(wàn)噸，2022年已大幅增長(zhǎng)至84.4萬(wàn)噸，2016-2022年年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)43.17%。GGII預(yù)計(jì)到2025年全球電解液市場(chǎng)出貨量將達(dá)到260萬(wàn)噸，中國(guó)電解液市場(chǎng)出貨量將達(dá)到203萬(wàn)噸，2022-2025年中國(guó)電解液市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率為33.98%。隨著鋰離子電池在新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域的推廣，鋰離子電池電解液未來(lái)具備巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力。

主要產(chǎn)品的平均銷(xiāo)售價(jià)格變動(dòng)

要原材料價(jià)格變動(dòng)

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編輯：黃飛