電解液被譽為電池的“血液”，是鋰電池材料組成中唯一的液態(tài)物質(zhì)，在正負極之間起到Li+傳輸載體的作用，是鋰電池獲得高電壓、長壽命、高安全的關(guān)鍵保障之一。理想的電解液需要具有較高的離子電導率、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好、電化學和溫度窗口寬、電極兼容性好、成本低廉和環(huán)境友好的特點。從材料組成來看，電解液由溶質(zhì)、溶劑和添加劑三部分組成，其中溶劑用以提供活性Li+，溶劑用以溶解鋰鹽，添加劑種類繁多，主要包括VC和FEC，通常具有一定的功能化作用。
附圖1：電解液的組成成分
電解液中溶質(zhì)、溶劑和添加劑的質(zhì)量占比大致為10~12%：80~85%：3~5%，而成本占比分別為40~50%：25~30%：10~30%，溶劑的質(zhì)量占比最高，而溶質(zhì)的成本占比最高。溶質(zhì)是Li+的提供者，很大程度上決定了電解液的物理和化學性質(zhì)，目前市場上的溶質(zhì)主要包括六氟磷酸鋰（LiPF6）、四氟硼酸鋰（LiBF4）和新型鋰鹽雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）等。
附表1：電解液部分溶質(zhì)類型及優(yōu)缺點
LiPF6基于優(yōu)異的綜合性能，是目前應(yīng)用最廣泛的鋰鹽。從生產(chǎn)工藝上看，主要包括六種主流工藝，其中HF溶劑法適用于生產(chǎn)固態(tài)LiPF6，轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品純度均較高，是行業(yè)普遍使用的工藝，具體做法是用PCl5與無水HF反應(yīng)得到PF5，再制備LiF的無水HF溶液，將其加入混合物液，經(jīng)反應(yīng)、結(jié)晶、分離、干燥得到高純LiPF6晶體。缺點是需要惰性氣體對設(shè)備和管道進行保護，能耗大，成本相對較高，代表企業(yè)多氟多。而有機溶劑法中溶劑不含腐蝕性物質(zhì)，反應(yīng)條件溫和，對設(shè)備要求較低，但PF5易與溶劑發(fā)生副反應(yīng)，雜質(zhì)脫除困難，更適合生產(chǎn)液態(tài)LiPF6，代表企業(yè)天賜材料。
附表2：LiPF6的制備方法及優(yōu)缺點
附圖2：HF溶劑法制備固態(tài)LiPF6工藝流程圖
附圖3：有機溶劑法制備液態(tài)LiPF6工藝流程圖
溶劑是Li+的運輸者，常用溶劑包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）等，環(huán)狀碳酸脂EC、PC具有很高的介電常數(shù)，鋰鹽更易溶解和解離，但粘度較大，Li+遷移速率較慢，鏈狀碳酸脂DMC、DEC、EMC粘度低，具有很好的流動性，但介電常數(shù)小，鋰鹽的溶解和解離困難，因此實際應(yīng)用中通常將高介電常數(shù)溶劑和低粘度溶劑混合使用，以達到性能平衡的作用，如EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+DEC、EC+DMC+EMC等組合方式。
附表3：電解液部分溶劑類型及優(yōu)缺點
電池級溶劑純度要求至少達到99.99%以上，生產(chǎn)工藝主要包括酯交換法和甲醇氧化羰基化法。其中，酯交換法包括環(huán)氧乙烷（EO法）和環(huán)氧丙烷（PO法）兩類，EO法原材料來源廣泛、價格穩(wěn)定，但原料環(huán)氧乙烷易燃易爆，對產(chǎn)線聯(lián)動要求較高，現(xiàn)階段主要企業(yè)產(chǎn)率不高，目前仍以PO法居多，即以環(huán)氧丙烷、二氧化碳和甲醇為原料，分兩步進行反應(yīng)：首先二氧化碳和環(huán)氧丙烷生成PC，然后PC和甲醇經(jīng)過酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成DMC和副產(chǎn)品丙二醇，該工藝可以實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)DMC和丙二醇，而且反應(yīng)條件溫和，安全性高，收率高達96%以上，是目前使用最廣泛的DMC制備工藝。附圖4：酯交換法（EO/PO）制備溶劑
添加劑通常具有一定的功能化作用，含量較低卻能顯著定向改善鋰電池性能，可分類為成膜添加劑、過充添加劑、阻燃添加劑、浸潤添加劑、高/低溫添加劑等。
附表4：電解液部分添加劑類型及優(yōu)缺點
電解液應(yīng)用最廣泛的添加劑是VC和FEC等成膜添加劑，其合成原料均為電池級溶劑EC和DMC。其中，VC合成工藝是：以EC為原料，經(jīng)過氯化得到氯代碳酸乙烯酯（CEC），然后以DMC為溶劑，三乙胺作為縛酸劑，回流下得到VC粗品，經(jīng)過精餾、提純、精制后得到電池級VC產(chǎn)品。FEC合成工藝是：以EC為原料，經(jīng)過氯化得到氯代碳酸乙烯酯（CEC），再通過氟化鉀轉(zhuǎn)化制備FEC粗品，最后經(jīng)過提純、精制后得到電池級FEC產(chǎn)品。
附圖5：VC和FEC制備工藝流程圖
根據(jù)權(quán)威機構(gòu)EV Tank統(tǒng)計，2022年，中國鋰電電解液出貨量為89.1萬噸，同比增長76%，在全球電解液中占比為85.4%。從應(yīng)用領(lǐng)域看，動力領(lǐng)域占比高達68%，儲能和數(shù)碼占比分別為19%和13%。從企業(yè)出貨量排名看，天賜材料國內(nèi)市占率高達36%，龍頭地位不可撼動，新宙邦、比亞迪、國泰華榮屬于電解液第二梯隊成員，競爭激烈。
附圖6：2022年電解液應(yīng)用領(lǐng)域和競爭格局
No.1 天賜材料：電解液龍頭，市占率超1/3
廣州天賜高新材料股份有限公司（簡稱“天賜材料”）成立于2000年，公司成立初期主要從事硅油、表面活性劑等個人護理品材料。2005年，公司通過有機硅橡膠產(chǎn)品的下游客戶切入鋰電電解液領(lǐng)域，2007年實現(xiàn)了電解液量產(chǎn)，并獲得了LiPF6生產(chǎn)制造技術(shù)許可。2014年，收購東莞凱欣電池完成電解液一體化布局。2018年，公司與日本中央硝子合作生產(chǎn)液態(tài)LiPF6，2019年，公司正式投產(chǎn)新型鋰鹽LiFSI。
附圖7：天賜材料股權(quán)結(jié)構(gòu)圖
技術(shù)路線方面，目前國內(nèi)外LiPF6生產(chǎn)企業(yè)大多采用HF溶劑法，這種方法反應(yīng)容易，適合量產(chǎn)。而公司采用有機溶劑法制備LiPF6，這種工藝制備的產(chǎn)品純度只有90%~95%，產(chǎn)品易吸附有機溶劑，進一步脫除比較困難。但其優(yōu)勢也較明顯，生產(chǎn)工藝簡單，無需結(jié)晶、洗滌、干燥、純化等工序，生產(chǎn)周期更短，只有20h左右，成本具有明顯優(yōu)勢，并且無污染物產(chǎn)生，綠色環(huán)保。
附表5：固鹽法和液鹽法對比
添加劑方面，公司重點布局了碳酸亞乙烯酯（VC）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟磷酸鋰（LiPO2F2）、雙草酸二氟磷酸鋰（LiODFB）以及氟代碳酸乙烯酯（FEC）。
附表6：公司添加劑布局情況
產(chǎn)能規(guī)劃方面，公司目前已規(guī)劃電解液產(chǎn)能170萬噸。為滿足下游客戶需求，公司積極擴產(chǎn)，其中九江基地15萬噸2021年底投入生產(chǎn)，捷克一期三萬噸、南通20萬噸電解液項目、四川基地30萬噸陸續(xù)在建。此外，江門基地20萬噸、福鼎基地30萬噸處于規(guī)劃中，上述產(chǎn)能全部建成后預計將達到年產(chǎn)電解液170萬噸。此外，客戶方面，公司與國際知名企業(yè)特斯拉、寧德時代、LG新能源均簽訂了長期合作供貨協(xié)議，未來業(yè)務(wù)將保持持續(xù)穩(wěn)定增長。
附表7：公司電解液產(chǎn)能規(guī)劃
No.2 新宙邦
深圳新宙邦科技股份有限公司（簡稱“新宙邦”）成立于2002年，前身是成立于1996年的深圳宙邦化工有限公司，從事電容級乙二醇的生產(chǎn)銷售，2003年，公司開始布局鋰電電解液領(lǐng)域，2014年，控股張家港翰康化工，進軍電解液添加劑領(lǐng)域，隨著新能源汽車興起，當年公司電解液銷量躍居全球第一。2017年，收購巴斯夫中國區(qū)電解液業(yè)務(wù)和蘇州工廠，進一步完善布局。2021年，公司開始加速產(chǎn)能擴張，投資建設(shè)重慶、天津、荷蘭電解液項目。
附圖8：新宙邦股權(quán)結(jié)構(gòu)圖
公司目前主要包括四大業(yè)務(wù)板塊：電池化學品、有機氟化學品、電容化學品及半導體化學品。其中，電池化學品主要包括鋰電池和超級電容電解液，提純技術(shù)是電解液早期研發(fā)過程中的主要壁壘。根據(jù)SJ/T 11723-2018《鋰離子電池用電解液》電子行業(yè)標準文件，對電解液的水分要求≤20ppm，游離酸要求≤50ppm，金屬雜質(zhì)總含量≤18ppm。電解液制備工藝流程主要包括四個環(huán)節(jié)：1）LiPF6的制備；2）溶劑提純；3）溶質(zhì)、溶劑和添加劑混合；4）罐裝及后處理。電解液對溶劑、添加劑純度要求較高，故通過精餾、結(jié)晶、吸附、膜分離、離子交換法、層析、絡(luò)合及萃取等方法或不同組合，以實現(xiàn)產(chǎn)品的高純度。
附圖9：電解液生產(chǎn)流程
值得一提的是，2022年11月，公司發(fā)布通過第一性原理計算設(shè)計的新品添加劑SCT2584，據(jù)悉該類添加劑能夠在正極材料表面形成非常致密且穩(wěn)定的界面膜，可以降低金屬離子溶出，抑制界面副反應(yīng)，改善電池高低溫性能，提升循環(huán)，綜合性能強。
附表8：公司自主研發(fā)設(shè)計的新型添加劑SCT2584
產(chǎn)能規(guī)劃方面，2022年底，公司電池化學品設(shè)計產(chǎn)能達24萬噸，產(chǎn)能利用率80.6%，在建產(chǎn)能76萬噸，總產(chǎn)能規(guī)劃100萬噸。客戶群體方面，國內(nèi)客戶上，與CATL、BYD、EVE、國軒高科、蜂巢能源、珠海冠宇等鋰電池企業(yè)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，海外客戶上，公司獲得了LG化學、三星、村田制作所等客戶的認可。
No.3 比亞迪
比亞迪電解液主要采用自產(chǎn)自用模式，其新能源汽車所需的電解液90%以上為自產(chǎn)，與其新能源汽車銷量強相關(guān)。2022年，BYD新能源汽車銷量火爆，電解液市場表現(xiàn)極佳，國內(nèi)市占率超過國泰華榮排名第三。
No.4 國泰華榮
張家港市國泰華榮化工新材料有限公司（簡稱“國泰華榮”或“華榮化工”）成立于2000年，主營鋰電電解液和硅烷偶聯(lián)劑，現(xiàn)為瑞泰新材旗下控股子公司，實控人是張家港市人民政府。
附圖10：國泰華榮股權(quán)結(jié)構(gòu)圖
新品研發(fā)方面，公司成功研發(fā)并量產(chǎn)了雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）、二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）以及三氟甲磺酸鋰（LiCF3SO3）等幾款產(chǎn)品，在質(zhì)量、產(chǎn)能以及技術(shù)層面上處于領(lǐng)先水平，對于主要電解液生產(chǎn)企業(yè)覆蓋率較高。此外，公司的部分添加劑產(chǎn)品已應(yīng)用于固態(tài)鋰離子電池等新型電池中。
附圖11：公司新品制備方法
客戶群體方面，公司與LG化學、ATL、CATL、EVE、村田新能源、能元科技、松下等客戶建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。
No.5 昆侖化學
香河昆侖新能源材料股份有限公司（簡稱“昆侖化學”）成立于2004年，是國內(nèi)較早從事鋰電電解液生產(chǎn)的企業(yè)，電解液產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新能源汽車動力電池、消費電池、儲能電池等領(lǐng)域，是公司的主營業(yè)務(wù)。
附圖12：昆侖化學股權(quán)結(jié)構(gòu)圖
公司電解液制備流程是依據(jù)物料配比將高純?nèi)軇?、鋰鹽和添加劑依次加入調(diào)配釜中充分攪拌、混勻，整個加料過程中調(diào)配釜的攪拌速度、釜內(nèi)溫度嚴格受控，最后經(jīng)檢測過濾后灌裝得到成品電解液。
附圖13：電解液配置流程
客戶群體方面，公司與CATL、ATL、EVE、天輝鋰電、瑞浦能源、贛鋒鋰電、力神電池、孚能科技等鋰電企業(yè)建立了長期合作關(guān)系，同時，通過與韓國ENCHEM合作還成功進入了SK、LG等海外鋰電企業(yè)的供應(yīng)鏈。此外，公司緊跟電池技術(shù)前沿發(fā)展，研發(fā)出鈉電電解液和半固態(tài)電解液，代表客戶為江蘇傳藝、衛(wèi)藍新能源和清淘能源。
No.6 中化藍天
中化藍天集團有限公司（簡稱“中化藍天”）成立于2000年，主營氟化工產(chǎn)品。2016年公司開始涉足鋰電產(chǎn)業(yè)（PVDF），此后經(jīng)過并購和自建快速切入鋰電主賽道。2019年，公司并購4000t/年六氟磷酸鋰裝置，同年啟動長興5萬噸/年電解液工廠開工建設(shè)。2020年，公司并購北化所電解液業(yè)務(wù)，為電解液戰(zhàn)略注入技術(shù)和人才。今年2月中旬，昊華科技發(fā)布資產(chǎn)重組關(guān)聯(lián)交易預案稱，擬分別向中化集團、中化資產(chǎn)發(fā)行股份購買其各自持有的中化藍天52.81%和47.19%股權(quán)，交易完成后，中化藍天將成為昊華科技的全資子公司。中化藍天通過旗下全資子公司浙江中藍新能源材料有限公司開展電解液業(yè)務(wù)，目前電解液年產(chǎn)能為2萬噸，在建規(guī)劃18萬噸，通過中藍宏源開展六氟磷酸鋰業(yè)務(wù)，擁有4000t年產(chǎn)能，形成了包含六氟磷酸鋰及添加劑在內(nèi)的電解液上游配套。
No.7 法恩萊特
法恩萊特新能源科技有限公司（簡稱“法恩萊特”）成立于2014年，公司依托龍蟠科技、多氟多、小米等戰(zhàn)略股東，產(chǎn)品布局包括鋰電電解液、鈉電電解液、固態(tài)電解質(zhì)及核心添加劑的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)，現(xiàn)擁有湖南長沙、河南焦作、安徽安慶、廣西柳州等多個生產(chǎn)基地。
No.8 珠海賽緯
珠海市賽緯電子材料股份有限公司（簡稱“珠海賽緯”）成立于2007年，主營鋰電電解液的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是國內(nèi)較早從事電解液材料開發(fā)的企業(yè)之一，此外，公司近年來持續(xù)積極布局鋁塑膜材料，有望成為公司業(yè)務(wù)第二增長級。自2015年起，公司持續(xù)推進鈉電電解液及添加劑研發(fā)，目前已經(jīng)進入中試階段并且實現(xiàn)了銷售。
附圖14：珠海賽緯股權(quán)結(jié)構(gòu)圖
產(chǎn)品方面，公司在電解液配方及核心原料的開發(fā)及制備方面儲備了多項核心技術(shù)，其自主設(shè)計及合成的M106添加劑在改善高鎳三元高溫存儲和循環(huán)性能方面效果突出，已經(jīng)在卓能、維科、九夷、橫店東磁等客戶端進行中試或量產(chǎn)。
此外，公司在鈉電電解液方面還儲備了八種核心鈉鹽及添加劑技術(shù)，包括NaPF6、NaFSI、NaPO2F2、NaODFB、NaBOB、NaDFOP、NaTFOP和M156?？蛻羧后w方面，公司依托數(shù)碼消費市場優(yōu)勢的同時，持續(xù)強化動力客戶，目前公司客戶包括CATL、EVE、孚能科技、蜂巢能源、捷威動力、珠海冠宇、鵬輝能源等鋰電頭部企業(yè)，并且建立了緊密的戰(zhàn)略合作關(guān)系。
No.9 東莞杉杉
東莞市杉杉電池材料有限公司（簡稱“東莞杉杉”）成立于2005年，是杉杉股份的控股子公司，主營鋰離子電池電解液的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品包括電解液和六氟磷酸鋰，應(yīng)用于3C數(shù)碼電池產(chǎn)品、電動汽車動力電池和儲能電池領(lǐng)域。產(chǎn)品方面，公司主動探索電解液“無人區(qū)”，研發(fā)電解液配方，同時開發(fā)合成新型三代高能量密度添加劑，二代溶劑等，添加劑由公司自主開發(fā)合成，對市場上的其他添加劑形成替代作用。未來，公司將進一步擴大研發(fā)團隊，拓寬探索領(lǐng)域和開發(fā)渠道。
附表9：公司研發(fā)的部分溶劑和添加劑產(chǎn)品
電解液由溶質(zhì)、溶劑和添加劑組成。溶質(zhì)方面，目前主流的溶質(zhì)仍是LiPF6，但隨著LiFSI技術(shù)突破進一步降本，最終成本有望降至15萬元/噸，綜合性能更好的LiFSI將對LiPF6形成取代。溶劑方面，純度是性能關(guān)鍵，工藝路線上甲醇氧化羰基化法在多數(shù)情況下成本比酯交換法更低，有望成為未來主流（目前仍以PO法為主）。添加劑方面，雖然用量較少，但其種類豐富，可以定向改善電池性能，已經(jīng)成為了電解液配方的核心技術(shù)，新型添加劑的開發(fā)仍在持續(xù)探索。
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