2019年中国锂电池电解液行业概览.pdf

1 报告编码19RI0357 电解液行业投资成本、进入门槛较低，前期行业产能扩 张迅速，产品长期供过于求导致价格不断下行，小企业 在成本方面不占优势，且技术落后和缺乏规模效益。随 着龙头企业产能的不断释放，小企业的市场份额将被大 企业进一步挤占，未来，在成本控制、规模效益、研发 技术等方面具备优势的龙头企业竞争力将不断提升，强 者愈强趋势明显。 高级分析师 头豹研究院 | 新能源汽车系列行业概览 400-072-5588 2019 年 中国锂电池电解液行业概览 报告摘要 汽车团队 锂电池电解液是锂电池的“血液”，是离子传输的载 体，在正负极之间起到传导锂离子的作用，为锂离 子提供一个自由脱嵌的环境，是锂电池的关键组件 之一。受益于新能源汽车产业的发展，中国动力电 池的需求不断上升，带动了锂电池电解液的发展。 中国锂电池电解液市场规模从 2014 年的 13.2 亿元 增加到 2018 年的 26.7 亿元，年均复合增长率为 19.3%。预计 2019 年至 2023 年中国电解液的年均 复合增长率将维持在 16.0%的水平，2023 年中国电 解液的市场规模将达到 56.1 亿元， 未来中国电解液 出口趋势将进一步加大。 热点一：下游需求拉动行业增长 热点二：优质企业强者愈强 热点三：海外替代和出口进程加速 电解液下游的主要应用领域包括动力电池、 3C 电池和储 能电池。动力电池的应用占比高达 59%，是电解液最重 要的应用领域，2015 年至 2017 年期间，受新能源汽车 支持政策的推动，锂动力电池的需求大幅上升；受电子 产品电池轻量化趋势影响， 3C 锂电池的需求量也持续上 升，推动中国锂电池电解液的市场大幅增长。 中国电池厂商电解液配套产品已基本实现国产化，2010 年，中国电解液企业开始进入海外市场，由于中国电解 液产能扩张较快，可以保障稳定的大规模供货，另外行 业产业链布局完善，性价比较海外竞争对手更具优势， 随着海外电解液需求的快速增长，未来中国电解液产品 海外替代进程将逐渐加快。 李乐怡 陈夏琳 分析师 邮箱：csleadleo 行业走势图 相关热点报告 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国新能源汽车电机 行业概览 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国锂电池隔膜行业 概览 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国新能源汽车电控 行业概览 新能源汽车系列深度研究 2020 年中国新能源汽车 BMS 行业深度研究 报告编号19RI0357 目录 1 方法论 . 3 1.1 研究方法 . 3 1.2 名词解释 . 4 2 中国锂电池电解液行业市场综述 . 6 2.1 锂电池电解液的定义与分类 . 6 2.2 中国锂电池电解液行业的发展历程 . 9 2.3 中国锂电池电解液行业的市场规模 . 11 2.4 中国锂电池电解液行业的产业链分析 . 13 2.4.1 上游分析 . 13 2.4.2 中游分析 . 16 2.4.3 下游分析 . 17 3 中国锂电池电解液行业驱动因素分析 . 18 3.1 下游需求拉动行业增长 . 18 3.2 产品定制增强行业实力 . 20 3.3 行业洗牌助力产业升级 . 21 4 中国锂电池电解液行业制约因素分析 . 24 4.1 产能过剩严重 . 24 4.2 研发技术落后 . 25 5 中国锂电池电解液行业政策及监管分析 . 27 5.1 中国电解液行业支持政策分析 . 27 5.2 中国电解液行业监管政策分析 . 29 1 报告编号19RI0357 6 中国锂电池电解液行业发展趋势分析 . 30 6.1 加大布局上游新型核心原材料 . 30 6.2 优质企业强者愈强 . 31 6.3 海外替代和出口进程加速 . 32 7 中国锂电池电解液行业市场竞争格局 . 34 7.1 中国电解液行业竞争格局概况 . 34 7.2 中国电解液行业的典型企业分析 . 35 7.2.1 天津金牛电源材料有限责任公司 . 35 7.2.2 广东金光高科股份有限公司 . 37 7.2.3 香河昆仑化学制品有限公司 . 39 2 报告编号19RI0357 图表目录 图 2- 1 电解液的构成 . 6 图 2- 2 有机溶剂的细分类别比较 . 7 图 2- 3 电解液分类 . 8 图 2- 4 中国锂电池电解液行业的发展历程. 10 图 2- 5 中国锂电池电解液行业市场规模，2014-2023 年预测 . 12 图 2- 6 中国锂电池电解液行业产业链 . 13 图 2- 7 电解液制作成本占比情况 . 14 图 2- 8 中国国产六氟磷酸锂价格，2014-2018 年 . 15 图 3- 1 中国新能源汽车产销量，2014-2018 年 . 1 9 图 3- 2 中国电解液产能利用率，2015 年-2018 年 . 21 图 3- 3 中国电解液行业市场占有率变化情况，2017-2018 年 . 22 图 4- 1 中国电解液行业产能、产量及产能利用率，2014-2018 年 . 24 图 5- 1 中国电解液行业支持政策，2011-2017 年 . 28 图 5- 2 中国电解液行业监管政策 . 29 图 6- 1 中国电解液行业内企业布局新型锂盐和添加剂情况 . 31 图 7- 1 中国电解液行业代表企业 . 34 图 7- 2 天津金牛主要产品 . 36 图 7- 3 金光高科主要产品 . 38 图 7- 4 香河昆仑主要产品 . 40 3 报告编号19RI0357 1 方法论 1.1 研究方法 沙利文研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积 累了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从材料、信息科技、新能源等领域着手，研究内 容覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走向 上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模式， 企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 弗若斯特沙利文本次研究于 2019 年 06 月完成。 4 报告编号19RI0357 1.2 名词解释 锂电池电解液：锂电池中离子传输的载体，在正负极之间起到传导锂离子的作用。 脱嵌：锂电子的脱嵌与嵌入指锂离子电池的充放电过程；充电时，锂离子从八面体位 置发生脱嵌，释放一个电子，Co 3+ 氧化为 Co 4+ ；放电时，锂离子嵌入到八面体位 置，得到一个电子，Co 4+ 还原为 Co 3+ 。 介电常数：用来衡量电介质的束缚电荷的能力和材料的绝缘性能，介电常数越大，束 缚电荷的能力越强，材料的绝缘性能越好。 电化学窗口：电极在此电位范围内处于充电状态，而无电化学反应发生；研究对象的 氧化还原电位应处在所选择溶剂和所选择电极的电化学窗口之中，超出此限度，电解 质会发生电化学反应而分解，电化学窗口窄表明电解质稳定性差。 高比能电池：具有较高比能量的电池，即 1 千克反应物质所产生的电能较常规电池更 高，供电量高，较耐用。 聚合物固体电解液：由含有可溶剂化极性基团的聚合物与盐络合形成的固体电解液材 料。 全固态聚合物电解液：离子电导率接近或超过熔翻和电解液溶液的固体离子导电材 料。 室温离子液体：目前被广泛认同的传统溶剂的替代品，具有许多绿色的特性。 非光气法 PC 合成技术：使用甲醇、环氧丙烷等原材料，采用非光气工艺路线合成 DMC，再由 DMC 代替光气与苯酚进行酯交换反应生产 DPC，和双酚 A 酯交换生产 PC，整个生产过程不适用有毒物质，原子利用率高。 六氟磷酸锂：电解液成分最重要的组成部分，分子式为 LiPF 6 ，白色结晶或粉末，溶解 性强，易溶于水，暴露在空气中或加热时分解，主要用于锂离子动力电池、锂离子储能 5 报告编号19RI0357 电池及其他日用电池。 新能源汽车： 指与常规汽车在车用燃料或者车载动力装置方面采取不同的技术和结构的 汽车。 隔膜：是电池中进行电解反应时，用以分隔正极和负极以防止发生短路的一层薄膜； 薄膜的微孔让电解质离子通过，完成充放电。 磷酸铁锂电池：使用磷酸铁锂作为正极材料的锂电池，具有工作电压适中（3.2v） 、可 快速且循环寿命长等优点。 三元锂电池：三元材料电池， “三元”指正极中的镍（Ni） 、钴（Co） 、锰（Mn）或铝 （Au） ，可通过调整三元的比例来调整电池性能；相较传统锂电池，其能量密度大， 电压更高。 动力电池：为交通运输工具例如新能源汽车提供动力来源的一种电源，较普通电池放 电功率更高；流分类以铅酸蓄电池、镍氢电池、燃料电池和锂电池为主。 SEI 膜：在液态锂电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反 应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，有固体电解 质的特征，锂离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固 体电解质界面膜” （solid electrolyte interface） ，简称 SEI 膜。 6 报告编号19RI0357 2 中国锂电池电解液行业市场综述 2.1 锂电池电解液的定义与分类 锂电池由锂电池电解液、正极材料、负极材料和电解液组成，其中，锂电池电解液是锂 电池的“血液” ，是离子传输的载体，在正负极之间起到传导锂离子的作用，为锂离子提供 一个自由脱嵌的环境。电解液对锂电池的能量密度以及循环、倍率、储存、安全等性能影响 极大，电解液粘度越小、离子输运能力越强，离子电导能力越高。此外，电解质的组成决定 负极 SEI 膜的结构和性质，对电池负极的循环稳定性和安全性有重要影响。 电解液一般由高纯度的有机溶剂、 电解质锂盐和添加剂等原料按一定比例配制构成 （见 图2-1） 。一般情况下，有机溶剂的占比在 80-90%区间内，电解质锂盐占比大约 8%，添加 剂占比 5-10%，具体配比由下游客户的需求决定。 图 2- 1 电解液的构成 来源：头豹研究院编辑整理 有机溶剂是电解液的主体部分， 按其结构的不同， 主要分为环状碳酸酯类有机溶剂、 链 状碳酸酯类有机溶剂和醚类有机溶剂。 环状碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯 （EC） 和碳酸 丙烯酯（PC） ，其中，EC 相对于 PC 而言，化学稳定性更高、相对介电常数更大，循环 性能更佳，因此应用范围相对较广；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、溶解能力强，对锂电 7 报告编号19RI0357 池的电导率提升效果高， 低温充放电性能佳， 且制作成本低廉， 是电解液中使用最为频 繁的有机溶剂；醚类有机溶剂介电常数低，黏度小，能有效提升电解液的电导率，但由 于性质活泼、抗氧化性不好，不常作为电池电解液的主要溶剂（见图 2-2） 。 图 2- 2 有机溶剂的细分类别比较 来源：头豹研究院编辑整理 电解质锂盐方面， 主要分为六氟磷酸锂 （LiPF 6 ） 和其他锂盐。 六氟磷酸锂在碳负极上形 成适当的 SEI 膜；有较宽广的电化学稳定窗口，电解质稳定性好；热稳定性较好、循环 效率较高、 电导率较高， 且相对其他锂盐更为环保， 是商业化锂电池中使用范围最广的 电解质锂盐。 添加剂主要类别有成膜添加剂、 电解液稳定剂、 阻燃添加剂和过充添加剂等。 电解液中 有机溶剂和电解质锂盐配方大多类似， 但添加剂配方则各有不同， 其是电解液技术的核 心所在，决定了最终电解液产品的品质和性能。 按照形态的不同， 电解液主要分为液体电解液、 固体电解液和熔盐电解液 （见图 2-3） 。 当前应用最广的是液体电解液。 8 报告编号19RI0357 图 2- 3 电解液分类 来源：头豹研究院编辑整理 液体电解液 液体电解液按照液体的属性不同， 可分为机液体电解液、 无机液体电解液和离子液体电 解液： （1） 有机液体电解液是使用范围最广泛的液体电解液， 有机液体电解液中使用最多的 是碳酸酯类及其混合物，包括 PC、EC、DEC、DMC、EMC 等作为溶剂，污染小且能提供 稳定的锂离子源；但是碳酸酯类溶剂闪点低于 30，高度易燃，且六氟磷酸锂会发生自催 化反应，分解生成气体氟化锂（有腐蚀性）和五氟化磷（易燃） ，破坏电池结构，严重时甚 至引发爆炸和火灾， 需要辅助降温添加剂； （2） 无机液体电解液具有较好的室温离子导电性 和不易燃性，但其稳定性较差，竞争力弱，不被广泛使用； （3）离子液体电解液使用室温离 子液体（如 BMIBF4）作为溶剂，具有氧化电位高、热稳定性高和不易燃等优点，但是离子 液体的高粘度会减弱锂离子的迁移能力，需要通过添加 EC、 VC 或者液体碳酸酯来提升锂 离子的迁移速率。 固体电解液 固体电解液，又称“超离子导体”或“快离子导体” ，具体分为无机固体电解液和聚合 9 报告编号19RI0357 物固体电解液： （1）无机固体电解液具有半导体、离子溶液等电导体系的性质，具有较高的 室温电导率； （2）聚合物固体电解液具有质轻、耐压、抗震、耐疲劳、无毒无腐蚀，电化学 稳定性高等优点， 应用更为广泛， 虽与无机固体电解液相比电导偏低， 但是极高的可塑性使 其可适用于任意形状和厚度的薄膜，可通过使用很薄的隔膜降低内阻，提高面积/厚度比值 来补偿低电导性，在高比能锂电池中已成为最强有力的选择。 聚合物固体电解液可以详细分为全固态聚合物电解液和凝胶聚合物电解液。 其中， 全固 态聚合物电解液要求较高的离子电导率，在能源、冶金、环保、电化学器件等各个领域的应 用前景广阔； 凝胶聚合物电解液性质介于固体和液体之间， 结合聚合物固体电解液的良好加 工性能和液体电解液的高离子电导率两个优点，可连续生产，安全性高，可充当隔膜、替代 液体电解液。 熔盐电解液 熔盐电解液指通过电能加热，将金属的盐类熔融作为电解液。常用的金属包括铝、钙、 镁、碱、稀土等，高温离子熔盐对其他物质具有较高的溶解能力，且具有浓度高、粘度低、 扩散快和导电率大等优点， 但因其较强的腐蚀性和辐射性， 对环境的污染较大， 尚未得到广 泛应用。 2.2 中国锂电池电解液行业的发展历程 中国锂电池电解液行业经历了进口依赖、国产替代和国际化阶段（见图 2-4） ，经过不 断的发展， 中国企业生产的锂电池电解液性能逐步提升， 获得了业内的普遍认可， 国产化率 稳步提升，并逐渐走向国际。 10 报告编号19RI0357 图 2- 4 中国锂电池电解液行业的发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 进口依赖阶段（20 世纪 90 年代末-2002 年） 在 20 世纪 90 年代后期，电解液行业下游的比亚迪、天津力神、ATL 等锂电池企业所 使用的电解液完全依赖于从日本、 韩国进口。 而进口的电解液存在价格昂贵、 交货周期长等 弊病，在一定程度上延缓了中国新兴锂电产业的发展。为摆脱进口电解液的制约，2000 年 开始，数十家中国电解液企业相继成立。2000 年 1 月，中国第一家锂电池电解液生产厂家 张家港市华荣化工新材料有限公司成立； 同年， 广州天赐和金光高科成立， 与国泰华荣一同 成为中国最早开始从事电解液生产的三个厂商；2002 年，北京化学试剂研究所、新宙邦和 东莞凯欣开始研发电动汽车和 3C 数码锂电池电解液，纷纷布局电解液市场。 国产替代阶段（2003 年-2014 年） 得益于二十一世纪初期大量国产电解液厂商的成立， 中国电解液产能大幅提升， 相关制 备设备和生产技术逐步实现国产化。 国产电解液从 2003 年进入中国市场并逐步取代进口产品的， 通过不断改进和提高， 产 品质量已达到国际先进水平。 2002 年下半年， 江苏国泰的子公司荣华化工厂年产 200 吨的 电解液批量生产线项目开始投产， 成为国内最早实现工业化生产锂电池电解液的企业。 随后 天津金牛等公司电解液项目相继投产，开启了中国电解液国产化的进程。但直到 2010 年， 11 报告编号19RI0357 中国电解液核心原材料六氟磷酸锂依旧处于进口依赖阶段。 在 2010 年之前， 六氟磷酸锂生产技术长期依赖被外企垄断， 中国电解液企业使用的六 氟磷酸锂基本从日本森田化学、关东电化和 SUTERAKEMIFA 进口，市场供应紧张。2010 年起， 以多氟多、 必康股份为代表的中国本土企业成功突破了六氟磷酸锂生产技术， 逐步进 入中国电解液产业链， 打破了中国六氟磷酸锂多年以来被外企垄断的局面。 得益于国产六氟 磷酸锂的核心技术突破，2011 年后国产六氟磷酸锂价格仅为 20 万元/吨左右，相比进口六 氟磷酸锂 30 万元/吨的价格更加具备性价比优势，降低了国产电解液生产的成本，促进中 国电解液行业规模进一步扩大。 国际化阶段（2015 年至今） 2015 年中国新能源汽车市场迎来爆发式的增长，动力电池电解液需求激增。为适应下 游动力电池市场激增的需求，中国电解液厂商不断提升技术，优化电解质、有机溶剂配方， 高功率动力电池电解液和安全电解液开始占据电解液产品主导地位。新能源汽车产业的驱 动，促使中国电解液行业开始逐步走向成熟期，市场规模于 2015 年达到 30.9 亿元，同比 上涨 36.8%，并在未来几年持续保持较高增长速度。 于此同时， 中国电解液产品开始呈现国际化的趋势。 中国企业的电解液技术水平不断提 高， 虽不能完全满足日韩锂电池巨头的需求， 但中国国产电解液售价较低， 日韩锂电池巨头 选择购买中国电解液产品再进行二次加工， 从而更好地降低成本。 中国电解液行业出现向日 本、韩国出口趋势，产业链逐步国际化。 2.3 中国锂电池电解液行业的市场规模 动力电池是电解液下游占比最大的应用领域， 受益于新能源汽车产业的发展， 中国动力 电池的需求不断上升， 带动了锂电池电解液的发展。 中国锂电池电解液市场规模从 2014 年 12 报告编号19RI0357 的 13.2 亿元增加到 2018 年的 26.7 亿元（见图 2-5） ，年均复合增长率为 19.3%；2014 年 至 2017 年市场规模增速明显，2018 年市场规模有所下降，具体原因如下： （1）2014 年至 2017 年，中国新能源汽车市场规模快速增长带动电解液市场规模增 长。2014 年至 2017 年中国动力电池产量从 4.4GWh 上升至 44.5GWh，年复合增长率高 达 78.3%， 带动电解液市场规模不断增加； 且此时期以新宙邦、 国泰华荣为代表的电解液企 业对日本和韩国的出口量保持稳定增长。 （2）2018 年，市场规模下降由以下原因造成：一方面，由于新能源汽车补贴退坡，动 力电池企业成本压力向上游材料企业传导， 倒逼电解液企业降低价格； 另一方面， 由于电解 液主要原材料六氟磷酸锂产能达到 2.9 万吨左右，远超当年的需求，六氟磷酸锂价格下跌， 带动电解液价格下降， 两因素叠加， 加上电解液行业本身产能处于过剩状态， 各企业陷入价 格战泥淖、利润空间降低。 图2- 5中国锂电池电解液行业市场规模，2014-2023 年预测 来源：头豹研究院编辑整理 预计 2019 年至 2023 年中国电解液的年均复合增长率将维持在 16.0%的水平，2023 年中国电解液的市场规模将达到 56.1 亿元，未来中国电解液出口趋势将进一步加大。受如 13 报告编号19RI0357 下三方面原因驱动， 中国电解液行业市场规模将持续增长： （1） 下游行业市场需求日益增长， 拉动电解液需求上升， 为电解液行业快速发展奠定坚实的基础； （2） 电解液产品定制化特征 显现，促进中国电解液行业向提升技术方向发展； （3）电解液行业洗牌已接近尾声，行业集 中度将进一步提升，推动整体行业发展。 2.4 中国锂电池电解液行业的产业链分析 中国锂电池电解液行业产业链主要分为三部分：产业链上游参与者为有机溶剂（以 EC 和D M C为 主 ） 、电解质锂盐（六氟磷酸锂为主）及添加剂等原材料供应商，产业链中游环 节主体为电解液生产企业，产业链下游是锂电池生产企业，其应用端对应领域为动力电池、 3C 电池、储能电池及超级电容器等（见图 2-6） 。 图 2- 6 中国锂电池电解液行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.1 上游分析 锂电池电解液行业产业链上游为有机溶剂、 电解质锂盐及添加剂等原材料供应商。 电解 质锂盐在电解液的成本占比中最高（36.2%） ，其次是有机溶剂（27.7%） ，添加剂成本占比 最小（21.5%） （见图 2-7） 。而中国电解液使用的电解质锂盐以六氟磷酸锂为主，使用的有 14 报告编号19RI0357 机溶剂以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯居多， 因此， 电解液的上游分析将主要集中在这三种原材 料上。 图 2- 7 电解液制作成本占比情况 来源：头豹研究院编辑整理 上游六氟磷酸锂是电解液的核心原材料， 其成本约占整个电解液生产成本的40%。 2016 年， 受益于下游新能源汽车动力电池电解液需求爆发， 以及六氟磷酸锂的原材料碳酸锂价格 上涨影响，六氟磷酸锂价格从 2014 年均价 8.1 万元/吨暴涨至 35.3 万元/吨。受此驱动， 现有六氟磷酸锂厂商加大产能投放，截至 2018 年，包括多氟多、九九久、天赐材料、永太 科技、新泰材料在内的一众厂商产能都在 3000 吨以上，中国整体产能达到 2.9 万吨左右， 同比上涨 52.6%， 而当年的需求仅在 2 万吨， 行业产能过剩， 六氟磷酸锂价格下跌跌至 11.4 万元/吨左右，已接近其现金成本，利润空间缩减（见图 2-8） 。利润空间缩减叠加上游碳酸 锂价格下行， 导致中国六氟磷酸锂行业陷入价格战泥淖， 低端产能出现被清洗趋势， 因此未 来较短时间内六氟磷酸锂行业回归供给需求较平衡状态。 15 报告编号19RI0357 图 2- 8 中国国产六氟磷酸锂价格，2014-2018