2020年中国电解液行业市场发展现状分析 电解液性能水平掣肘电池产品升级【组图】

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20 肖蕴轩 • 2020-01-24 11:00:16  来源:前瞻产业研究院 E3355G0

电解液是影响电池性能最重要的原材料之一,在电池企业的受重视程度异常之高。正负极和隔膜对电池企业而言更像是一种标准化的材料,而电解液在电池企业的使用上则更加多元化和复杂化。目前,电解液性能水平已经成为我国电池行业产品升级的主要阻碍因素之一。

电解液配方为电池企业的核心竞争力

电解液被喻为锂离子电池的‘血液’,担负电池充放电过程离子输运任务。据了解,电解液在电池成本中占比6%-9%。虽然电解液在电池成本中占比较低,但是电解液性能会直接影响锂离子电池的比容量、工作温度范围、循环效率、安全性等性能。因此其具有不可替代的作用。目前,电解液广泛应用于动力锂电池领域、3C锂电池领域等。

图表1:锂电池电解液产业链图解

电解液是由溶剂、溶质、添加剂等原料按照一定比例配制而成的。一般情况下,溶剂的比例是50%,溶剂占比30%,添加剂占比10%。

图表2:电解液成本结构图解(单位:%)

电解液技术水平掣肘电池性能提高

电池升级换代,对正负极等材料提出更高的要求,但在材料逐步成熟之时,应用却迟迟未能实现,主要原因在于各种材料在组合成电池之时,体系的兼容及安全等问题未能及时得到很好的解决。当下工艺水平逐步成熟、设备现代化程度较高,这些问题的重点在于如何使用合适的电解液上面。

科研人员在努力提升动力电池的高能量密度和快充速度,但是在追求这两个指标的过程中,对电池循环体系会带来安全性隐患,这也正是研制电池电解液的挑战。这种挑战主要表现在两个方面:

一是通过电池电压升高增加电池能量密度,电解液耐高压能力不适配,就会被氧化分解,放出的热量使电池温度升高,并产生大量气体;而在高温下,一旦负极表面SEI膜分解破坏后,裸露负极与电解液发生放热反应,电池温度会进一步升高,引起电解液与正极材料、粘结剂热反应,可能会引起电池爆炸。二是电池在快速充电过程中会发热,锂离子从正极到负极时,负极吸收速度较慢,这样锂离子不能快速嵌入石墨负极,锂析出来后便会沉积在SEI膜表面,形成锂金属,甚至会把负极外表面SEI膜破坏。

以目前消费类钴酸锂电池材料为例,在每次电压升高0.5V,对于腹肌和隔膜等材料变化要求并没有提高,而与之相伴的是电解液的改进与提升。所以电池升级对于电池企业而言最重要的是电解液的升级换代。因此目前,开发耐高压电解液、阻燃电解液、低温电解液,以及优化SEI膜等,是目前电池电解液的重要研究方向。

图表3:电池电解液研发方向分析

联合研发成未来主要模式

随着行业内竞争的加剧,低端重复的同行业产能将被淘汰,掌握核心技术企业将获得更强的竞争力。由于电解液配方开发周期长、成本高,目前电解液配方是电池企业壁垒最高的环节之一。电解液配方开发,目前主要有三种路径,分别为电解液厂商提供、电池企业独立开发以及联合开发。

图表4:电解液行业三种研发模式分析

在电池升级趋势之下,电解液配方的研发也将会更加复杂。要想保持高盈利水平,关键仍取决于企业技术研发创新实力。目前,电解液行业头部企业对产品研发态度不一。其中杉杉股份和新宙邦两家企业对研发的态度积极,其研发绝对值及研发占比均处于较高水准,并且有逐渐上升的趋势。而江苏国泰和天赐材料对研发的态度基本保持不变,其研发比重分别稳定在0.15%、5%左右。

图表5:电解液行业主要企业研发情况分析(单位:亿元,%)

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。

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