中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书

中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书（2022） 目录1. 锂电池添加剂发展概况01 1.1. 定义及分类04 1.2. 行业发展背景05 1.3. 行业现状洞察07 1.4. 行业产能分析2. 锂电池添加剂产业链概况08 2.1. 产业链图谱09 2.2. 上游09 2.3. 下游3. 锂电池添加剂成本分析11 3.1. 成本测算表12 3.2. 典型企业成本分析4. 锂电池添加剂细分产品解读13 4.1. 环状碳酸17 4.2. 有机酯酸17 4.3. 磺酸酯18 4.4. 新型锂盐5. 锂电池添加剂行业发展趋势判断205.1. 技术方向21 5.2. 供需预测 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.1. 定义与分类➢1.1.1. 定义锂电池电解液主要由电解质、有机溶剂和添加剂组成，其中，添加剂能够定向改善电解液、锂电池的各项性能，占电解液质量的2-5%，占电解液成本的10-25%。虽然占比不大，但由于不同种类的添加剂性能不同，在电解液的差异化竞争中发挥着重大作用。正极负极充电charge放电discharge隔膜电解液图1锂离子电池工作原理图2电解液成分&成本构成《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》锂盐12%溶剂85%添加剂3%电解液成分构成（%）锂盐50%溶剂30%添加剂20%电解液成本构成（%）1数据说明：本报告所涉及2022年及往后年份数据依据上市公司公开数据、调研、分析预测整理而成。 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.1.2. 分类类别常见添加剂作用成膜添加剂初次充放电时在负极表面形成界面膜（SEI膜），有效抑制电解液与石墨发生反应高压添加剂形成阻抗小、厚度薄的阴极界面膜，阻止电解液中溶剂氧化，提高高电压阴极材料的循环稳定性导电添加剂颗粒状：导电碳黑、导电石墨纤维状：纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯提高电解液导电能力，从而提升电池的充放电性能阻燃添加剂降低电池放热和自热率，避免电池过热燃烧或爆炸过充保护添加剂电聚合添加剂：联苯、环己基苯氧化还原电对添加剂：金属茂化合物、噻蒽化合物、二甲氧基苯在正常充电时不参与反应，过充时在正极被氧化，再扩散到负极被还原高低温性能改良添加剂减少电池膨胀问题、提高电池高低温性能除酸除水添加剂抑制/清除HF和水，减少容量衰减，提高电池寿命多功能添加剂表1 电解液添加剂类别硫酸乙烯酯DTD碳酸亚乙烯酯VC甲烷二磺酸亚甲酯MMDS氟代碳酸乙烯酯FEC三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP磷酸三甲酯TMP三氟代甲基碳酸乙烯酯CF3-EC二氟二草酸磷酸锂LiDODFP乙氧基(五氟)环三磷腈TFPN1,3-丙磺酸内酯PS对甲苯磺酰异氰酸酯PTSI二甲基二甲氧基硅烷DODSin,n二甲基甲酰胺DMF二草酸硼酸锂LiBOB碳酸亚乙烯酯VC氟代碳酸乙烯酯FEC二氟草酸硼酸锂LiDFOB二氟磷酸锂LiDFP2《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 1. 锂电池添加剂发展概况•市场上成膜添加剂使用广泛、种类繁多，但在使用范围上略有差异。•磷酸铁锂电池基本上都是用VC，FEC通常应用在一些高压数码电池上；三元锂电池由于镍活性强，用VC和FEC这类保护负极的添加剂使用的更少。高镍三元体系电解液中VC含量一般在1%以下甚至不添加。➢1.1.3. 使用范围添加剂类型使用范围用量解决问题VC磷酸铁锂电池、三元锂电池2%-7%保护负极FEC高压3C电池、三元锂电池5%-9%保护负极1,3-PS钴酸锂电池、三元锂电池0.5%-5%保护负极MMDS锰酸锂电池、钴酸锂电池0.5%-1%保护正极DTD三元锂电池0.5%-3%保护正/负极LiBOB锰酸锂电池、镍锰钴酸锂电池、三元锂电池0.5%-3%保护正极TMSP三元锂电池1%-3%保护正极LiFSI三元锂电池1%-2%保护正极LiFSI高镍三元锂电池5%-7%保护正极表2 主流电解液添加剂使用范围3《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.2. 行业发展背景常见溶剂/锂盐电化学性质影响改善方式碳酸乙烯酯EC碳酸丙稀酯PC粘度大、分子间作用力大电池低温性差高低温性能改良添加剂碳酸甲乙酯EMC碳酸二甲酯DMC粘度小、介电常数低无法在电极表面形成稳定的SEI膜成膜添加剂六氟磷酸锂LiPF6热稳定性差、易水解产生HF和PF5电池容量衰减，续航能力差除酸除水添加剂表3 不同电解液溶剂/锂盐配方对添加剂需求➢单一溶剂/锂盐无法达到高性能电解液需求。通常会通过多种溶剂、添加剂混合的方法来改善电池性能。4《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.3. 行业现状洞察➢1.3.1. 市场规模由于电池厂对电池和电解液需求不同，电解液添加剂的种类和用量都有较大区别。2018年国内常规的电解液添加剂出货量约达0.87万吨，2022年预计增长至6.8万吨。0.9 1.2 1.8 3.5 6.8 01234567820182019202020212022E图4 2018-2022年国内电解液添加剂出货量（万吨）17.9823.2624.5148.4264.80 01020304050607020182019202020212022E图3 2018-2022年国内电解液出货量（万吨）近些年全球对新能源产业的日益重视带动新能源汽车消费量逐步提高，外加电网储能领域的投资项目，锂电池需求大增。电解液作为锂电池不可或缺的部分，是添加剂的下游市场。随着电解液企业加快在电解液赛道的布局，2022年国内电解液出货量预计增长至64.8万吨，对添加剂的大量需求提供有力支撑。数据说明：不包含LiFSI5《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.3. 行业现状洞察➢1.3.2. 竞争格局43%15%12%6%4%20%山东亘元华盛锂电永太科技新宙邦苏州华一其他35%23%17%7%6%6%6%山东亘元华盛锂电永太科技新宙邦天赐材料苏州华一其他目前常用的电解液添加剂主要有碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烷磺酸内酯（PS）等。其中，碳酸亚乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）最为常见，合计占电解液添加剂市场的份额的65%。VCFEC41%24%15%20%VCFEC1,3-PS其他图5 电解液添加剂产品市场占比图5 2022电解液添加剂企业竞争格局6《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 1. 锂电池添加剂发展概况➢1.4. 行业产能分析➢1.4.1. 产能规划1.9 3.6 9.8 14.1 17.1 19.3 21.3 1.2 1.7 4.6 7.7 8.5 9.7 10.6 051015202530352021202220232024202520262027图7 2021-2027年VC/FEC产能规划（万吨）VCFEC1.5 2.0 2.0 2.5 3.4 福祥药业泰和科技天赐材料永太科技山东亘元VC0.81112.1新宙邦多氟多苏州华一九江华雄山东亘元FEC图8 企业未来产能扩张速度TOP5（万吨）数据说明：扩产规模=2027年预计产能-2021年产能7《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 2. 锂电池添加剂产业链概况➢2.1. 产业链图谱8《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 2. 锂电池添加剂产业链概况➢2.2. 上游➢2.3. 下游电解液添加剂上游是基础化工原材料企业，主要有石大胜华、奥克化学、海科新源等企业，涵盖添加剂原材料种类有氯化亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟化钾等产品。电解液添加剂下游为电解液行业，终端消费市场主要在动力、储能和3C消费电池领域。消费市场的扩大带动锂电池电解液需求的增长，也对电解液添加剂性能提出多样化需求。比如，2019年特斯拉为干电极技术收购Maxwell以期提高电动车续航能力，最后导致对添加剂的成膜功能提出更高要求。氯化亚砜•凯盛新材（28%）•金禾实业（15%）•世龙实业（9%）•和合化工（9%）•理文化工（7%）碳酸乙烯酯•石大胜华（40%）•海科新源（25%）•奥克化学（8%）•中科宏业（5%）•辽宁港隆（4%）碳酸二甲酯•华鲁恒升（24%）•浙江石化（16%）•石大胜华（10%）•红四方（8%）•金泰化工（7%）三乙胺•建业股份（35%）•新化股份（25%）•山东昆达（25%）•德田化工（6%）9《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》2022电解液企业（预测）2022电池企业（预测）1.天赐材料13.6%12%12%9%36.4%2.新宙邦3.瑞泰新材4.法恩莱特5.昆仑材料5 . S K O N4.松下3.比亚迪2 . L G1 . C AT L7.8%11.1%13.2%15.5%29.2% 2. 锂电池添加剂产业链概况供应方采购方货物采购量（吨）交付时间山东亘元CATLVC-2022-2026比亚迪VC-2023-2026中创新航VC-2022-2026永太科技CATLVC≥200/月2021.7.31-2026.12.31LIFSI≥35502021.7.31-2022.12.31≥80%产能2023.1.1-2026.12.31华盛锂电CATLVC400 / 1120 / 33602021/ 2022 / 2023-2025比亚迪VC240 / 800 / 31202021/ 2022 / 2023-2025FEC40 / 160 / 6002021/ 2022 / 2023-2025天赐材料FEC200 / 660 / 9602021/ 2022 / 2023-2024苏州华一天赐材料VC/FEC-2021.9-2024.12杉杉股份VC/FEC-2021.7-2024.8比亚迪VC-2021.9-2025.12洛阳大生VC/FEC-2021.12-2024.12表3 长期战略合作协议10《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 3. 锂电池添加剂成本分析➢3.1. 成本测算表VC材料成本测算表项目单耗t/a单价（万元）202020212022碳酸乙烯酯2.80.660.800.67三乙胺2.30.760.830.87碳酸二甲酯0.80.740.750.67材料成本4.2 4.8 4.4 FEC材料成本测算表项目单耗t/a单价（万元）202020212022氯代碳酸乙烯酯1.821.02.432.17氟化钾1.01.01.181.29材料成本2.8 5.6 5.2 LiFSI材料成本测算表（氯磺酸法）项目单耗t/a单价（万元）202020212022氯化亚砜1.35 0.190.280.34氯磺酸0.64 0.781.050.09氨基磺酸0.65 0.240.430.50氟化氢0.22 0.570.760.82二氯甲烷0.08 0.230.390.43碳酸二甲酯0.07 0.740.750.67碳酸锂0.22 4.126.445.3材料成本2.07.411.1数据说明：单耗会随着工艺改进而不断下降，数据为最新更新数据，非当年单耗数据。1.LiFSI制备主流工艺是氯磺酸法，相较于硫酰氟法，采用氯化亚砜为原料成本更具优势，平均成本少3万元左右。2.从2020-2022年的成本结构来看，主要差异的原因来自于碳酸锂（氯化锂）的价格飙升对双氟的成本造成较大压力。3.LiFSI的污染物处理费高达每吨1万元。11《中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书》 3. 锂电池添加剂成本分析➢3.2. 典型企业成本分析6.96.06.56.65.96.00%10%20%30%40%50%60%70%80%5.25.45.65.86.06.26.46.66.87.07.2201920202021华盛锂电产品单位成本&毛利率（万元）VCFECVC毛利率FEC毛利率8.9 7.6 11.7 7.9 6.1 7.6 -20%-10%0%10%20%30%40%50%60%02468101214201920202021苏州华一产品单位成本&毛利率（万元）VCFECVC毛利率FEC毛利率整体成本分析：2019-2020年，由于公司产销规模