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火狐直播:锂离子电池电解液下流运用及职业开展趋势、商场规划、需求远景
来源:火狐app下载 作者:火狐体育在线 更新于:2023-02-19 14:10:14 阅读: 88

  在“碳达峰、碳中和”战略推进下,新动力轿车职业完成了高速开展,极大地拉动了动力类锂离子电池的需求量;电化学储能装机量的不断进步将推进储能类锂离子电池出货量的添加;5G 技能的推行、各类可穿戴设备的鼓起以及同享理念的遍及将带动消费类锂离子电池销量。在动力类锂离子电池、储能类锂离子电池和消费类锂离子电池的商场需求的一起带动下,锂离子电池电解液商场开展空间宽广。跟着商场的扩展,各电池企业也对电解液厂研制才干、技能水平、产品操控、产能及原材料的供给等方面提出更高的要求。

  在研制才干和技能方面,电池企业不断寻求电池的快充功用、高能量密度和高安全功用,电解液厂家需求深化探求电池正极材料、负极材料等与电解液的交互效果机理,开发新式功用电解液计划与之进行及时快速的呼应,并构成与之相匹配的产品,才干满意电池企业的开发速度。在质量方面,电池企业对电解液厂的质量要求越来越严厉,也需求电解液厂家不断优化工艺,进步质量操控才干,开宣布更完善的电解液操控流程和检测办法,以满意电池企业的运用需求。在产能和原材料供给方面,电池企业关于电解液厂家提出收购要求以匹配其产能扩张的需求,电解液厂在锂离子电池材料范畴需求进行纵向一体化布局,构成有机溶剂、添加剂、电解质完好的工业链,防止电解液原材料商场需求动摇对电解液供给及价格动摇构成影响。

  因而,经过与电池企业的深度协作,电解液厂商能够凭仗电池企业技能、信息、设备优势,不断进步电解液的研制水平、质量水平,和电解液及原材料供给才干。

  自 1991 年索尼推出第一款商业液态锂离子电池后,液态锂离子电池进入快速开展阶段。出于对更高能量密度和更高安全性的寻求,各国都在赶紧对新式电池技能的研制以希望能占有技能高地。现在商场研讨热门会集在半固态及固态电池、钠离子电池、锂金属电池、锂硫电池等范畴。

  液态电解液的闪点较低且电压窗口较窄,影响电池的安全性及能量密度的进一步进步。选用不可燃且与锂金属负极兼容性较好的固态电解质代替液态电解液而组成的新式电池即固态电池,可进一步进步电池的能量密度及安全功用。现在研讨比较多的固态电解质有:聚合物、硫化物和氧化物三种,其间聚合物电解质的电导率较低、耐压窗口相对较窄;硫化物电解质是现在电导率最高且功用最接近商业化的电解质材料,其电导率高达 10-3 S/cm 乃至 10-2 S/cm,但该材料在制备及运用进程中对水及氧气灵敏,简略导致材料失活,因而对电解质及电池的制作工艺要求极高;氧化物电解质的安稳性较高且易于加工,但其电导率欠佳,固态电解质与电池材料的界面触摸阻抗遍及较大,影响了电池的循环、低温及功率功用。

  经过在固态电解质中参加少数液态电解液,会构成半固态电池,半固态电池将固态电池和液态电池的长处相结合,现在是职业研讨热门。可是从设备兼容性、本钱操控和实践功用方面来看,半固态及固态电池与液态锂离子电池还存在必定的间隔,尤其是固态电池的功用现在还无法满意工业化要求。

  钠离子电池与锂离子电池结构相似,均归于可充电电池,都遵从脱嵌式作业原理。钠离子电池能量密度为 70-200Wh/kg,与磷酸铁锂电池在同一水平,远高于铅酸电池的30-50Wh/kg,此外,钠离子电池与锂离子电池可完成在电池出产设备、工艺方面的兼容以及在产线上的快速切换。钠离子电池的正极材料及电解质的制备均不需求价格昂贵的碳酸锂,因而钠离子电池材料的本钱远低于锂离子电池。钠离子电池有望首要代替铅酸和磷酸铁锂电池主导的低速电动车、储能等商场。近年来,跟着钠离子电池正极材料和负极材料及电解液的快速开展,钠离子电池技能日趋老练,部分企业现已开端小批量出产。

  锂金属电池负极选用金属锂,其具有高达 3,860mAh/g 的理论容量,能量密度十分高,用于动力电池能够完成续航间隔超越惯例锂离子电池一倍以上的意图。但锂金属电池安全功用较差,重复充放电进程中锂不均匀堆积并构成锂枝晶,简略导致电池出现容量衰减、短路、起火爆破等现象。估计锂金属电池实用化需求必定周期,在动力电池范畴完成规划化量产将会是相对绵长的进程。

  此外,以锂硫、锂空气、铝空气等为代表的很多前瞻新式电池技能,将丰厚新动力电池商场开展的多元化战略格式。

  跟着商场对新动力轿车续航路程要求的进步,未来电池首要朝着高能量密度、高安全性方面开展。磷酸铁锂和三元材料是现在正极材料商场干流的研讨方向,新动力电池职业未来将出现“铁锂三元为主,多元化技能道路为辅”的开展特征。三元电池:三元电池能量密度高、低温功用好。跟着商场对新动力轿车续航路程要求的进步,三元电池材料系统逐步从三元低镍向三元中高镍电池系统过渡,尤其是具有高能量密度优势的三元高镍材料电池成为商场重视的焦点。此外为进一步进步三元电池材料的耐高电压和安全功用,不同元素掺杂、低钴、无钴及单晶化材料技能道路正成为三元电池新的技能开展方向。

  磷酸铁锂电池:磷酸铁锂电池虽然能量密度不及三元正极材料电池,但安全性高、运用寿数较长、原材料价格较低、制备工艺简略,全体来看性价比高,遭到商场广泛认可。磷酸铁锂电池不仅在储能范畴得到了广泛运用,也在小动力和短续航路程新动力轿车范畴占有较高运用份额,磷酸铁锂电池将与三元材料电池构成互补联系长期共存。

  硅碳负极电池:石墨材料凭仗较高的安稳性和较低的本钱,成为当下负极材料的干流。但石墨负极材料的理论容量仅有 372mAh/g,远远不及硅基材料(3800mAh/g),以硅碳复合材料为代表的硅基负极材料具有显着的比容量优势,是职业研讨的热门。但现在硅材料电池在循环进程中存在体积胀大和缩短问题,简略导致硅负极材料颗粒产生裂纹并粉化,然后产生一系列严峻问题,阻止了硅基负极材料的快速开展。跟着技能的不断开展,未来硅碳负极材料有望在大圆柱电池系统中占有一席之地。

  磷酸锰铁锂电池:经过在磷酸铁锂资猜中引进锰元素而制备得到磷酸锰铁锂,可将电池电压渠道由 3.4V 进步 3.7V,然后大幅度进步电池的能量密度。但现在磷酸锰铁锂材料在循环进程中会产生三价锰离子,因为其姜泰勒效应,导致锰离子简略从晶格中溶出,然后影响电池的循环安稳性及高温存储安稳性。因为磷酸锰铁锂材料的制备质料本钱较低,在实践运用中经过将该材料与三元材料混合运用,可统筹电池的本钱、循环安稳性及电池的能量密度。

  高电压镍锰酸锂电池:镍锰酸锂作为一种高电压正极材料,其电压渠道在4.7V左右。因为镍锰酸锂材料首要由镍元素和锰元素组成,不含钴元素,本钱较为低价,以之代替现在本钱最具优势的磷酸铁锂动力电池,单体电池能量密度可进步 40%,故镍锰酸锂材料是最有潜力商业化的下一代正极材料之一。关于尖晶石镍锰酸锂电池,在高电压下,电极材料与电解液之间会产生剧烈的副反应,对整个电池系统构成损坏,这也是束缚镍锰酸锂材料商业化的最大妨碍。

  富锂锰基电池:富锂锰基材料的克容量密度高达 250mAh/g,电压渠道高达4.6V,是现在一切锂离子电池正极资猜中能量密度十分高的材料,其调配的电池能量密度有望超越 400Wh/Kg,是磷酸铁锂电池能量密度的两倍。但现在该电池在充放电进程中材料不断开释氧并继续对电解液产生氧化效果,电池循环功率低,寿数较短。

  补锂技能:为补偿电池在化成阶段锂离子的丢失及进步电池的循环寿数,近年来正负极补锂技能正成为职业研讨及工业化的热门,但补锂材料在充电进程中也会不断开释氧,对电解液构成损坏,因而电池的产气相对较大。跟着电池材料的不断晋级,叠加电池制作工艺的不断进步,未来锂离子电池功用将不断得到进步。

  得益于资本商场开展、政府扶持参加、出产制作业技能的进步、规划化出产才干进步等要素,我国电解液职业近几年飞速开展。现在电解液及其首要材料都根本完成了国产化,我国现在已成为锂离子电池电解液最大出产国和运用商场。

  依据《我国锂离子电池电解液职业开展白皮书(2022 年)》数据,2021 年度,我国企业锂离子电池电解液出货量为 50.7 万吨,占全球电解液出货量的 82.8%。可是未来跟着电池技能的不断晋级,职业对电解液技能的开展提出新的要求,中心技能才干将对电解液职业竞赛发挥更为重要的效果。

  锂离子电池电解液中,锂盐、有机溶剂及添加剂这三类原材料本钱占比较高,原材料价格大幅动摇会对锂离子电池电解液厂商盈余水平产生影响。近年来,锂离子电池电解液下流商场需求不断进步,但是锂离子电池电解液上游原材料出现因供给严峻带来价格动摇较大的问题,影响了锂离子电池电解液厂商的供给出货才干。针对此景象,锂离子电池电解液厂商需求逐步将工业布局延伸至上游中心原材料范畴,经过装备锂盐、有机溶剂、添加剂等原材料出产设备,自主把握原材料的供给并有用下降原材料本钱,进步供给链安稳性及本身的盈余才干。

  近年来,我国锂离子电池电解液职业产能扩张敏捷,跟着锂离子电池电解液职业界龙头企业产能的不断开释,技能落后以及出产缺少规划效益的企业,其盈余空间不断被揉捏,商场份额逐步被抢占。2021 年度,我国前五大锂离子电池电解液企业出货量占比算计超越 50%。

  与此一起,锂离子电池电解液下流电池职业的会集度不断进步,下流头部电池厂商的电解液订单规划也随之进步。如在动力电池范畴,2021 年国内动力电池装机量约 139.98GWh,同比添加 128%。2021 年动力电池装机电量前十名 10 企业装机总电量 126.99GWh,占全体装机电量的份额为 90.72%,其间前三家企业宁德年代、比亚迪和中立异航算计装机量到达101.49Gwh,占悉数装机量的份额到达 72.50%。

  产质量量管控严厉、研制技能才干强、出产规划较大、原材料供给安稳的锂离子电池电解液企业更易取得下流头部企业的批量收购订单,与下流客户进行战略绑定。未来,在本钱操控、规划效益、研制技能等方面体现优异的企业竞赛才干将不断增强,锂离子电池电解液职业会集度有望不断进步。

  新的电池材料系统、电池规划及运用场景的改变,使得电解液的技能也随之晋级,首要体现:

  跟着动力电池的日渐遍及,高性价比能量密度高的电池是现在动力锂离子电池首要研讨方向。跟着高镍三元、磷酸锰铁锂、高电压镍锰酸锂、富锂锰基等新式正极材料以及纯硅或许硅碳复合负极材料的不断涌现,只要深化研讨这些材料与电解液的效果机理和失效机制,开宣布适配其功用的添加剂和电解液,才干加速高性价比能量密度高的动力电池技能工业化。

  现在商品化的锂离子电池完成高倍率继续放电还存在必定的困难,首要原因是电池界面内阻较大并导致内部发热严峻。因而,开发具有低阻抗的成膜添加剂及电解液计划是处理电池快充的要害。

  当时运用的液态电解液的均匀闪点在 20℃左右,当电池过充、过放、短路,或遭到外界的针刺、揉捏,或外界温度过高时,都或许引发电解液的焚烧并导致安全事故。因而,半固态和固态电解质是未来电解液职业研讨的一个重要方向。

  钠离子的离子半径比锂离子大,因而钠离子电池的负极一般选用层距离较大的硬碳。相较于石墨负极,硬碳材料的初次充电的不可逆容量较大,因而钠离子电池的初次功率较低,影响了钠离子电池的能量密度。开发新式钠离子型电解质能够有用补偿钠离子电池的初次功率,进步电池的循环功用。此外,与锂离子电池相似,钠离子电池在化成阶段,电解液中的有用成分会参加负极 SEI 的构成且该 SEI 中含有较多有机或无机钠盐,相关于锂盐,钠盐在有机溶剂中的溶剂度偏大,因而钠离子电池的 SEI 不安稳,跟着循环次数的添加,SEI 中的成分逐步产生溶解,构成电池产气及循环寿数下降。因而怎么开发愈加有用的负极成膜添加剂将是未来钠离子电池电解液的重要开发方向。

  在动力范畴,新动力轿车代替燃油轿车为商场开展的干流趋势,为推进新动力轿车职业开展,我国政府机构相继出台了包含税收优惠、财政补贴、积分方针、路权特权等在内的职业扶持方针。为了活跃应对气候改变,国际社会掀起“碳中和”风潮,全球已有超越 120 个国家和地区提出了“碳中和”方针。受此影响,各个国家和地区政府拟定了较为活跃的轿车电动化时刻表,对整车出产企业和轿车零部件工业链构成了较为严峻的方针束缚,这将加速电动轿车的推行遍及。

  在储能范畴,为遵循双碳战略,我国近年来加码储能电池开展,《“十四五”新式储能开展施行计划》《“十四五”可再生动力开展规划》等“十四五”规划方针连续发布;当地动力主管部门亦出台有系列方针,包含职业开展、机制完善、项目落地等内容。获益于方针支撑,储能职业有望完成继续快速开展。

  近年来,职业办理部门经过加速标准拟定、加强职业标准,不断优化锂离子电池电解液工业开展环境。2015 年 8 月,国家标准《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》(GB31241-2014)正式施行,进步对锂离子电池的安全监管。2016 年 11 月,工信部发布《锂离子电池归纳标准化技能系统》,阐明晰锂离子电池标准化的全体思路和作业方针,完善了电池产品和制作与检测设备等5 大类在内的归纳标准化技能系统。2021 年 12 月,工信部公布《锂离子电池职业标准条件(2021 年本)》,完善并进步了对电解液产品功用及锂离子电池电解液企业安全办理的要求。跟着锂离子电池电解液职业标准技能系统和标准条件的相继执行,职业界产质量量不过关的企业将会被商场筛选,有力保证了锂离子电池电解液职业的稳健标准开展。

  锂离子电池电解液职业的下流运用产品首要包含动力类锂离子电池、消费类锂离子电池和储能类锂离子电池,广泛运用于新动力轿车、储能和消费电子范畴。

  在动力锂离子电池运用范畴,跟着锂离子电池本钱的下降和安全功用进步,运用动力类锂离子电池的新动力轿车的浸透率将日益进步;在消费锂离子电池运用范畴,5G 技能的老练及大规划商业化运用将催生智能移动设备的更新换代需求。

  此外,可穿戴智能设备、电子烟、无人机等新一代电子产品的鼓起亦将带动消费类锂离子电池商场需求量快速添加;在储能锂离子电池运用范畴,电网储能、基站备用电源、家庭光储系统、电动轿车光储式充电站等都有着较大的生长空间。下流运用场景的不断丰厚将促进锂离子电池电解液职业的蓬勃开展。

  锂离子电池的开发是一个杂乱的系统化工程,近年来,在职业从产能扩张走向技能迭代开展的趋势下,工业链各环节企业在各类研制场景下均产生了对技能立异的激烈需求,拉动对电解液研制立异的需求。因而,职业界要点布局研制的企业,未来有望迎来新的开展空间,打破职业现在的竞赛格式。

  近年来,锂离子电池职业开展敏捷,电池材料系统晋级及电池规划立异的速度不断加速,由此对上游锂离子电池电解液技能开发速度的要求不断进步。与此一起,钠离子电池及固态电池的不断开展也对电解液技能的研制带来了新的应战。锂离子电池电解液新技能开发需求较长时刻的经历堆集、人员堆集和技能堆集。

  我国锂离子电池电解液职业界企业在前沿范畴的研讨才干仍有较大进步空间。因而,跟着下流运用范畴对锂离子电池功用的要求日益进步,锂离子电池电解液出产企业需继续立异以应对下流需求改变,若企业不能继续进行产品功用改善,则将面对被商场筛选的危险。

  日韩等国家在电解液职业起步早,把握了许多中心专利技能,尤其是在添加剂范畴,上述问题将限制我国电解液职业技能晋级和走向国际化商场。锂离子电池电解液出产企业需继续开发具有自主知识产权的中心材料来应对当时窘境,若企业不能继续进行新材料的开发及专利的布局,则将难以打破专利的封闭,电解液产品难以在国际商场占有有利位置。

  更多职业材料请参阅普华有策咨询《2022-2028年锂离子电池电解液职业商场调研及开展趋势猜测陈述》,一起普华有策咨询还供给工业研讨陈述、工业链咨询、项目可行性陈述、十四五规划、BP商业计划书、工业图谱、工业规划、蓝白皮书、IPO募投可研、IPO作业草稿咨询等服务。

  第五节 2017-2022年上半年锂离子电池电解液职业财政才干剖析与2022-2028年猜测

  第六章 POLICY对2022-2028年我国锂离子电池电解液商场供需局势剖析

  第九章 普●华●有●策对2022-2028年锂离子电池电解液职业工业结构调整剖析

  第十三章 普●华●有●策对2022-2028年锂离子电池电解液职业出资远景展望

  第十四章 普●华●有●策对 2022-2028年锂离子电池电解液职业开展趋势及出资危险剖析

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