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investigación de la industria de electrolitos para baterías de ión litio

Investigación sobre el electrolito de las baterías de iones de litio

Electrolito de batería de iones de litio es una de las cuatro materias primas clave de las baterías de litio, es el portador del transporte de iones en la batería.

Índice
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El electrolito es el núcleo de la pila de litio

El electrolito de la batería de iones de litio es una de las cuatro materias primas clave de las baterías de litio, es el portador del transporte de iones en la batería, entre el cátodo materiales y ánodo de batería de iones de litio para desempeñar un papel en la conducción de iones de litio, para proporcionar un entorno de desembarco libre para los iones de litio, la densidad de energía, la capacidad específica, el rango de temperatura de funcionamiento, la vida útil del ciclo, el rendimiento de seguridad de las baterías de litio tienen un impacto importante.

Desde el punto de vista de la cadena industrial, el electrolito de la batería de iones de litio se sitúa en la parte media de la cadena industrial, y su flujo ascendente está formado principalmente por materias primas químicas básicas, entre ellas carbonato de litioEl electrolito se utiliza principalmente en baterías eléctricas, baterías de consumo 3C y baterías de almacenamiento de energía. La corriente descendente se utiliza principalmente en baterías de potencia, baterías de consumo 3C y baterías de almacenamiento de energía, y la demanda de electrolito en los tres campos principales representó 70,7%, 16,2% y 13,1%, respectivamente, en el primer semestre de 2022.

El electrolito de la batería de iones de litio representa aproximadamente 10%-15% del coste de toda la batería de litio. El electrolito se compone generalmente de sal de litio, disolvente orgánico de alta pureza, diversos aditivos y otras materias primas en una determinada proporción. El disolvente, el electrolito y los aditivos se añaden generalmente a 80%, 12% y 5% respectivamente. Por costes, la sal electrolítica de litio supone unos 52,2%, el disolvente orgánico unos 31,8%, los aditivos unos 9,1% y los costes de fabricación unos 6,9%.

El soluto es principalmente carbonato de etileno EC y carbonato de propileno PC. El soluto es el componente central del electrolito, y su función principal es garantizar que haya suficientes iones de litio para realizar el ciclo de carga/descarga durante la carga y descarga de la batería. Los aditivos incluyen aditivos formadores de película, aditivos retardantes de llama, aditivos de alta y baja temperatura, aditivos de protección contra sobrecarga, etc., que se utilizan para regular el rendimiento del electrolito.

Composición del electrolito de las baterías de iones de litio

Los tres principales materiales del electrolito de las baterías de iones de litio

Entre los tres componentes principales del electrolito de la batería de iones de litio, el disolvente no cambia mucho, y la clave para mejorar el rendimiento reside en la sal de litio y los aditivos. La sal de litio del electrolito determina las propiedades fisicoquímicas básicas del electrolito, y es el componente más importante del electrolito de la batería de iones de litio que afecta a las características de la batería de litio.

La sal de litio del electrolito, los aditivos y la formulación del electrolito constituyen el núcleo de la tecnología del electrolito. En función de los requisitos de rendimiento, la sal de litio puede ser de un solo tipo, una sal de litio mixta u otra sal de litio como aditivo. Los fabricantes de electrolitos para baterías eléctricas exploran principalmente nuevas sales de litio para electrolitos, aditivos o ajustan la proporción de sales de litio para electrolitos, aditivos y disolventes para fabricar electrolitos para baterías eléctricas con mayor energía específica, potencia, seguridad y mayor temperatura de funcionamiento.

Soluto

En el electrolito de la batería de iones de litio soluto de sal de litio, hexafluorofosfato de litio tiene mala estabilidad térmica, fácil hidrólisis y otros problemas, fácil de causar una rápida decadencia de la capacidad de la batería, fácil de absorber la descomposición de la humedad liberación de gases nocivos como el fluoruro de hidrógeno. En la batería de potencia de alta densidad de energía, las necesidades de alta seguridad, puede ampliar la temperatura de la batería, mejorar la vida del ciclo y la seguridad de la nueva sal de litio es la dirección futura del desarrollo.

En cambio, el LiFSI tiene mejores prestaciones que el hexafluorofosfato de litio en varios aspectos, pero sigue habiendo dos factores clave que limitan su aplicación, uno es su elevado precio y el otro es la grave corrosión de la lámina de aluminio del colector catódico a alta concentración. El LiFSI puede sustituir al hexafluorofosfato de litio como nueva sal de litio y puede utilizarse como aditivo, pero debido a su complejo proceso y bajo rendimiento, lo que se traduce en su elevado coste, actualmente se utiliza principalmente como aditivo para el electrolito de las baterías de iones de litio. Por tanto, se prevé que el LiFSI difícilmente sustituirá al hexafluorofosfato de litio a gran escala en un futuro próximo.

El disolvente orgánico es el medio del electrolito de las baterías de iones de litio

Disolvente

El disolvente orgánico es el medio en el electrolito de la batería de iones de litio, y en la actualidad, el disolvente orgánico generalmente se refiere al disolvente de carbonato. Según su estructura, se divide en disolventes orgánicos de carbonato cíclico, disolventes orgánicos de carbonato de cadena y disolventes orgánicos de éter, con diversas variedades y una feroz competencia. Generalmente, los disolventes de electrolitos de baterías de iones de litio se formulan mezclando estos ésteres de carbonato para responder a las diferentes necesidades de baterías de los clientes.

Aditivos

Los aditivos son diversos, con VC y FEC representando una alta cuota de mercado, ocupando más de 60% del mercado de aditivos, y son también el foco de la disposición de la cadena vertical de la industria por las empresas. Los aditivos son principalmente productos personalizados, que constituyen la clave de la diferenciación de los electrolitos.

Análisis del mercado de electrolitos y panorama competitivo

Análisis del mercado

En 2021 industria de las pilas de litioLa demanda mundial de electrolito para baterías de iones de litio creció rápidamente, con envíos de 612.000 toneladas, un aumento interanual de 83,2%, de las cuales las empresas chinas enviaron 507.000 toneladas de electrolito para baterías de iones de litio, un aumento interanual de 88,5%, lo que representa 82,8% de los envíos mundiales de electrolito. El tamaño del mercado correspondiente también creció rápidamente hasta los 34.650 millones de RMB, con un aumento interanual de 354,72%.

El hexafluorofosfato de litio es el material más utilizado como electrolito debido a su fácil disociación en el electrolito, su alta conductividad iónica, su sencillo proceso de síntesis y otras ventajas, lo que resulta esencial para mejorar el rendimiento del electrolito de las baterías de iones de litio. En los últimos años, China ha acelerado la expansión de la capacidad de producción de hexafluorofosfato de litio, y la concentración del mercado es alta.

Junto con el rápido desarrollo de los vehículos de nueva energía, las empresas chinas amplían activamente la producción de hexafluorofosfato de litio. 2017-2021, la capacidad de producción de hexafluorofosfato de litio de China de 36.200 toneladas a 95.500 toneladas, con una CAGR de 27,45%, incluyendo 69,03% de crecimiento interanual en 2021; la producción aumentó de 14.200 toneladas a 54.000 toneladas.

Los disolventes electrolíticos para baterías de iones de litio incluyen DMC, EMC, etc. En comparación con los disolventes de grado industrial, la pureza de los disolventes de grado de batería requiere al menos 99,99%. Debido a las barreras técnicas, como la alta selección de catalizadores y la dificultad de purificación, hay menos empresas en China que puedan producir disolventes para baterías a gran escala, y el mercado actual de disolventes para baterías está relativamente concentrado.

Según las estadísticas, la concentración de la industria de electrolitos de China se ha mantenido en un nivel alto de 2018 a 2021, con CR6 de 73,73%, 77,30%, 77% y 75%, respectivamente. Se espera que la concentración de la industria de electrolitos de baterías de iones de litio mejore aún más en el futuro, principalmente porque:

(1) las empresas cabecera realizan parte del autoabastecimiento de materias primas mediante una disposición integrada y una elevada utilización de la capacidad;

(2) la concentración de la industria de baterías aguas abajo ha aumentado, y las empresas cabecera de la batería y el electrolito cooperan estrechamente, por lo que la concentración del extremo de la batería impulsa al extremo del electrolito a aumentar;

(3) la capacidad de las empresas principales se liberó gradualmente, mientras que la penetración de nuevos materiales aumentó gradualmente para lograr la mejora de las barreras técnicas para promover aún más la optimización del panorama competitivo.

Demanda de electrolito para baterías de iones de litio

Estimación de la demanda

De acuerdo con el consumo de electrolito de la batería de energía de alrededor de 1150 toneladas / GWh, este cálculo, lo que corresponde a la estimación de 2025 electrolito de la batería de iones de litio 279,18 millones de toneladas, de las cuales China necesita 1.565.300 toneladas.

Oferta

El electrolito de China entró en la fase de expansión acelerada de la producción desde 2019. En términos de capacidad de producción, la capacidad de producción de electrolitos en 2021 es de 99,99 millones de toneladas, un aumento interanual de 67,94%. La CAGR de la capacidad de producción de electrolitos de China de 2017-2021 es de 36,74%. En términos de producción, de 2017 a 2021, la producción de electrolito de batería de iones de litio de China aumentó de 119,2 millones de toneladas a 479,3 millones de toneladas, con una CAGR de 41,61%, incluido un crecimiento interanual de 60,68% en 2021.

En el futuro, el electrolito de las baterías de iones de litio aumentará su capacidad y el sector será cada vez más competitivo. Según los datos, la capacidad de producción de electrolito existente en China es de aproximadamente 1,1 millones de toneladas, y se espera que aumente hasta 4,3 millones de toneladas en 2024. Sin embargo, debido a la escasez de suministro de hexafluorofosfato de litio como materia prima principal, la liberación de capacidad de producción de electrolitos es limitada, y la tasa global de puesta en marcha de empresas de electrolitos es sólo de 60% en la actualidad.

Análisis del equilibrio entre la oferta y la demanda

Crecimiento de la demanda de electrolito de batería de iones de litio principalmente de las baterías de energía aguas abajo, baterías de almacenamiento de energía, baterías de consumo tres mercados principales, que las baterías de energía contribuyen al incremento principal, se puede esperar la tasa de crecimiento del mercado de baterías de almacenamiento de energía. La demanda de electrolitos en una fase de rápido crecimiento, China de iones de litio electrolito plan para agregar más capacidad, la segunda mitad de 2022 la sal de hexafluoruro de litio, electrolito son la liberación de nueva capacidad, la oferta ya no es apretado. A largo plazo, la liberación gradual de la capacidad de producción de electrolitos proporcionará un impulso para el crecimiento continuo de la producción de electrolitos, que se espera para atender a su creciente demanda y los precios de los electrolitos para mantener niveles razonables.

Análisis regional

Desde la perspectiva de la distribución regional de la capacidad de producción, la capacidad de producción de electrolitos para baterías de iones de litio de China se distribuye principalmente en el sur y el este del país, con una cuota de capacidad de 46,14% y 35,40% respectivamente. Entre ellas, Tinci y otras empresas líderes en electrolitos están situadas en la provincia de Guangdong, y la capacidad de producción existente en China Meridional procede principalmente del lanzamiento de capacidad de empresas cabecera.

Planes de futuro de los fabricantes chinos de electrolitos para baterías de iones de litio

Según las estadísticas incompletas sobre los planes futuros actuales de la capacidad de producción de los fabricantes chinos de electrolitos para baterías de iones de litio, aunque de momento no hay capacidad de producción de las principales empresas de electrolitos en las regiones suroeste y noroeste, gracias al rápido desarrollo de la industria de baterías eléctricas en la provincia de Sichuan, se espera que la capacidad de producción de electrolitos en la región suroeste aumente a pasos agigantados en los próximos años y salte al segundo puesto de la región china. A continuación top 10 fabricantes de electrolitos para baterías de ión litio en China.

Hasta ahora, la provincia de Sichuan ha atraído a CATL, Svolt, EVE, CALB, Sunwoda y otras empresas líderes en baterías de energía, con una capacidad de producción prevista de más de 350 GWh, lo que ha impulsado fuertemente el desarrollo de las empresas de apoyo a las baterías de energía y ha atraído a muchas empresas de electrolitos para que instalen y amplíen su producción en la región suroeste con el fin de estar cerca de los principales grupos de clientes.

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