Investigação da indústria de electrólitos de baterias de iões de lítio
Eletrólito de bateria de iões de lítio é uma das quatro principais matérias-primas das baterias de lítio, é o portador do transporte de iões na bateria.
Índice
O eletrólito é o núcleo da bateria de lítio
O eletrólito da bateria de iões de lítio é uma das quatro principais matérias-primas das baterias de lítio, é o portador do transporte de iões na bateria, entre o cátodo materiais e ânodo de bateria de iões de lítio para desempenhar um papel na condução de iões de lítio, para proporcionar um ambiente livre de incorporação de iões de lítio, a densidade energética, a capacidade específica, a gama de temperaturas de funcionamento, o ciclo de vida e o desempenho de segurança das baterias de lítio têm um impacto importante.
Na cadeia da indústria, o eletrólito da bateria de iões de lítio está localizado a meio da cadeia da indústria, e a montante são principalmente matérias-primas químicas básicas, incluindo carbonato de lítioácido fluorídrico anidro, metanol, óxido de propileno, etc. A jusante é utilizada principalmente em baterias de energia, baterias de consumo 3C e baterias de armazenamento de energia, e a procura de eletrólito nos três principais campos representou 70,7%, 16,2% e 13,1%, respetivamente, no primeiro semestre de 2022.
O eletrólito da bateria de iões de lítio é responsável por cerca de 10%-15% do custo de toda a bateria de lítio. O eletrólito é geralmente composto por sal de lítio, solvente orgânico de elevada pureza, vários aditivos e outras matérias-primas numa determinada proporção. O solvente, o eletrólito e os aditivos são geralmente adicionados a 80%, 12% e 5%, respetivamente. Em termos de custos, o sal eletrolítico de lítio representa cerca de 52,2%, o solvente orgânico cerca de 31,8%, os aditivos cerca de 9,1% e os custos de fabrico cerca de 6,9%.
O solvente é principalmente carbonato de etileno EC e carbonato de propileno PC. O soluto é o componente central do eletrólito, e a sua principal função é assegurar que existem iões de lítio suficientes para realizar o ciclo de carga/descarga durante o carregamento e descarregamento da bateria. Os aditivos incluem aditivos formadores de película, aditivos retardadores de chama, aditivos de alta e baixa temperatura, aditivos de proteção contra sobrecarga, etc., que são utilizados para regular o desempenho do eletrólito.
Os três principais materiais do eletrólito das baterias de iões de lítio
Entre os três principais componentes do eletrólito da bateria de iões de lítio, o solvente não muda muito, e a chave para melhorar o desempenho reside no sal de lítio e nos aditivos. O sal de lítio do eletrólito determina as propriedades físico-químicas básicas do eletrólito, e é o componente mais importante do eletrólito da bateria de iões de lítio que afecta as características da bateria de lítio.
O sal de lítio do eletrólito, os aditivos e a formulação do eletrólito são a principal tecnologia do eletrólito. Dependendo dos requisitos de desempenho, o sal de lítio pode ser um único tipo de sal de lítio, um sal de lítio misto ou outro sal de lítio como aditivo. Os fabricantes de electrólitos para baterias eléctricas exploram principalmente novos sais de lítio para electrólitos, aditivos ou ajustam a proporção de sais de lítio para electrólitos, aditivos e solventes para produzir electrólitos para baterias eléctricas com maior energia específica, potência, segurança e temperatura de funcionamento mais ampla.
Soluto
No soluto de sal de lítio do eletrólito da bateria de iões de lítio, o hexafluorofosfato de lítio tem uma fraca estabilidade térmica, hidrólise fácil e outros problemas, fácil de causar uma rápida deterioração da capacidade da bateria, fácil de absorver a libertação de gases nocivos, como o fluoreto de hidrogénio, por decomposição da humidade. Na bateria de alta densidade de energia, as necessidades de segurança elevadas, podem alargar a temperatura da bateria, melhorar o ciclo de vida e a segurança do novo sal de lítio é a direção futura do desenvolvimento.
Em contrapartida, o LiFSI tem um melhor desempenho do que o hexafluorofosfato de lítio em vários aspectos, mas existem ainda dois factores-chave que limitam a sua aplicação, um é o preço elevado e o outro é a corrosão grave da folha de alumínio do coletor catódico a alta concentração. O LiFSI pode substituir o hexafluorofosfato de lítio como um novo sal de lítio e pode ser utilizado como aditivo, mas devido ao seu processo complexo e baixo rendimento, resultando no seu elevado custo, é atualmente utilizado principalmente como aditivo para electrólitos de baterias de iões de lítio. Por conseguinte, espera-se que o LiFSI seja difícil de substituir o hexafluorofosfato de lítio em grande escala num futuro próximo.
Solvente
O solvente orgânico é o meio no eletrólito da bateria de iões de lítio e, atualmente, o solvente orgânico refere-se geralmente ao solvente de carbonato. De acordo com a sua estrutura, divide-se em solventes orgânicos de carbonato cíclico, solventes orgânicos de carbonato de cadeia e solventes orgânicos de éter, com diversas variedades e uma concorrência feroz. Geralmente, os solventes electrolíticos para baterias de iões de lítio são formulados através da mistura destes ésteres de carbonato para responder às diferentes necessidades dos clientes em termos de baterias.
Aditivos
Os aditivos são diversos, com o VC e o FEC a representarem uma elevada quota de mercado, ocupando mais de 60% do mercado de aditivos, e são também o foco da disposição vertical da cadeia industrial pelas empresas. Os aditivos são principalmente produtos personalizados, que são a chave para a diferenciação dos electrólitos.
Análise do mercado de electrólitos e panorama competitivo
Análise do mercado
Em 2021, o indústria das pilhas de lítioNa China, a procura global de eletrólito para baterias de iões de lítio cresceu rapidamente, com expedições de 612 000 toneladas, mais 83,2% em termos anuais, das quais as empresas chinesas expediram 507 000 toneladas de eletrólito para baterias de iões de lítio, mais 88,5% em termos anuais, representando 82,8% das expedições globais de eletrólito. A dimensão do mercado correspondente também se expandiu rapidamente para 34,65 mil milhões de RMB, um aumento de 354,72% em relação ao ano anterior.
O hexafluorofosfato de lítio, matéria-prima a montante do eletrólito, é o material mais utilizado para o eletrólito devido à sua fácil dissociação no eletrólito, elevada condutividade iónica, processo de síntese simples e outras vantagens, o que é essencial para melhorar o desempenho do eletrólito da bateria de iões de lítio. Nos últimos anos, a China acelerou a expansão da capacidade de produção de hexafluorofosfato de lítio, e a concentração do mercado é elevada.
Juntamente com o rápido desenvolvimento de novos veículos de energia, as empresas chinesas expandem ativamente a produção de hexafluorofosfato de lítio. 2017-2021, a capacidade de produção de hexafluorofosfato de lítio da China de 36.200 toneladas para 95.500 toneladas, com um CAGR de 27.45%, incluindo 69.03% de crescimento anual em 2021; a produção aumentou de 14.200 toneladas para 54.000 toneladas.
Os solventes de electrólitos de baterias de iões de lítio incluem DMC, EMC e outros. Em comparação com os solventes de qualidade industrial, a pureza dos solventes para baterias requer pelo menos 99,99%. Devido às barreiras técnicas, como a elevada seleção de catalisadores e a dificuldade de purificação, há menos empresas na China que podem produzir solventes para baterias em grande escala, e o atual mercado de solventes para baterias está relativamente concentrado.
De acordo com as estatísticas, a concentração da indústria de eletrólitos da China foi mantida em um nível alto de 2018-2021, com CR6 de 73.73%, 77.30%, 77% e 75%, respetivamente. Espera-se que a concentração da indústria de eletrólitos de baterias de íons de lítio melhore ainda mais no futuro, principalmente porque:
(1) as empresas principais realizam parte do auto-abastecimento de matérias-primas através de uma disposição integrada e de uma elevada utilização da capacidade;
(2) a concentração da indústria de baterias a jusante aumentou, e as empresas principais de baterias e electrólitos cooperam estreitamente, pelo que a concentração da extremidade da bateria leva a que a extremidade do eletrólito aumente;
(3) a capacidade das empresas principais foi gradualmente libertada, ao passo que a penetração de novos materiais aumentou gradualmente para melhorar as barreiras técnicas e promover ainda mais a otimização do panorama competitivo.
Estimativa da procura
De acordo com o consumo de eletrólito da bateria de energia de cerca de 1150 toneladas / GWh, este cálculo, correspondente ao eletrólito da bateria de iões de lítio estimado para 2025, 279,18 milhões de toneladas, das quais a China necessita de 1 565 300 toneladas.
Lado da oferta
O eletrólito da China entrou em fase de expansão acelerada da produção desde 2019. Em termos de capacidade de produção, a capacidade de produção de eletrólitos em 2021 é de 99,99 milhões de toneladas, um aumento de 67,94% y-o-y. O CAGR da capacidade de produção de eletrólitos da China de 2017-2021 é 36.74%. Em termos de produção, de 2017-2021, a produção de eletrólitos de bateria de íon de lítio da China aumentou de 119,2 milhões de toneladas para 479,3 milhões de toneladas, com um CAGR de 41,61%, incluindo um crescimento anual de 60,68% em 2021.
No futuro, o eletrólito para baterias de iões de lítio aumentará a sua capacidade e a indústria tornar-se-á cada vez mais competitiva. De acordo com os dados, a capacidade de produção de eletrólito existente na China é de cerca de 1,1 milhões de toneladas e espera-se que aumente para 4,3 milhões de toneladas até 2024. No entanto, devido à escassez de hexafluorofosfato de lítio, a capacidade de produção de electrólitos é limitada e a taxa global de arranque das empresas de electrólitos é atualmente de apenas 60%.
Análise do equilíbrio entre a oferta e a procura
Crescimento da demanda de eletrólito de bateria de íon de lítio principalmente a partir das baterias de energia a jusante, baterias de armazenamento de energia, baterias de consumo três grandes mercados, que as baterias de energia contribuem para o incremento principal, taxa de crescimento do mercado de bateria de armazenamento de energia pode ser esperado. A demanda de eletrólitos em uma fase de crescimento rápido, China lítio ion bateria eletrólito plano para adicionar mais capacidade, o segundo semestre de 2022 sal de hexafluoreto de lítio, eletrólito são nova liberação de capacidade, o fornecimento não é mais apertado. A longo prazo, a libertação gradual da capacidade de produção de electrólitos dará um impulso ao crescimento contínuo da produção de electrólitos, que deverá satisfazer a sua procura crescente e levar os preços dos electrólitos a manter níveis razoáveis.
Análise regional
Do ponto de vista da distribuição regional da capacidade de produção, a capacidade de produção de electrólitos para baterias de iões de lítio na China está principalmente distribuída no Sul da China e no Leste da China, com uma quota de capacidade de 46,14% e 35,40%, respetivamente. Entre elas, a Tinci e outras empresas líderes de electrólitos estão localizadas na província de Guangdong, e a capacidade de produção existente no Sul da China provém principalmente do lançamento da capacidade das empresas principais.
De acordo com estatísticas incompletas sobre os actuais planos futuros da capacidade de produção dos fabricantes chineses de electrólitos para baterias de iões de lítio, embora não exista, por enquanto, capacidade de produção das principais empresas de electrólitos nas regiões sudoeste e noroeste, graças ao rápido desenvolvimento da indústria de baterias eléctricas na província de Sichuan, espera-se que a capacidade de produção de electrólitos na região sudoeste aumente a passos largos nos próximos anos e passe para o segundo lugar na região chinesa. Aqui estão os 10 principais fabricantes de electrólitos para baterias de iões de lítio na China.
Até agora, a província de Sichuan atraiu para o seu território empresas como a CATL, a Svolt, a EVE, a CALB, a Sunwoda e outras empresas de baterias eléctricas, com um planeamento de capacidade de produção superior a 350 GWh, o que promoveu fortemente o desenvolvimento de empresas de apoio a montante das baterias eléctricas e atraiu muitas empresas de electrólitos para a disposição e expansão da produção na região sudoeste, a fim de estarem próximas dos principais grupos de clientes.
Investigação da indústria de electrólitos de baterias de iões de lítio
Eletrólito de bateria de iões de lítio é uma das quatro principais matérias-primas das baterias de lítio, é o portador do transporte de iões na bateria.
O eletrólito é o núcleo da bateria de lítio
O eletrólito da bateria de iões de lítio é uma das quatro principais matérias-primas das baterias de lítio, é o portador do transporte de iões na bateria, entre o cátodo materiais e ânodo de bateria de iões de lítio para desempenhar um papel na condução de iões de lítio, para proporcionar um ambiente livre de incorporação de iões de lítio, a densidade energética, a capacidade específica, a gama de temperaturas de funcionamento, o ciclo de vida e o desempenho de segurança das baterias de lítio têm um impacto importante.
Na cadeia da indústria, o eletrólito da bateria de iões de lítio está localizado a meio da cadeia da indústria, e a montante são principalmente matérias-primas químicas básicas, incluindo carbonato de lítioácido fluorídrico anidro, metanol, óxido de propileno, etc. A jusante é utilizada principalmente em baterias de energia, baterias de consumo 3C e baterias de armazenamento de energia, e a procura de eletrólito nos três principais campos representou 70,7%, 16,2% e 13,1%, respetivamente, no primeiro semestre de 2022.
O eletrólito da bateria de iões de lítio é responsável por cerca de 10%-15% do custo de toda a bateria de lítio. O eletrólito é geralmente composto por sal de lítio, solvente orgânico de elevada pureza, vários aditivos e outras matérias-primas numa determinada proporção. O solvente, o eletrólito e os aditivos são geralmente adicionados a 80%, 12% e 5%, respetivamente. Em termos de custos, o sal eletrolítico de lítio representa cerca de 52,2%, o solvente orgânico cerca de 31,8%, os aditivos cerca de 9,1% e os custos de fabrico cerca de 6,9%.
O solvente é principalmente carbonato de etileno EC e carbonato de propileno PC. O soluto é o componente central do eletrólito, e a sua principal função é assegurar que existem iões de lítio suficientes para realizar o ciclo de carga/descarga durante o carregamento e descarregamento da bateria. Os aditivos incluem aditivos formadores de película, aditivos retardadores de chama, aditivos de alta e baixa temperatura, aditivos de proteção contra sobrecarga, etc., que são utilizados para regular o desempenho do eletrólito.
Os três principais materiais do eletrólito das baterias de iões de lítio
Entre os três principais componentes do eletrólito da bateria de iões de lítio, o solvente não muda muito, e a chave para melhorar o desempenho reside no sal de lítio e nos aditivos. O sal de lítio do eletrólito determina as propriedades físico-químicas básicas do eletrólito, e é o componente mais importante do eletrólito da bateria de iões de lítio que afecta as características da bateria de lítio.
O sal de lítio do eletrólito, os aditivos e a formulação do eletrólito são a principal tecnologia do eletrólito. Dependendo dos requisitos de desempenho, o sal de lítio pode ser um único tipo de sal de lítio, um sal de lítio misto ou outro sal de lítio como aditivo. Os fabricantes de electrólitos para baterias eléctricas exploram principalmente novos sais de lítio para electrólitos, aditivos ou ajustam a proporção de sais de lítio para electrólitos, aditivos e solventes para produzir electrólitos para baterias eléctricas com maior energia específica, potência, segurança e temperatura de funcionamento mais ampla.
Soluto
No soluto de sal de lítio do eletrólito da bateria de iões de lítio, o hexafluorofosfato de lítio tem uma fraca estabilidade térmica, hidrólise fácil e outros problemas, fácil de causar uma rápida deterioração da capacidade da bateria, fácil de absorver a libertação de gases nocivos, como o fluoreto de hidrogénio, por decomposição da humidade. Na bateria de alta densidade de energia, as necessidades de segurança elevadas, podem alargar a temperatura da bateria, melhorar o ciclo de vida e a segurança do novo sal de lítio é a direção futura do desenvolvimento.
Em contrapartida, o LiFSI tem um melhor desempenho do que o hexafluorofosfato de lítio em vários aspectos, mas existem ainda dois factores-chave que limitam a sua aplicação, um é o preço elevado e o outro é a corrosão grave da folha de alumínio do coletor catódico a alta concentração. O LiFSI pode substituir o hexafluorofosfato de lítio como um novo sal de lítio e pode ser utilizado como aditivo, mas devido ao seu processo complexo e baixo rendimento, resultando no seu elevado custo, é atualmente utilizado principalmente como aditivo para electrólitos de baterias de iões de lítio. Por conseguinte, espera-se que o LiFSI seja difícil de substituir o hexafluorofosfato de lítio em grande escala num futuro próximo.
Solvente
O solvente orgânico é o meio no eletrólito da bateria de iões de lítio e, atualmente, o solvente orgânico refere-se geralmente ao solvente de carbonato. De acordo com a sua estrutura, divide-se em solventes orgânicos de carbonato cíclico, solventes orgânicos de carbonato de cadeia e solventes orgânicos de éter, com diversas variedades e uma concorrência feroz. Geralmente, os solventes electrolíticos para baterias de iões de lítio são formulados através da mistura destes ésteres de carbonato para responder às diferentes necessidades dos clientes em termos de baterias.
Aditivos
Os aditivos são diversos, com o VC e o FEC a representarem uma elevada quota de mercado, ocupando mais de 60% do mercado de aditivos, e são também o foco da disposição vertical da cadeia industrial pelas empresas. Os aditivos são principalmente produtos personalizados, que são a chave para a diferenciação dos electrólitos.
Análise do mercado de electrólitos e panorama competitivo
Análise do mercado
Em 2021, o indústria das pilhas de lítioNa China, a procura global de eletrólito para baterias de iões de lítio cresceu rapidamente, com expedições de 612 000 toneladas, mais 83,2% em termos anuais, das quais as empresas chinesas expediram 507 000 toneladas de eletrólito para baterias de iões de lítio, mais 88,5% em termos anuais, representando 82,8% das expedições globais de eletrólito. A dimensão do mercado correspondente também se expandiu rapidamente para 34,65 mil milhões de RMB, um aumento de 354,72% em relação ao ano anterior.
O hexafluorofosfato de lítio, matéria-prima a montante do eletrólito, é o material mais utilizado para o eletrólito devido à sua fácil dissociação no eletrólito, elevada condutividade iónica, processo de síntese simples e outras vantagens, o que é essencial para melhorar o desempenho do eletrólito da bateria de iões de lítio. Nos últimos anos, a China acelerou a expansão da capacidade de produção de hexafluorofosfato de lítio, e a concentração do mercado é elevada.
Juntamente com o rápido desenvolvimento de novos veículos de energia, as empresas chinesas expandem ativamente a produção de hexafluorofosfato de lítio. 2017-2021, a capacidade de produção de hexafluorofosfato de lítio da China de 36.200 toneladas para 95.500 toneladas, com um CAGR de 27.45%, incluindo 69.03% de crescimento anual em 2021; a produção aumentou de 14.200 toneladas para 54.000 toneladas.
Os solventes de electrólitos de baterias de iões de lítio incluem DMC, EMC e outros. Em comparação com os solventes de qualidade industrial, a pureza dos solventes para baterias requer pelo menos 99,99%. Devido às barreiras técnicas, como a elevada seleção de catalisadores e a dificuldade de purificação, há menos empresas na China que podem produzir solventes para baterias em grande escala, e o atual mercado de solventes para baterias está relativamente concentrado.
De acordo com as estatísticas, a concentração da indústria de eletrólitos da China foi mantida em um nível alto de 2018-2021, com CR6 de 73.73%, 77.30%, 77% e 75%, respetivamente. Espera-se que a concentração da indústria de eletrólitos de baterias de íons de lítio melhore ainda mais no futuro, principalmente porque:
(1) as empresas principais realizam parte do auto-abastecimento de matérias-primas através de uma disposição integrada e de uma elevada utilização da capacidade;
(2) a concentração da indústria de baterias a jusante aumentou, e as empresas principais de baterias e electrólitos cooperam estreitamente, pelo que a concentração da extremidade da bateria leva a que a extremidade do eletrólito aumente;
(3) a capacidade das empresas principais foi gradualmente libertada, ao passo que a penetração de novos materiais aumentou gradualmente para melhorar as barreiras técnicas e promover ainda mais a otimização do panorama competitivo.
Estimativa da procura
De acordo com o consumo de eletrólito da bateria de energia de cerca de 1150 toneladas / GWh, este cálculo, correspondente ao eletrólito da bateria de iões de lítio estimado para 2025, 279,18 milhões de toneladas, das quais a China necessita de 1 565 300 toneladas.
Lado da oferta
O eletrólito da China entrou em fase de expansão acelerada da produção desde 2019. Em termos de capacidade de produção, a capacidade de produção de eletrólitos em 2021 é de 99,99 milhões de toneladas, um aumento de 67,94% y-o-y. O CAGR da capacidade de produção de eletrólitos da China de 2017-2021 é 36.74%. Em termos de produção, de 2017-2021, a produção de eletrólitos de bateria de íon de lítio da China aumentou de 119,2 milhões de toneladas para 479,3 milhões de toneladas, com um CAGR de 41,61%, incluindo um crescimento anual de 60,68% em 2021.
No futuro, o eletrólito para baterias de iões de lítio aumentará a sua capacidade e a indústria tornar-se-á cada vez mais competitiva. De acordo com os dados, a capacidade de produção de eletrólito existente na China é de cerca de 1,1 milhões de toneladas e espera-se que aumente para 4,3 milhões de toneladas até 2024. No entanto, devido à escassez de hexafluorofosfato de lítio, a capacidade de produção de electrólitos é limitada e a taxa global de arranque das empresas de electrólitos é atualmente de apenas 60%.
Análise do equilíbrio entre a oferta e a procura
Crescimento da demanda de eletrólito de bateria de íon de lítio principalmente a partir das baterias de energia a jusante, baterias de armazenamento de energia, baterias de consumo três grandes mercados, que as baterias de energia contribuem para o incremento principal, taxa de crescimento do mercado de bateria de armazenamento de energia pode ser esperado. A demanda de eletrólitos em uma fase de crescimento rápido, China lítio ion bateria eletrólito plano para adicionar mais capacidade, o segundo semestre de 2022 sal de hexafluoreto de lítio, eletrólito são nova liberação de capacidade, o fornecimento não é mais apertado. A longo prazo, a libertação gradual da capacidade de produção de electrólitos dará um impulso ao crescimento contínuo da produção de electrólitos, que deverá satisfazer a sua procura crescente e levar os preços dos electrólitos a manter níveis razoáveis.
Análise regional
Do ponto de vista da distribuição regional da capacidade de produção, a capacidade de produção de electrólitos para baterias de iões de lítio na China está principalmente distribuída no Sul da China e no Leste da China, com uma quota de capacidade de 46,14% e 35,40%, respetivamente. Entre elas, a Tinci e outras empresas líderes de electrólitos estão localizadas na província de Guangdong, e a capacidade de produção existente no Sul da China provém principalmente do lançamento da capacidade das empresas principais.
De acordo com estatísticas incompletas sobre os actuais planos futuros da capacidade de produção dos fabricantes chineses de electrólitos para baterias de iões de lítio, embora não exista, por enquanto, capacidade de produção das principais empresas de electrólitos nas regiões sudoeste e noroeste, graças ao rápido desenvolvimento da indústria de baterias eléctricas na província de Sichuan, espera-se que a capacidade de produção de electrólitos na região sudoeste aumente a passos largos nos próximos anos e passe para o segundo lugar na região chinesa. Aqui estão os 10 principais fabricantes de electrólitos para baterias de iões de lítio na China.
Até agora, a província de Sichuan atraiu para o seu território empresas como a CATL, a Svolt, a EVE, a CALB, a Sunwoda e outras empresas de baterias eléctricas, com um planeamento de capacidade de produção superior a 350 GWh, o que promoveu fortemente o desenvolvimento de empresas de apoio a montante das baterias eléctricas e atraiu muitas empresas de electrólitos para a disposição e expansão da produção na região sudoeste, a fim de estarem próximas dos principais grupos de clientes.