Lityum iyon pil elektrolit endüstrisi araştırması

Elektrolit, lityum pilin çekirdeğidir

Lityum iyon pil elektroliti, lityum pillerin dört temel hammaddesinden biridir, pildeki iyon taşınımının taşıyıcısıdır, piller arasında katot malzemeler ve lityum iyon pil anotu Lityum iyonlarının iletiminde rol oynamak, lityum iyonları için serbest bir gömülme ortamı sağlamak, lityum pillerin enerji yoğunluğu, özgül kapasitesi, çalışma sıcaklığı aralığı, çevrim ömrü, güvenlik performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Endüstri zincirinden bakıldığında, lityum iyon pil elektroliti endüstri zincirinin orta akışında yer alır ve yukarı akışı esas olarak aşağıdakileri içeren temel kimyasal hammaddelerdir lityum karbonatsusuz hidroflorik asit, metanol, propilen oksit vb. Aşağı akış esas olarak güç pillerinde, 3C tüketici pillerinde ve enerji depolama pillerinde kullanılmaktadır ve üç ana alandaki elektrolit talebi 2022'nin ilk yarısına kadar sırasıyla 70,7%, 16,2% ve 13,1% olarak gerçekleşmiştir.

Lityum iyon pil elektroliti, tüm lityum pil maliyetinin yaklaşık 10%-15%'sini oluşturur. Elektrolit genellikle belirli bir oranda lityum tuzu, yüksek saflıkta organik çözücü, çeşitli katkı maddeleri ve diğer hammaddelerden oluşur. Çözücü, elektrolit ve katkı maddeleri genellikle sırasıyla 80%, 12% ve 5%'de eklenir. Maliyete göre, lityum elektrolit tuzu yaklaşık 52,2%, organik çözücü yaklaşık 31,8%, katkı maddeleri yaklaşık 9,1% ve üretim maliyetleri yaklaşık 6,9%'dir.

Çözücü esas olarak etilen karbonat EC ve propilen karbonat PC'dir. Çözücü, elektrolitin temel bileşenidir ve ana işlevi, bataryanın şarj ve deşarjı sırasında şarj/deşarj döngüsünü gerçekleştirmek için yeterli lityum iyonu olmasını sağlamaktır. Katkı maddeleri, elektrolitin performansını düzenlemek için kullanılan film oluşturucu katkı maddeleri, alev geciktirici katkı maddeleri, yüksek ve düşük sıcaklık katkı maddeleri, aşırı şarj koruma katkı maddeleri vb. içerir.

Lityum iyon pil elektrolitinin üç ana malzemesi

Lityum iyon pil elektrolitinin üç ana bileşeni arasında çözücü çok fazla değişmez ve performansı artırmanın anahtarı lityum tuzu ve katkı maddelerinde yatar. Elektrolitin lityum tuzu, elektrolitin temel fizikokimyasal özelliklerini belirler ve lityum pilin özelliklerini etkileyen lityum iyon pil elektrolitinin en önemli bileşenidir.

Elektrolitin lityum tuzu, katkı maddeleri ve elektrolit formülasyonu elektrolitin temel teknolojisidir. Performans gereksinimlerine bağlı olarak, lityum tuzu tek bir lityum tuzu türü, karışık bir lityum tuzu veya katkı maddesi olarak başka bir lityum tuzu olabilir. Güç bataryası elektrolit üreticileri, daha yüksek spesifik enerji, güç, güvenlik ve daha geniş çalışma sıcaklığına sahip güç bataryası elektrolitleri yapmak için esas olarak yeni elektrolit lityum tuzları, katkı maddeleri keşfeder veya elektrolit lityum tuzları, katkı maddeleri ve çözücülerin oranını ayarlar.

Çözünen

Lityum iyon pil elektrolit lityum tuz çözeltisinde, lityum heksaflorofosfat zayıf termal stabiliteye, kolay hidrolize ve diğer sorunlara sahiptir, pil kapasitesinin hızlı bir şekilde bozulmasına neden olması kolaydır, hidrojen florür gibi zararlı gazların nem ayrışması salınımını emmesi kolaydır. Güç bataryasında yüksek enerji yoğunluğu, yüksek güvenlik ihtiyaçları, batarya sıcaklığını genişletebilir, döngü ömrünü ve yeni lityum tuzunun güvenliğini artırabilir, gelişimin gelecekteki yönüdür.

Buna karşılık, LiFSI çeşitli açılardan lityum hekzaflorofosfattan daha iyi performansa sahiptir, ancak yine de uygulamasını sınırlayan iki temel faktör vardır; biri yüksek fiyat, diğeri ise yüksek konsantrasyonda katot toplayıcının alüminyum folyosunun ciddi şekilde korozyona uğramasıdır. LiFSI, yeni bir lityum tuzu olarak lityum hekzaflorofosfatın yerini alabilir ve katkı maddesi olarak kullanılabilir, ancak karmaşık süreci ve düşük verimi nedeniyle yüksek maliyetiyle sonuçlanır, şu anda esas olarak lityum iyon pil elektroliti için bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, LiFSI'nin yakın gelecekte büyük ölçekte lityum hekzaflorofosfatın yerini almasının zor olması beklenmektedir.

Çözücü

Organik çözücü, lityum iyon pil elektrolitindeki ortamdır ve şu anda organik çözücü genellikle karbonat çözücüyü ifade etmektedir. Yapısına göre, çeşitli çeşitler ve şiddetli rekabet ile siklik karbonat organik çözücüler, zincir karbonat organik çözücüler ve eter organik çözücüler olarak ayrılır. Genel olarak, lityum iyon pil elektrolit çözücüleri, müşterilerin farklı pil ihtiyaçlarına cevap vermek için bu karbonat esterlerin karıştırılmasıyla formüle edilir.

Katkı maddeleri

Katkı maddeleri çok çeşitlidir, VC ve FEC yüksek bir pazar payına sahiptir, katkı maddeleri pazarının 60%'sinden fazlasını işgal eder ve aynı zamanda şirketler tarafından dikey endüstri zinciri düzeninin odak noktasıdır. Katkı maddeleri çoğunlukla elektrolit farklılaşmasının anahtarı olan özelleştirilmiş ürünlerdir.

Elektrolit pazar analizi ve rekabet ortamı

Pazar analizi

2021'de lityum pil endüstrisiLityum-iyon akü elektrolitine yönelik küresel talep, bir önceki yıla göre 83,2% artışla 612.000 tonluk sevkiyatla hızla artarken, Çinli şirketler bir önceki yıla göre 88,5% artışla 507.000 ton lityum-iyon akü elektroliti sevk etti ve küresel elektrolit sevkiyatlarının 82,8%'sini oluşturdu. İlgili pazar büyüklüğü de hızla genişleyerek yıllık 354.72% artışla 34.65 milyar RMB'ye ulaştı.

Yukarı akış hammaddesi elektrolit çözünen lityum hekzaflorofosfat, elektrolitte kolay ayrışması, yüksek iyonik iletkenliği, basit sentez süreci ve lityum iyon pil elektrolitinin performansını artırmak için gerekli olan diğer avantajları nedeniyle elektrolit için en yaygın kullanılan malzemedir. Son yıllarda Çin, lityum hekzaflorofosfat üretim kapasitesinin genişlemesini hızlandırmıştır ve pazar konsantrasyonu yüksektir.

Yeni enerji araçlarının hızla gelişmesiyle birlikte, Çinli şirketler lityum hekzaflorofosfat üretimini aktif olarak genişletmektedir. 2017-2021, Çin'in lityum hekzaflorofosfat üretim kapasitesi 36.200 tondan 95.500 tona, 2021'de 69.03% yıllık büyüme dahil olmak üzere 27.45%'lik bir YBBO ile; üretim 14.200 tondan 54.000 tona yükseldi.

Lityum iyon pil elektrolit çözücüleri DMC, EMC ve benzerlerini içerir. Endüstriyel sınıf solventlerle karşılaştırıldığında, batarya sınıfı solventlerin saflığı en az 99.99% gerektirir. Yüksek katalizör seçimi ve saflaştırma zorluğu gibi teknik engeller nedeniyle, Çin'de büyük ölçekte batarya sınıfı çözücüler üretebilen daha az sayıda işletme vardır ve mevcut batarya sınıfı çözücüler pazarı nispeten yoğunlaşmıştır.

İstatistiklere göre, Çin'in elektrolit endüstrisinin konsantrasyonu 2018-2021 yılları arasında sırasıyla 73.73%, 77.30%, 77% ve 75% CR6 ile yüksek bir seviyede tutulmuştur. Lityum iyon pil elektrolit endüstrisinin konsantrasyonunun gelecekte daha da iyileşmesi beklenmektedir, çünkü esas olarak:

(1) Ana işletmeler, entegre yerleşim ve yüksek kapasite kullanımı yoluyla hammadde tedarikinin bir kısmını kendileri gerçekleştirmektedir;

(2) Aşağı akım akü endüstrisinin konsantrasyonu artmıştır ve akü ve elektrolitin ana işletmeleri yakın işbirliği içindedir, bu nedenle akü ucunun konsantrasyonu elektrolit ucunun artmasına neden olmaktadır;

(3) Başlıca işletmelerin kapasitesi kademeli olarak serbest bırakılırken, rekabet ortamının optimizasyonunu daha da teşvik etmek için teknik engellerin iyileştirilmesini sağlamak üzere yeni malzemelerin penetrasyonu kademeli olarak artmıştır.

Talep tahmini

Yaklaşık 1150 ton / GWh güç bataryası elektrolit tüketimine göre, bu hesaplama, tahmini 2025 lityum iyon batarya elektrolitine karşılık gelen 279,18 milyon tondur ve bunun 1.565.300 tonuna Çin'in ihtiyacı vardır.

Arz tarafı

Çin elektroliti 2019'dan bu yana hızlandırılmış üretim genişleme aşamasına adım attı. Üretim kapasitesi açısından, 2021 yılında elektrolit üretim kapasitesi bir önceki yıla göre 67,94% artışla 99,99 milyon tona ulaştı. Çin elektrolit üretim kapasitesinin 2017-2021 yılları arasındaki YBBO'su 36,74%'dir. Üretim açısından, 2017-2021 yılları arasında Çin lityum iyon pil elektrolit üretimi, 2021'de yıllık 60,68% büyüme dahil olmak üzere 41,61%'lik bir YBBO ile 119,2 milyon tondan 479,3 milyon tona yükselmiştir.

Gelecekte, lityum iyon pil elektrolitine daha fazla kapasite eklenecek ve sektör giderek daha rekabetçi hale gelecektir. Verilere göre, Çin'in mevcut elektrolit üretim kapasitesi yaklaşık 1,1 milyon ton ve 2024 yılına kadar 4,3 milyon tona çıkması bekleniyor. Bununla birlikte, çekirdek hammadde lityum hekzaflorofosfatın yetersiz tedariki nedeniyle, elektrolit üretim kapasitesinin serbest bırakılması sınırlıdır ve elektrolit şirketlerinin genel başlangıç oranı şu anda sadece 60%'dir.

Arz ve talep dengesi analizi

Lityum iyon akü elektrolit talebi büyümesi esas olarak aşağı akım güç aküleri, enerji depolama aküleri, tüketici aküleri üç ana pazardan kaynaklanmaktadır; güç aküleri ana artışa katkıda bulunurken, enerji depolama akü pazarında büyüme oranı beklenebilir. Elektrolit talebi hızlı bir büyüme aşamasına girdi, Çin lityum iyon pil elektroliti daha fazla kapasite eklemeyi planlıyor, 2022'nin ikinci yarısında lityum hekzaflorür tuzu, elektrolit yeni kapasite salınımı, arz artık sıkı değil. Uzun vadede, elektrolit üretim kapasitesinin kademeli olarak serbest bırakılması, artan talebi karşılaması ve elektrolit fiyatlarının makul seviyeleri korumasını sağlaması beklenen elektrolit üretiminin sürekli büyümesi için ivme sağlayacaktır.

Bölgesel analiz

Üretim kapasitesinin bölgesel dağılımı açısından bakıldığında, Çin lityum iyon batarya elektrolit üretim kapasitesi, sırasıyla 46.14% ve 35.40% kapasite payı ile ağırlıklı olarak Güney Çin ve Doğu Çin'de dağılmaktadır. Bunlar arasında, Tinci ve diğer önde gelen elektrolit şirketleri Guangdong Eyaletinde yer almaktadır ve Güney Çin'deki mevcut üretim kapasitesi esas olarak ana işletmelerin kapasite lansmanından kaynaklanmaktadır.

Çin lityum iyon batarya elektrolit üreticilerinin üretim kapasitesinin mevcut gelecek planlarına ilişkin eksik istatistiklere göre, şu an için güneybatı ve kuzeybatı bölgelerinde büyük elektrolit şirketlerinin üretim kapasitesi bulunmasa da, Sichuan Eyaletindeki güç bataryası endüstrisinin hızlı gelişimi sayesinde, güneybatı bölgesindeki elektrolit üretim kapasitesinin önümüzdeki birkaç yıl içinde hızla artması ve Çin bölgesinde ikinci sıraya sıçraması bekleniyor. İşte burada en iyi 10 lityum iyon pil elektrolit üreticisi Çin'de.

Şimdiye kadar Sichuan Eyaleti, CATL, Svolt, EVE, CALB, Sunwoda ve diğer güç bataryası ana işletmelerini 350GWh üzerinde üretim kapasitesi planlamasıyla karaya çekti ve bu da güç bataryası yukarı akış destek işletmelerinin gelişimini güçlü bir şekilde teşvik etti ve birçok elektrolit şirketini ana müşteri gruplarına yakın olmak için güneybatı bölgesindeki üretimi düzenlemeye ve genişletmeye çekti.