Дослідження галузі виробництва електролітів для літій-іонних акумуляторів

Електроліт - це серцевина літієвої батареї

Електроліт літій-іонної батареї - один з чотирьох ключових сировинних компонентів літієвих акумуляторів, є носієм транспорту іонів в акумуляторі, між катод матеріали і анод літій-іонного акумулятора відігравати роль у проведенні іонів літію, забезпечувати вільне середовище для видалення іонів літію, щільність енергії, питома ємність, діапазон робочих температур, термін служби, показники безпеки літієвих акумуляторів мають важливий вплив на щільність енергії, питому ємність, діапазон робочих температур, термін служби, показники безпеки.

З промислового ланцюга електроліт літій-іонної батареї знаходиться в середній течії промислового ланцюга, а його висхідна течія - це в основному основна хімічна сировина, включаючи карбонат літіюбезводна плавикова кислота, метанол, оксид пропілену тощо. Електроліт в основному використовується в силових батареях, споживчих батареях 3C та акумуляторах енергії, а попит на електроліт у трьох основних галузях становив 70,7%, 16,2% та 13,1% відповідно до першої половини 2022 року.

Електроліт літій-іонного акумулятора становить близько 10%-15% від вартості всієї літієвої батареї. Електроліт, як правило, складається з солі літію, органічного розчинника високої чистоти, різних добавок та іншої сировини в певному співвідношенні. Розчинник, електроліт і добавки зазвичай додаються при 80%, 12% і 5% відповідно. За вартістю сіль літієвого електроліту становить близько 52,2%, органічний розчинник - близько 31,8%, добавки - близько 9,1%, а виробничі витрати - близько 6,9%.

Розчинник - це переважно етиленкарбонат EC і пропіленкарбонат PC. Розчинник є основним компонентом електроліту, і його основна функція полягає в забезпеченні достатньої кількості іонів літію для реалізації циклу заряду/розряду під час заряджання і розряджання акумулятора. Добавки включають плівкоутворюючі добавки, антипірени, високотемпературні та низькотемпературні добавки, добавки для захисту від перезаряду тощо, які використовуються для регулювання властивостей електроліту.

Три основні матеріали електроліту для літій-іонних акумуляторів

Серед трьох основних компонентів електроліту літій-іонної батареї розчинник практично не змінюється, а ключ до поліпшення характеристик лежить в солі літію і добавках. Літієва сіль електроліту визначає основні фізико-хімічні властивості електроліту і є найважливішим компонентом електроліту літій-іонної батареї, який впливає на характеристики літієвої батареї.

Літієва сіль електроліту, добавки та рецептура електроліту є основою технології електроліту. Залежно від вимог до експлуатаційних характеристик, літієва сіль може бути одним типом літієвої солі, змішаною літієвою сіллю або іншою літієвою сіллю як добавкою. Виробники електролітів для акумуляторних батарей в основному досліджують нові електролітні солі літію, добавки або регулюють співвідношення електролітних солей літію, добавок і розчинників, щоб зробити електроліти для акумуляторних батарей з більш високою питомою енергією, потужністю, безпекою і більш широкою робочою температурою.

Розчин

В електроліті літій-іонного акумулятора розчин солі літію, гексафторфосфат літію має погану термічну стабільність, легкий гідроліз та інші проблеми, легко викликає швидке зниження ємності акумулятора, легко поглинає вологу, розкладається з виділенням шкідливих газів, таких як фтористий водень. В акумуляторній батареї висока щільність енергії, високі потреби в безпеці, може розширити температуру батареї, поліпшити термін служби і безпеку нової літієвої солі є майбутнім напрямком розвитку.

На противагу цьому, LiFSI має кращі характеристики, ніж гексафторфосфат літію в декількох аспектах, але все ще існують два ключові фактори, що обмежують його застосування, один - це висока ціна, а інший - серйозна корозія алюмінієвої фольги катодного колектора при високій концентрації. LiFSI може замінити гексафторфосфат літію як нову літієву сіль і може використовуватися як добавка, але через складний процес і низький вихід, що призводить до його високої вартості, в даний час він в основному використовується як добавка до електроліту літій-іонних батарей. Тому очікується, що LiFSI буде важко замінити гексафторфосфат літію у великих масштабах у найближчому майбутньому.

Розчинник

Органічний розчинник є середовищем в електроліті літій-іонної батареї, і в даний час органічний розчинник зазвичай відноситься до карбонатних розчинників. За своєю структурою він поділяється на циклічні карбонатні органічні розчинники, ланцюгові карбонатні органічні розчинники та ефірні органічні розчинники, з різними різновидами та жорсткою конкуренцією. Як правило, розчинники електроліту для літій-іонних акумуляторів формулюються шляхом змішування цих карбонатних ефірів, щоб відповідати різним потребам клієнтів.

Добавки

Добавки різноманітні, причому VC і FEC займають високу частку ринку, займаючи понад 60% ринку добавок, а також є основним напрямком вертикальної побудови галузевих ланцюжків компаніями. Добавки - це переважно індивідуальні продукти, які є ключем до диференціації електролітів.

Аналіз ринку електролітів та конкурентного середовища

Аналіз ринку

У 2021 році Промисловість літієвих батарейУ першому півріччі світовий попит на електроліт для літій-іонних акумуляторів стрімко зріс: поставки склали 612 000 тонн, що на 83,21 ТП3Т більше, ніж у минулому році, з яких китайські компанії відвантажили 507 000 тонн електроліту для літій-іонних акумуляторів, що на 88,51 ТП3Т більше, ніж у минулому році, що становить 82,81 ТП3Т світового обсягу поставок електролітів. Відповідний обсяг ринку також швидко збільшився до 34,65 млрд юанів, що на 354,721 трлн юанів більше, ніж у минулому році.

Гексафторфосфат літію, що отримується з вихідної сировини, є найбільш широко використовуваним матеріалом для електроліту завдяки його легкій дисоціації в електроліті, високій іонній провідності, простому процесу синтезу та іншим перевагам, що має важливе значення для підвищення продуктивності електроліту літій-іонних акумуляторів. В останні роки Китай прискорив розширення виробничих потужностей з виробництва гексафторфосфату літію, і концентрація ринку є високою.

Поряд зі стрімким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, китайські компанії активно розширюють виробництво гексафторфосфату літію. У 2017-2021 роках виробничі потужності з виробництва гексафторфосфату літію в Китаї зросли з 36 200 тонн до 95 500 тонн, а середньорічний темп приросту склав 27,45%, в тому числі 69,03% у 2021 році; виробництво збільшилося з 14 200 тонн до 54 000 тонн.

Розчинники електроліту для літій-іонних акумуляторів включають DMC, EMC тощо. У порівнянні з розчинниками промислового класу, чистота розчинників для акумуляторів повинна бути не менше 99,99%. Через технічні бар'єри, такі як високий вибір каталізатора та складність очищення, у Китаї менше підприємств, які можуть виробляти розчинники акумуляторів у великих масштабах, і поточний ринок розчинників акумуляторів є відносно концентрованим.

Згідно зі статистичними даними, концентрація китайської промисловості електролітів підтримувалася на високому рівні з 2018 по 2021 рік, з CR6 73,73%, 77,30%, 77% і 75% відповідно. Очікується, що концентрація виробництва електролітів для літій-іонних акумуляторів в майбутньому буде ще більше зростати, головним чином тому, що:

(1) головні підприємства частково забезпечують себе сировиною завдяки інтегрованому розміщенню та високому завантаженню потужностей;

(2) концентрація подальшої акумуляторної промисловості зросла, а головні підприємства акумуляторної та електролітної промисловості тісно співпрацюють, тому концентрація акумуляторної частини призводить до збільшення концентрації електролітної частини;

(3) Потенціал головних підприємств поступово вивільнявся, а проникнення нових матеріалів поступово зростало, що призвело до покращення технічних бар'єрів для подальшої оптимізації конкурентного ландшафту.

Оцінка попиту

Згідно зі споживанням електроліту для акумуляторних батарей близько 1150 тонн/ГВт-год, цей розрахунок відповідає оціночному обсягу електроліту для літій-іонних акумуляторів до 2025 року в 279,18 млн тонн, з яких Китаю потрібно 1 565 300 тонн.

Сторона пропозиції

Китайський електроліт вступив у фазу прискореного розширення виробництва з 2019 року. Що стосується виробничих потужностей, то потужність виробництва електролітів у 2021 році становить 99,99 млн тонн, що на 67,941 ТП3Т більше, ніж у попередньому році. Середньорічний темп приросту виробничих потужностей з виробництва електролітів у Китаї в 2017-2021 роках становить 36,74%. Що стосується виробництва, то в 2017-2021 роках виробництво електролітів для літій-іонних акумуляторів в Китаї збільшилося з 119,2 млн тонн до 479,3 млн тонн, з CAGR 41,61%, в тому числі в 2021 році зростання склало 60,68% в річному обчисленні.

У майбутньому електроліт для літій-іонних акумуляторів збільшуватиметься, а галузь ставатиме все більш конкурентоспроможною. Згідно з даними, існуючі потужності з виробництва електроліту в Китаї становлять близько 1,1 мільйона тонн, і очікується, що до 2024 року вони зростуть до 4,3 мільйона тонн. Однак через дефіцит основної сировини - гексафторфосфату літію - випуск потужностей з виробництва електролітів обмежений, а загальний показник запуску електролітних компаній наразі становить лише 60%.

Аналіз балансу попиту та пропозиції

Зростання попиту на електроліт літій-іонних акумуляторів в основному з нижньої течії силових батарей, акумуляторів для зберігання енергії, споживчих батарей три основні ринки, на яких силові батареї сприяють основному приросту, можна очікувати темпів зростання ринку акумуляторів для зберігання енергії. Попит на електроліт у фазі швидкого зростання, електроліт літій-іонної батареї Китаю планує додати більше ємності, друга половина 2022 року сіль гексафториду літію, електроліт - це новий випуск ємності, пропозиція більше не є обмеженою. У довгостроковій перспективі поступове вивільнення виробничих потужностей електроліту дасть поштовх для постійного зростання виробництва електроліту, що, як очікується, задовольнить його зростаючий попит і спонукає ціни на електроліт підтримувати розумні рівні.

Регіональний аналіз

З точки зору регіонального розподілу виробничих потужностей, китайські потужності з виробництва електролітів для літій-іонних акумуляторів в основному розподілені в Південному Китаї та Східному Китаї, з часткою потужностей 46,14% і 35,40% відповідно. Серед них Tinci та інші провідні компанії-виробники електролітів розташовані в провінції Гуандун, а існуючі виробничі потужності в Південному Китаї в основному походять від запуску потужностей головних підприємств.

Згідно з неповними статистичними даними про поточні майбутні плани виробничих потужностей китайських виробників електролітів для літій-іонних акумуляторів, хоча в південно-західному і північно-західному регіонах поки що немає виробничих потужностей великих компаній з виробництва електролітів, завдяки швидкому розвитку промисловості акумуляторних батарей в провінції Сичуань, очікується, що виробничі потужності з виробництва електролітів в південно-західному регіоні, як очікується, збільшаться стрибкоподібно в найближчі кілька років і вирвуться на друге місце в китайському регіоні. Ось деякі з них 10 найкращих виробників електролітів для літій-іонних акумуляторів в Китаї.

До теперішнього часу провінція Сичуань залучила CATL, Svolt, EVE, CALB, Sunwoda та інші провідні підприємства з виробництва акумуляторних батарей на суші, з виробничою потужністю понад 350 ГВт-год, що значно сприяло розвитку підприємств, що підтримують виробництво акумуляторних батарей, і залучило багато компаній з виробництва електролітів для розміщення та розширення виробництва в південно-західному регіоні, щоб бути ближче до основних груп клієнтів.