1、锂离子电池概况
锂离子电池是一种二次电池，其工作原理为：在充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，即充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反。
锂离子电池是由正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂、粘结剂和包装材料等组成的复杂系统。由于具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长和工作温度范围广等特点，锂离子电池在新能源汽车、储能和消费电子领域得到了广泛的应用。
2、锂离子电池电解液概况
锂离子电池电解液是电池中离子传输的载体，在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池主要原材料之一。锂离子电池电解液由电解质、高纯度有机溶剂、必要的添加剂等材料在一定条件下，按一定比例配制而成。由于电解液在电池中不断与正极材料、负极材料、隔膜、粘结剂等材料发生协同作用，其对电池性能发挥具有重要作用。
电解液对电池的首次效率、循环寿命、功率性能、存储性能及安全性能的提升至关重要。正极材料、负极材料、隔膜等任何一项原材料的变动、优化、升级均需电解液传导、互动至整个电池系统。随着动力电池、储能电池及高端数码电池性能要求的提升，电解液与材料体系、电池设计及应用场景的匹配研究将越来越重要。
锂离子电池电解液主要特点如下：
①耐电压范围宽，在 2.5V~5V 范围内分解少。
②化学稳定性好，与正负极材料、隔膜、粘结剂、导电剂、集流体及导电胶等反应和溶解少。
③粘度小、离子电导率高，对锂离子的溶剂化能力弱，离子迁移阻力小。
④液程范围宽，-20℃～70℃范围内析晶和挥发少。
⑤环境友好，成本低。
3、行业与上下游行业之间的关系
（1）锂离子电池电解液行业上游
锂离子电池电解液主要由锂盐、有机溶剂和添加剂三部分组成。按质量划分，通常有机溶剂质量占比 80-90%，锂盐占比 10-15%，添加剂占比在 5%左右。
锂盐：保障锂离子电池在充放电循环过程中有充足的锂离子在正负极间往返，从而实现可逆循环。（1）较小的缔合度，易溶解于有机溶剂，保证电解液高离子电导率；（2）具有合理的电化学窗口；（3）化学稳定性好，不与电极材料、有机溶剂、隔膜等发生有害副反应；（4）制备工艺简单，成本低；（5）有相对较好的环境友好性。
有机溶剂：作为锂离子的载体，是电解液的主体部分。（1）介电常数高，对锂盐的溶解能力强；（2）熔点低，沸点高，在较宽的温度范围内保持液态；（3）黏度小，便于锂离子的传输；（4）化学稳定性好，不破坏正负电极结构或溶解正负电极材料；（5）安全性好，成本低；（6）有相对较好的环境友好性。
添加剂：改善电解液的稳定性及增强电池电化学性能的少量功能性物质，虽然用量较小，但能显著改善锂离子电池的胀气、循环稳定性、低温充放电、安全性等性能。（1）在有机溶剂中溶解度较高；（2）少量添加就能使一种或几种性能得到较大改善；（3）不与电池其他组成成分发生有害副反应，影响电池性能；（4）有相对较好的环境友好性。
1）锂盐
锂盐的作用为保障锂离子电池在充放电循环过程中有充足的锂离子在正负极间往返，从而实现可逆循环。目前，锂离子电池电解液所使用的常用锂盐主要为六氟磷酸锂（LiPF6）。六氟磷酸锂具有合适的溶解度和较高的离子电导率、铝箔钝化能力以及易形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，即固体电解质界面膜）等突出优点。然而，六氟磷酸锂也存在一定不足，目前行业内企业正积极尝试新型锂盐以优化锂离子电池电解液性能。
2）有机溶剂
有机溶剂作为锂离子的载体，是电解液的主体部分，按照结构不同主要分为链状碳酸酯类有机溶剂和环状碳酸酯类有机溶剂。其中，链状碳酸酯类有机溶剂主要包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二乙酯（DEC），环状碳酸酯类有机溶剂主要包括碳酸乙烯酯（EC）和碳酸丙烯酯（PC）。
3）添加剂
添加剂是为改善电解液的稳定性及增强电池电化学性能而加入的少量功能性物质，按功能不同可分为成膜添加剂、防过充添加剂、阻燃添加剂、电解液稳定剂等。虽然用量较小，但能显著改善锂离子电池的胀气、循环稳定性、低温充放电、安全性等性能，是电解液及原材料厂商核心竞争力体现的领域之一。
目前，常见的锂离子电池电解液添加剂种类及功能如下：
负极成膜添加剂：形成良好的 SEI，允许锂离子自由进出并阻碍有机溶剂分子进出，抑制有机溶剂分子共嵌入对电极的破坏，提高了电池的循环性能与可逆容量正极。
成膜添加剂：形成良好的 CEI 膜，允许锂离子自由进出并抑制有机溶剂分子被正极氧化，减少正极过渡金属离子溶出，提高了电池的循环性能与可逆容量
浸润型添加剂：通过引入浸润性添加剂，改善由于电池设计中面密度增加或者隔膜涂覆导致的电解液浸润差的问题，提高电解液注液及浸润速度，改善电解液在电池极片和隔膜中分布的均匀性
阻燃添加剂：降低电池放热值和电池自热率，同时也增加电解液自身的热稳定性，避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸
防过充添加剂：在电池充满电或略高于该值时，添加剂在正极发生氧化反应，形成内部防过充的能力
（2）电解液与中游锂离子电池材料厂之间的关系
锂离子电池行业发展迅速，产品更新迭代不断加快，正极材料、负极材料、隔膜、粘结剂、导电剂及电池外包装材料需要与电解液协同作用，才能获得更高的电池性能。由于电解液在锂离子电池中是唯一的液态主要原材料，其在电池运行中会直接与其它材料接触并发生相互作用，如在化成和续充阶段会对负极材料和正极材料的界面分别形成 SEI 和 CEI 界面保护膜，对正极材料和负极材料的首次充电效率、低温特性、容量发挥和循环稳定性起到关键作用。
电解液容易与粘结剂发生化学作用，影响粘结剂的稳定性，降低粘结强度。此外，不同的电池外包装材料及包装形式也需要与电解液之间进行匹配，对电解液的粘度、浸润性、沸点提出了不同的要求。
借助电解液与各种主辅材之间的协同作用关系，电解液厂家与各电池材料厂家通过协作研发可加快先进电池材料的技术落地，助力电池技术的不断升级。
（3）锂离子电池电解液行业下游
在“碳达峰、碳中和”战略推动下，新能源汽车行业实现了高速发展，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提升将推动储能类锂离子电池出货量的增长；5G 技术的推广、各类可穿戴设备的兴起以及共享理念的普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市场需求的共同带动下，锂离子电池电解液市场发展空间广阔。
随着市场的扩大，各电池企业也对电解液厂研发能力、技术水平、产品控制、产能及原材料的供应等方面提出更高的要求。在研发能力和技术方面，电池企业不断追求电池的快充性能、高能量密度和高安全性能，电解液厂家需要深入探究电池正极材料、负极材料等与电解液的交互作用机理，开发新型功能电解液方案与之进行及时快速的响应，并形成与之相匹配的产品，才能满足电池企业的开发速度。
在品质方面，电池企业对电解液厂的品质要求越来越严格，也需要电解液厂家不断优化工艺，提高质量控制能力，开发出更完善的电解液控制流程和检测方法，以满足电池企业的使用需求。在产能和原材料供应方面，电池企业对于电解液厂家提出采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领域需要进行纵向一体化布局，形成有机溶剂、添加剂、电解质完整的产业链，避免电解液原材料市场需求波动对电解液供应及价格波动造成影响。
因此，通过与电池企业的深度合作，电解液厂商可以借助电池企业技术、信息、设备优势，不断提升电解液的研发水平、品质水平，和电解液及原材料供应能力。
4、锂离子电池电解液行业现状
本行业与下游行业的发展密切相关，随着锂离子电池在新能源汽车和储能领域的推广，锂离子电池电解液的需求规模巨大。根据 GGII 统计数据，2016 年我国锂离子电池电解液出货量为 9.8 万吨，2022 年已大幅增长至 84.4 万吨，2016-2022 年年均复合增长率高达 43.17%。未来，受益于新能源汽车行业的高速发展、电化学储能市场的不断拓展以及 3C 产品种类的不断丰富，锂离子电池电解液市场出货量有望维持较高增速。
从应用领域来看，锂离子电池电解液的终端应用包括动力、消费、储能三大领域。根据 GGII 统计数据，随着新能源汽车行业的迅猛发展，动力类锂离子电池需求不断提升，已成为锂离子电池电解液主要应用领域，2022 年我国锂离子电池电解液三类应用领域中，动力类占比达 68%；伴随电化学储能技术的成熟与推广，储能电池需求稳步上升，2022 年我国锂离子电池电解液在储能类应用占比为 19%，受储能类电池市场的市场需求不断提升影响，锂离子电池电解液在储能类领域应用的占比有望增加；与此同时，5G 商用的落地以及智能穿戴设备的兴起带动消费者对3C 产品的需求，2022 年我国锂离子电池电解液在消费类应用占比为 13%。
未来，新能源汽车行业在“碳达峰、碳中和”战略推动下将高速发展，拉动对动力类锂离子电池的需求量；5G 技术的推广、各类可穿戴设备的兴起以及共享理念的普及将带动消费类锂离子电池销量；电化学储能装机量的不断提升将推动储能类锂离子电池出货量的增长，在动力类锂离子电池、消费类锂离子电池和储能类锂离子电池的市场需求共同带动下，锂离子电池电解液市场发展空间广阔。
5、锂离子电池电解液下游市场需求情况
锂离子电池电解液市场规模主要受下游动力类锂离子电池、消费类锂离子电池和储能类锂离子电池市场需求的影响。通过分析这三类锂离子电池的市场规模，可以分析出锂离子电池电解液的市场需求情况。
（1）动力类锂离子电池
新能源汽车是动力类电池最主要的应用市场。自 2010 年新能源汽车被列为我国七大战略性新兴产业之一起，在国家政策补贴的驱动下，我国新能源汽车在规模、技术、配套设施等方面实现了较长时间的快速发展。根据工业和信息化部数据，2016 年我国新能源汽车产销超过 50 万辆，实现了连续两年位居全球第一位。但是自 2017 年起，在新能源补贴退坡以及补贴政策从严执行的影响下，新能源汽车行业开始进入阵痛期。
近年来，为应对全球气候变化，世界各国陆续出台“碳中和”相关环保政策并逐步推出新能源汽车替代计划，进一步加速了新能源汽车行业发展。2020 年11 月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》，指明将不断优化新能源汽车产业的发展环境，计划 2025 年我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右。在补贴政策调整的长期引导下，新能源汽车在里程、安全、性能、成本等方面均取得了快速进步，全球消费者对新能源汽车的购买意愿显著提升。
2020 年上半年新能源汽车销量出现大幅下降，但随着特斯拉上海超级工厂新能源汽车量产以及比亚迪、蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车等国内新能源造车新势力的崛起，新能源汽车市场自下半年开始回暖，新能源汽车销量占比快速增长，市场渗透率大幅提高，并逐步实现政策驱动向市场驱动的转型。
根据中国汽车工业协会统计数据，2022 年我国新能源汽车销量达到 688.7 万辆，同比增长 95.60%，占我国汽车新车销售量的 25.6%；2023 年上半年，新能源汽车产销分别完成 378.8 万辆、374.7 万辆，同比分别增长 42.4%、44.1%，市场占有率达到 28.3%，渗透率已超过 20%，新能源汽车发展速度超出前述政策预期。
伴随新能源汽车销量的日益增长，动力类锂离子电池作为新能源汽车的核心部件，其市场需求量不断提升。根据 GGII 统计数据，2022 年我国动力类锂离子电池出货量为 480.0GWh，同比增长 112.4%，在新能源汽车销量大幅增长的背景下，GGII 预计 2025 年我国动力类锂离子电池出货量有望实现 1,300GWh，2022-2025 年年均复合增长率将达到 39.39%。在新能源汽车行业稳健发展的背景下，我国动力类锂离子电池以及锂离子电池电解液都具有良好的市场发展前景。此外，小动力电池市场规模受共享出行、节能减排等理念的推动不断扩大，由此带动动力类锂离子电池出货量进一步提升。
（2）储能类锂离子电池
电化学储能因其受地理条件影响较小，建设周期短，可灵活运用于电力系统各环节及其他各类场景中，近年来市场装机规模不断提升。同时，随着成本持续下降、商业化应用日益成熟，电化学储能技术优势愈发明显，逐渐成为储能新增装机的主流。根据中国能源研究会储能专委会（CNESA）发布的《储能产业研究白皮书 2023》，截至 2022 年底，全球已投运储能项目累计装机规模为 237.2GWh，其中，新型储能累计装机规模达 45.7GWh，占比为 19.3%。在各类电化学储能技术中，锂离子电池装机规模占储能的 18.2%。
为落实我国“碳达峰、碳中和”的重大战略决策，推动我国电化学储能市场的发展，2021 年 11 月，国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》提出了到2025 年，我国新型储能装机容量达 30GWh 以上的目标。近年来，我国电化学储能市场发展迅速，根据 GGII 统计数据，2022 年我国储能类锂离子电池出货量为130.0GWh，同比增长 170.8%。据 GGII 预测，2025 年我国储能类锂离子电池出货量有望实现 430.0GWh，储能类锂离子电池市场及其上游锂离子电池电解液市场具有高度成长性。
（3）消费类锂离子电池
消费类锂离子电池是锂离子电池电解液的第二大应用领域，目前消费类锂离子电池主要应用于 3C 产品，即计算机（Computer）、通讯（Communication）、消费电子（Consumer Electronics）这三类产品，其中发展较为成熟的产品包括智能手机、笔记本电脑和平板电脑。根据 IDC 和 Gartner 数据，近年来全球智能手机、笔记本电脑及平板电脑市场发展趋于饱和，但市场体量较大，2022 年全球智能手机出货量为 12.02 亿台，笔记本电脑出货量为 2.83 亿台，平板电脑出货量为1.63 亿台。
除传统的 3C 类产品外，伴随新一代信息技术的发展以及 5G 技术的普及与推广，消费类锂离子电池应用领域拓展至智能可穿戴设备、无人机等。根据 GGII统计数据，2022 年我国消费类锂离子电池出货量为 47.5GWh，同比下降 11.21%。在消费类锂离子电池应用场景不断拓宽、产品技术更新迭代加快的背景下，消费类锂离子电池市场将恢复稳定增长，GGII 预计 2020-2025 年我国消费类锂离子电池出货量年均复合增长率将达 10.13%，2025 年出货量实现 75.0GWh。
6、锂离子电池电解液行业发展趋势
（1）锂离子电池电解液行业发展趋势
①行业从产能竞赛到研发创新竞赛
得益于资本市场发展、政府扶持参与、生产制造业技术的提升、规模化生产能力提高等因素，我国电解液行业近几年飞速发展。目前电解液及其主要材料都基本实现了国产化，我国目前已成为锂离子电池电解液最大生产国和应用市场。根据《中国锂离子电池电解液行业发展白皮书（2023 年）》数据，2022 年度，中国企业锂离子电池电解液出货量为 89.1 万吨，占全球电解液出货量的 85.4%。但是未来随着电池技术的不断升级，行业对电解液技术的发展提出新的要求，核心技术能力将对电解液行业竞争发挥更为重要的作用。
②行业内企业将加强纵向一体化布局
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成本占比较高，原材料价格大幅波动会对锂离子电池电解液厂商盈利水平产生影响。近年来，锂离子电池电解液下游市场需求不断提升，然而锂离子电池电解液上游原材料出现因供给紧张带来价格波动较大的问题，影响了锂离子电池电解液厂商的供应出货能力。
针对此情形，锂离子电池电解液厂商需要逐步将产业布局延伸至上游核心原材料领域，通过配备锂盐、有机溶剂、添加剂等原材料生产装置，自主掌握原材料的供应并有效降低原材料成本，提高供应链稳定性及自身的盈利能力。
③行业集中度将不断提升
近年来，我国锂离子电池电解液行业产能扩张迅速，随着锂离子电池电解液行业内龙头企业产能的不断释放，技术落后以及生产缺乏规模效益的企业，其盈利空间不断被挤压，市场份额逐渐被挤占。2022 年度，我国前五大锂离子电池电解液企业出货量占比合计超过 50%。与此同时，锂离子电池电解液下游电池行业的集中度不断提升，下游头部电池厂商的电解液订单规模也随之提高。
如在动力电池领域，根据高工产业研究院（GGII）的统计，2022 年国内动力电池装机量约 260.94GWh，同比增长 86.41%。2022 年动力电池装机电量前十名企业装机总电量 247.64GWh，占整体装机电量的比例为 94.90%，其中前三家企业宁德时代、比亚迪和中创新航合计装机量达到 208.48GWh，占全部装机量的比例达到 79.90%。产品质量管控严格、研发技术能力强、生产规模较大、原材料供应稳定的锂离子电池电解液企业更易获得下游头部企业的批量采购订单，与下游客户进行战略绑定。
未来，在成本控制、规模效益、研发技术等方面表现优秀的企业竞争能力将不断增强，锂离子电池电解液行业集中度有望不断提升。
（2）锂离子电池电解液技术发展趋势
新的电池材料体系、电池设计及应用场景的变化，使得电解液的技术也随之升级，主要表现：
①高能量密度电池电解液
随着动力电池的日渐普及，高性价比能量密度高的电池是目前动力锂离子电池主要研究方向。随着高镍三元、磷酸锰铁锂、高电压镍锰酸锂、富锂锰基等新型正极材料以及纯硅或者硅碳复合负极材料的不断涌现，只有深入研究这些材料与电解液的作用机理和失效机制，开发出适配其性能的添加剂和电解液，才能加速高性价比能量密度高的动力电池技术产业化。
②高功率型电解液
目前商品化的锂离子电池实现高倍率持续放电还存在一定的困难，主要原因是电池界面内阻较大并导致内部发热严重。因此，开发具有低阻抗的成膜添加剂及电解液方案是解决电池快充的关键。
③半固态和固态电解液
当前使用的液态电解液的平均闪点在 20℃左右，当电池过充、过放、短路，或受到外界的针刺、挤压，或外界温度过高时，都可能引发电解液的燃烧并导致安全事故。因此，半固态和固态电解质是未来电解液行业研究的一个重要方向。
④钠离子电池电解液
钠离子的离子半径比锂离子大，因此钠离子电池的负极一般采用层间距较大的硬碳。相较于石墨负极，硬碳材料的首次充电的不可逆容量较大，因此钠离子电池的首次效率较低，影响了钠离子电池的能量密度。开发新型钠离子型电解质可以有效弥补钠离子电池的首次效率，提升电池的循环性能。
此外，与锂离子电池类似，钠离子电池在化成阶段，电解液中的有效成分会参与负极 SEI 的形成且该 SEI 中含有较多有机或无机钠盐，相对于锂盐，钠盐在有机溶剂中的溶剂度偏大，因此钠离子电池的 SEI 不稳定，随着循环次数的增加，SEI 中的成分逐渐发生溶解，造成电池产气及循环寿命下降。因此如何开发更加有效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。
