电解质作为电池内锂离子传输的介质,必须具备高离子导电性、低电子导电性,以及强大的化学与热稳定性。典型的锂电池电解液由三大核心材料构成:溶质、溶剂与功能性添加剂,三者合计约佔电解液总成本的90.0%。其中,以六氟磷酸锂(LiPF6)为代表的溶质成本佔比最高,通常佔电解液总成本的40%至50%,其次为溶剂成本,约佔30%至40%,而添加剂成本则佔10%至20%。
溶质:在充放电过程中为正负极之间的锂离子传输提供支持,保障导电性和电化学性能。六氟磷酸锂作为锂电池电解液的主要溶质,对实现稳定高效的离子传输至关重要。新型溶质双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)因其卓越的热稳定性、高离子导电性及宽电化学窗口,正日益被应用于电解液配方中,可在高压运行、快充场景及宽温度范围内显著提升电池性能。全球范围内,按体积计算,双氟磺酰亚胺锂在电解液中的佔比由2020年的0.4%增加至2024年的1.7%,预计到2030年将达到4.1%。
溶剂:作为锂离子的传输介质,主要包括DMC、DEC及EMC。
添加剂:虽用量有限,但对提升电解液稳定性和电池性能至关重要,也是电解液及材料厂商的核心差异化因素。常见添加剂包括VC、DTD及FEC。
锂电池电解液的重要性
电解液对锂离子电池的整体性能、效率和安全性至关重要。业界正朝向定制化趋势发展,配方针对特定应用场景与电池技术进行定制化调整愈发普及。其配方直接影响数项关键参数:
能量密度:在高压条件下表现出卓越稳定性、更高离子导电性及更低密度的电解质,能够在充放电循环中最大限度地发挥电池的设计容量。高性能电解质可有效降低极化现象及内阻,从而提升能量利用效率。该等优势在高倍率或高压运行条件下尤为显著。
循环寿命:其在高压及高温下的稳定性,成膜能力及界面相容性,直接决定了电池的长期可靠性。强成膜性可减少活性锂及电解液的消耗,从而减缓容量衰减。
安全性: 优质电解液具备卓越的热稳定性、低可燃性及优异的界面兼容性,能有效抑制热失控现象并减缓温度上升速率,从而显著提升锂离子电池的内在安全性能。
充放电倍率(C-rate):要达到高倍率性能,电解质需具备高锂离子迁移率、低界面阻抗及优异的热稳定性,方能确保在快速充放电条件下实现快速离子传输和稳定界面反应。
温度适应性:优质电解质具备低温条件下的高流动性与高温条件下的强化学稳定性,确保在宽温度范围内实现高效锂离子传输与界面稳定性。该等特性可提升锂离子电池在极端温度条件下的表现与可靠性。
锂离子电池电解液行业出货量
作为锂离子电池四大核心组件之一,电解液市场亦呈现快速增长态势。全球锂电池电解液出货量由2020年的302.9千吨增加至2024年的1,406.9千吨,年複合增长率达46.8%。中国作为全球最大锂电池电解液生产国,出货量居世界首位。中国锂电池电解液出货量从2020年的244.0千吨增至2024年的1,292.7千吨,年複合增长率达51.7%。
电解液市场将持续快速增长,其驱动力来自绿色交通、储能及消费电子产品需求的增长,以及高性能电解液技术的进步。预计到2030年,全球锂电池电解液出货量将达到4,930.5千吨,其中中国锂电池电解液出货量将达到4,249.2千吨,年複合增长率分别为23.2%及21.9%。
海外市场的快速扩张主要得益于锂离子电池龙头企业积极实施国际化战略,加快在欧美等地区的产能佈局。此外,固态电池行业蓬勃的发展正推动著固态电解质的需求。全球固态电解质市场规模预计将由2030年的约人民币100亿元增加至2040年的约人民币1,160亿元,期间年複合增长率为27.5%。预计到2050年将进一步达到人民币3,340亿元,年複合增长率为11.1%。
未来趋势
向高性能和定制化方向发展:锂离子电池产业的扩张与升级构成电解液市场成长的主要驱动力。随著锂离子电池应用多元化及材料系统演进,电解液需求正呈现日益差异化的趋势。先进溶质与添加剂的突破性进展,显著提升了电池的能量密度、循环寿命、安全性、快充能力和宽温区适应性。电解液产品正从标准化配方转型为场景定制化、系统集成化与性能定制化的解决方案,定制化成为产业关键趋势。
中国企业加快海外产能佈局:随著全球锂离子电池产业链加速国际化佈局,生产和供应链本土化需求日益增强,尤其在欧洲、北美及东南亚地区大规模扩产背景下,锂离子电池及其电解液等关键材料的本土化供应需求持续增长。依託先进的配方技术及制造能力,中国锂离子电池产业链正加速海外佈局。
行业集中度提升:受技术壁垒不断提高、客户认证週期延长以及海外本土化要求日益增长的驱动,行业集中度正稳步提升。具备先进配方开发能力、强大客户黏性及全球交付能力的企业,有望持续扩大市场份额。六氟磷酸锂(LiPF6)与双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)作为锂电池电解液的两大核心材料,对电解液性能发挥著至关重要的作用,并均在锂电池电解液行业的快速发展中受益。