中国化学与物理电源行业协会：中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书（2022）（25页）.pdf

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1、中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书（2022）目录1.锂电池添加剂发展概况01 1.1.定义及分类04 1.2.行业发展背景05 1.3.行业现状洞察07 1.4.行业产能分析2.锂电池添加剂产业链概况08 2.1.产业链图谱09 2.2.上游09 2.3.下游3.锂电池添加剂成本分析11 3.1.成本测算表12 3.2.典型企业成本分析4.锂电池添加剂细分产品解读13 4.1.环状碳酸17 4.2.有机酯酸17 4.3.磺酸酯18 4.4.新型锂盐5.锂电池添加剂行业发展趋势判断205.1.技术方向21 5.2.供需预测1.锂电池添加剂发展概况 1.1.定义与分类1.1.1.定义锂电池电解液

2、主要由电解质、有机溶剂和添加剂组成，其中，添加剂能够定向改善电解液、锂电池的各项性能，占电解液质量的2-5%，占电解液成本的10-25%。虽然占比不大，但由于不同种类的添加剂性能不同，在电解液的差异化竞争中发挥着重大作用。正极负极充电charge放电discharge隔膜电解液图1 锂离子电池工作原理图2 电解液成分&成本构成中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书锂盐12%溶剂85%添加剂3%电解液成分构成（%）锂盐50%溶剂30%添加剂20%电解液成本构成（%）1数据说明：本报告所涉及2022年及往后年份数据依据上市公司公开数据、调研、分析预测整理而成。1.锂电池添加剂发展概况1.1.2.分类类

3、别常见添加剂作用成膜添加剂初次充放电时在负极表面形成界面膜（SEI 膜），有效抑制电解液与石墨发生反应高压添加剂形成阻抗小、厚度薄的阴极界面膜，阻止电解液中溶剂氧化，提高高电压阴极材料的循环稳定性导电添加剂颗粒状：导电碳黑、导电石墨纤维状：纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯提高电解液导电能力，从而提升电池的充放电性能阻燃添加剂降低电池放热和自热率，避免电池过热燃烧或爆炸过充保护添加剂电聚合添加剂：联苯、环己基苯氧化还原电对添加剂：金属茂化合物、噻蒽化合物、二甲氧基苯在正常充电时不参与反应，过充时在正极被氧化，再扩散到负极被还原高低温性能改良添加剂减少电池膨胀问题、提高电池高低温性能除酸除水添加剂抑制

4、/清除HF和水，减少容量衰减，提高电池寿命多功能添加剂表1 电解液添加剂类别硫酸乙烯酯DTD碳酸亚乙烯酯VC甲烷二磺酸亚甲酯MMDS氟代碳酸乙烯酯FEC三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP磷酸三甲酯TMP三氟代甲基碳酸乙烯酯CF3-EC二氟二草酸磷酸锂LiDODFP乙氧基(五氟)环三磷腈TFPN1,3-丙磺酸内酯PS对甲苯磺酰异氰酸酯PTSI二甲基二甲氧基硅烷DODSin,n二甲基甲酰胺DMF二草酸硼酸锂LiBOB碳酸亚乙烯酯VC氟代碳酸乙烯酯FEC二氟草酸硼酸锂LiDFOB二氟磷酸锂LiDFP2中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书1.锂电池添加剂发展概况 市场上成膜添加剂使用广泛、种类繁多，但在使用

5、范围上略有差异。磷酸铁锂电池基本上都是用VC，FEC通常应用在一些高压数码电池上；三元锂电池由于镍活性强，用VC和FEC这类保护负极的添加剂使用的更少。高镍三元体系电解液中VC含量一般在1%以下甚至不添加。1.1.3.使用范围添加剂类型使用范围用量解决问题VC磷酸铁锂电池、三元锂电池2%-7%保护负极FEC高压3C电池、三元锂电池5%-9%保护负极1,3-PS钴酸锂电池、三元锂电池0.5%-5%保护负极MMDS锰酸锂电池、钴酸锂电池0.5%-1%保护正极DTD三元锂电池0.5%-3%保护正/负极LiBOB锰酸锂电池、镍锰钴酸锂电池、三元锂电池0.5%-3%保护正极TMSP三元锂电池1%-3%保

6、护正极LiFSI三元锂电池1%-2%保护正极LiFSI高镍三元锂电池5%-7%保护正极表2 主流电解液添加剂使用范围3中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书1.锂电池添加剂发展概况 1.2.行业发展背景常见溶剂/锂盐电化学性质影响改善方式碳酸乙烯酯EC碳酸丙稀酯PC粘度大、分子间作用力大电池低温性差高低温性能改良添加剂碳酸甲乙酯EMC碳酸二甲酯DMC粘度小、介电常数低无法在电极表面形成稳定的SEI膜成膜添加剂六氟磷酸锂LiPF6热稳定性差、易水解产生HF和PF5电池容量衰减，续航能力差除酸除水添加剂表3 不同电解液溶剂/锂盐配方对添加剂需求 单一溶剂/锂盐无法达到高性能电解液需求。通常会通过多种溶

7、剂、添加剂混合的方法来改善电池性能。4中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书1.锂电池添加剂发展概况 1.3.行业现状洞察1.3.1.市场规模由于电池厂对电池和电解液需求不同，电解液添加剂的种类和用量都有较大区别。2018年国内常规的电解液添加剂出货量约达0.87万吨，2022年预计增长至6.8万吨。0.9 1.2 1.8 3.5 6.8 01234567820182019202020212022E图4 2018-2022年国内电解液添加剂出货量（万吨）17.9823.2624.5148.4264.80 01020304050607020182019202020212022E图3 2018-202

8、2年国内电解液出货量（万吨）近些年全球对新能源产业的日益重视带动新能源汽车消费量逐步提高，外加电网储能领域的投资项目，锂电池需求大增。电解液作为锂电池不可或缺的部分，是添加剂的下游市场。随着电解液企业加快在电解液赛道的布局，2022年国内电解液出货量预计增长至64.8万吨，对添加剂的大量需求提供有力支撑。数据说明：不包含LiFSI5中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书1.锂电池添加剂发展概况 1.3.行业现状洞察1.3.2.竞争格局43%15%12%6%4%20%山东亘元华盛锂电永太科技新宙邦苏州华一其他35%23%17%7%6%6%6%山东亘元华盛锂电永太科技新宙邦天赐材料苏州华一其他目前常用

9、的电解液添加剂主要有碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烷磺酸内酯（PS）等。其中，碳酸亚乙烯酯（VC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）最为常见，合计占电解液添加剂市场的份额的65%。VCFEC41%24%15%20%VCFEC1,3-PS其他图5 电解液添加剂产品市场占比图5 2022电解液添加剂企业竞争格局6中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书1.锂电池添加剂发展概况 1.4.行业产能分析1.4.1.产能规划1.9 3.6 9.8 14.1 17.1 19.3 21.3 1.2 1.7 4.6 7.7 8.5 9.7 10.6 0510152025303520212022202320

10、24202520262027图7 2021-2027年VC/FEC产能规划（万吨）VCFEC1.5 2.0 2.0 2.5 3.4 福祥药业泰和科技天赐材料永太科技山东亘元VC0.81112.1新宙邦多氟多苏州华一九江华雄山东亘元FEC图8 企业未来产能扩张速度TOP5（万吨）数据说明：扩产规模=2027年预计产能-2021年产能7中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书2.锂电池添加剂产业链概况 2.1.产业链图谱8中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书2.锂电池添加剂产业链概况 2.2.上游 2.3.下游电解液添加剂上游是基础化工原材料企业，主要有石大胜华、奥克化学、海科新源等企业，涵盖添加剂原材料

11、种类有氯化亚砜、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟化钾等产品。电解液添加剂下游为电解液行业，终端消费市场主要在动力、储能和3C消费电池领域。消费市场的扩大带动锂电池电解液需求的增长，也对电解液添加剂性能提出多样化需求。比如，2019年特斯拉为干电极技术收购Maxwell以期提高电动车续航能力，最后导致对添加剂的成膜功能提出更高要求。氯化亚砜凯盛新材（28%）金禾实业（15%）世龙实业（9%）和合化工（9%）理文化工（7%）碳酸乙烯酯石大胜华（40%）海科新源（25%）奥克化学（8%）中科宏业（5%）辽宁港隆（4%）碳酸二甲酯华鲁恒升（24%）浙江石化（16%）石大胜华（10%）红四方（8%）金泰化工（

12、7%）三乙胺建业股份（35%）新化股份（25%）山东昆达（25%）德田化工（6%）9中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书2022电解液企业（预测）2022电池企业（预测）1.天赐材料13.6%12%12%9%36.4%2.新宙邦3.瑞泰新材4.法恩莱特5.昆仑材料5.SK ON4.松下3.比亚迪2.LG1.CATL7.8%11.1%13.2%15.5%29.2%2.锂电池添加剂产业链概况供应方采购方货物采购量（吨）交付时间山东亘元CATLVC-2022-2026比亚迪VC-2023-2026中创新航VC-2022-2026永太科技CATLVC200/月2021.7.31-2026.12.31LI

13、FSI35502021.7.31-2022.12.3180%产能2023.1.1-2026.12.31华盛锂电CATLVC400/1120/33602021/2022/2023-2025比亚迪VC240/800/31202021/2022/2023-2025FEC40/160/6002021/2022/2023-2025天赐材料FEC200/660/9602021/2022/2023-2024苏州华一天赐材料VC/FEC-2021.9-2024.12杉杉股份VC/FEC-2021.7-2024.8比亚迪VC-2021.9-2025.12洛阳大生VC/FEC-2021.12-2024.12表3

14、长期战略合作协议10中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书3.锂电池添加剂成本分析 3.1.成本测算表VC材料成本测算表项目单耗t/a单价（万元）202020212022碳酸乙烯酯2.80.660.800.67三乙胺2.30.760.830.87碳酸二甲酯0.80.740.750.67材料成本4.2 4.8 4.4 FEC材料成本测算表项目单耗t/a单价（万元）202020212022氯代碳酸乙烯酯1.821.02.432.17氟化钾1.01.01.181.29材料成本2.8 5.6 5.2 LiFSI材料成本测算表（氯磺酸法）项目单耗t/a单价（万元）202020212022氯化亚砜1.35 0

15、.190.280.34氯磺酸0.64 0.781.050.09氨基磺酸0.65 0.240.430.50氟化氢0.22 0.570.760.82二氯甲烷0.08 0.230.390.43碳酸二甲酯0.07 0.740.750.67碳酸锂0.22 4.126.445.3材料成本2.07.411.1数据说明：单耗会随着工艺改进而不断下降，数据为最新更新数据，非当年单耗数据。1.LiFSI制备主流工艺是氯磺酸法，相较于硫酰氟法，采用氯化亚砜为原料成本更具优势，平均成本少3万元左右。2.从2020-2022年的成本结构来看，主要差异的原因来自于碳酸锂（氯化锂）的价格飙升对双氟的成本造成较大压力。3.L

16、iFSI的污染物处理费高达每吨1万元。11中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书3.锂电池添加剂成本分析 3.2.典型企业成本分析6.96.06.56.65.96.00%10%20%30%40%50%60%70%80%5.25.45.65.86.06.26.46.66.87.07.2201920202021华盛锂电产品单位成本&毛利率（万元）VCFECVC毛利率FEC毛利率8.9 7.6 11.7 7.9 6.1 7.6-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%02468101214201920202021苏州华一产品单位成本&毛利率（万元）VCFECVC毛利率FEC毛利率整体成本分

17、析：2019-2020年，由于公司产销规模、扩大生产工艺的提升以及原材料销售价格的下降，公司人工费用、制造费用和平均采购成本均有下降。2021年，需求端随着新能源汽车市场需求快速增长，锂电池相关产品呈现了供不应求的状态，VC和FEC市场持续景气，产品均价上涨，平滑了供应端原材料价格的涨幅。成本对比分析：苏州华一毛利率低于华盛锂电，主要因为苏州华一主要原材料 CEC 全部基于外部采购，未形成从原料至电子级产品的全流程生产线。12中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读 4.1.环状碳酸4.1.1.碳酸亚乙烯酯VC属性数值化学式C3H2O3外观无色透明液体密度1.36g/cm

18、3熔点19-22沸点162长 循 环VC含量：4-6%高 倍 率VC含量：1-2%高温下电化学性能较差。对电池性能要求不同，VC的添加分量也有不同。由于VC过量会导致电解液电导率下降，内部阻抗增大，所以对于低倍率长循环性能VC含量高于对高倍率性能的含量。碳酸亚乙烯酯（简称VC）是目前使用最普遍的有机成膜添加剂之一，在较低电压和温度下,少量VC添加剂几乎对所有电池的性能都有一定程度改善。简 介功 能成膜添加剂。在电解液中加入VC可以在碳负极材 料 表 面 形 成 一 层 固 体 电 解 质 界 面 膜（S E I膜），有效阻碍溶剂分子穿透，允许锂离子的自由迁移，从而提高了电池的充放电效率、延长电

19、池的循环寿命。缺 点VC和 1,3-PS搭配使用。解 决 方 法13中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读 4.1.环状碳酸4.1.1.碳酸亚乙烯酯VCVC的生产通常以碳酸乙烯酯EC为原料，通入氯气得到氯代碳酸乙烯酯CEC，加入缚酸剂三乙胺脱除CEC中的氯化氢。生产工艺流程图工业级半成品电子级成品数据说明：华盛锂电招股说明书14中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读 4.1.环状碳酸4.1.2.FEC属性数值化学式C3H3FO3外观无色透明液体密度1.454 g/ml熔点18沸点249FEC在负极还原性较强,易引起副反应。FEC分解产生VC和HF

20、，而过量的FEC在高温下产生的酸性物质增加,导致锂电过渡金属的溶解并在负极表面沉积,产生自放电,引发更多的副反应。氟代碳酸乙烯酯（简称FEC）是目前使用最普遍的有机成膜添加剂之一，有效降低低温内阻，不仅能形成并优化 SEI 膜，而且能提升电池的低温性能。简 介功 能成膜添加剂。在电解液中添加FEC能够在负极表面生成一层SEI膜，改善含Si负极的循环稳定性；相比 VC,形成的SEI 膜阻抗低。缺 点 1在FEC电解液中加入PES或者LiPO2F2等添加剂。解 决 方 法含FEC电解液在高电压高温中大量产气，导致电池的循环寿命衰减。缺 点 215中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细

21、分产品解读 4.1.环状碳酸4.1.2.FECFEC的生产通常以碳酸乙烯酯EC为原料，通入氯气得到氯代碳酸乙烯酯，再通过氟化钾转化制得。最后精馏提纯。VC与FEC生产工艺较为类似，且FEC生产过程中会同时生成少量VC。生产工艺流程图工业级半成品电子级成品数据说明：华盛锂电招股说明书16中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读 4.2.有机酯酸4.2.1.DTD 4.3.磺酸酯4.3.1.PS功能：成膜添加剂1,3-丙烷磺内酯（PS）在硅氧化物电极下形成SEI膜，提高电池的循环寿命和保持良好的储能稳定性。缺点：对EC基电解液改善作用差在EC基电解液中，电解液还原产生的醇锂最

22、终会导致SEI膜阻抗增大,PS 对抑制这类物质的效果较差。解决方法：在PS结构基础上升级为PES3%的PES对电化学性能改善水平优于6%PS。功能：成膜添加剂、高低温性能改良添加剂DTD在石墨负极形成SEI膜，降低阻抗，提升石墨负极稳定性；改善电池高温循环、高压储存和低温性能；减少电池膨胀、容量衰减。缺点：工艺不成熟、生产成本高硫酸乙烯酯（DTD）是一种新型添加剂，特斯拉等头部电池厂已经能将添加进电池中，但由于工艺尚未成熟，生产成本也较高，添加剂厂商多数还在中试、小规模投产状态。并由于产量较少，预计制造成本高。17中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读 4.4.新型锂盐

23、4.4.1.LiFSI性质LiFSILiPF6基础性质分解温度200C80C水解性不易水解易水解腐蚀速率低高热稳定性好差电导率高较高电池性能循环寿命长短高低温性好差生产工艺合成工艺复杂较简单生产成本高较低破坏正极中的铝箔。铝箔表面的氧化铝保护膜被破坏，深层的铝不断被暴露继续与LiFSI 反应、腐蚀，降低电池的使用寿命。双氟磺酰亚胺（LiFSI）是一种新型有机锂盐，在电解液主流配方中 LiFSI 的添加比例在2%-10%。作为锂盐相比LiPF6具有更好的热稳定性、导电性以及抗水解性。但目前行业尚处于产业化初期，工艺水平较低以及规模较小，成本相对高昂，所以多半还是作为添加剂使用。定 义功 能提升电

24、池的充放电次数，使得高镍、高电压正极材料保持稳定，从而延长电池寿命。缺 点在LIFSI电解液中加入LIODFB、LIBF4、LiPF6等添加剂。解 决 方 法18中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书4.锂电池添加剂细分产品解读氯磺酸氯化亚砜氨基磺酸氯磺酰异氰酸酯双氯磺酰亚胺(HClSI)双氟磺酰亚胺(HFSI)氟化试剂（氟化盐等）双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)锂化试剂（氢氧化锂、碳酸锂等）过量硫酰氟气体自酯类溶剂/醚类溶剂双氟磺酰亚胺锂溶液氟化锂固体双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)溶析剂（二氯甲烷、甲苯等）合成工艺氯磺酸法（国内主流）硫酰氟法氯化锂19中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书5.锂电池添加剂

25、行业发展趋势判断 5.1.技术方向为应对下游电池厂、汽车厂等日益多样化、精细化需求，电解液定制化配方越来越多。单一VC添加剂难以满足需求变化，从只需添加1-2种到一份电解液添加了5-7类不同的添加剂成分，大大改善了电池的各项化学性能。同时多功能复合型添加剂也是各大企业研究的重点。20中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书5.锂电池添加剂行业发展趋势判断010203040506070802019202020212022H12022H2图10 2018-2022年主流添加剂价格走势（万元/吨）VCFECDTDLiBOBLiFSI 5.2 供需预测5.2.1 主流添加剂价格下降，有望推动用量提升电解液成

26、本是影响添加剂用量的关键因素。以VC为例，随着生产工艺优化、生产规模扩大后，VC价格从去年年底供需紧张的40-50万元/吨高价下降至11-12万元/吨，对比FEC价格出现小幅倒挂，今年下半年预计保持微弱下降。根据现阶段VC的生产成本，该价格在未来2-3年将会维持在10万元以下的水平。价格下跌进而有利于推动需求用量增长，原先只添加2%左右的比例可以提升至5-7%。此外，原先电解液中很少添加阻燃添加剂，一方面是因为普通的阻燃添加剂往往会降低锂离子电池的电化学性能。而品质更好的添加剂使用成本过高，对于电解液生产厂来说更愿意通过其他方式来降低电解液的可燃性。但随着技术和工艺流程的改进，阻燃添加剂商业化

27、使用进程也会加快，从而提升锂电池的安全性。21中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书5.锂电池添加剂行业发展趋势判断供应规模：根据各大添加剂厂商的新增/扩产计划，到2024-2025年市场放量速度加快。市场规模：2021年国内电解液添加剂（VC/FEC）的市场规模达57.4亿元，2026年预计增长至161亿元。57.4 66.0 82.4 103.1 128.8 161.0 02040608010012014016018020212022E2023E2024E2025E2026E图6 2021-2026年国内电解液添加剂（VC/FEC）市场规模预测（亿元）2.3 3.3 6.9 8.7 10.7

28、15.22.7 4.3 8.6 12.0 14.1 16.0 20212022E2023E2024E2025E2026E图11 2021-2026年国内电解液添加剂（VC/FEC）供需平衡表（万吨）22中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书5.锂电池添加剂行业发展趋势判断基于下游新能源汽车对高续航性能提出更高的要求推动了锂电高镍化进程，2018-2022年我国高镍占三元电池比重逐年增长，2022年预计占比约44%。由于过量镍会导致电池的热稳定性变差，而LiFSI能够大大改善高镍电池的化学性能，因此LiFSI的需求随之上涨。此外，随着工艺逐渐成熟、产能扩张，成本降低推动用量提高。比如特斯拉4680电

29、池采用NCM811作为正极材料，LiFSI的添加比约5%，未来可以做的更高达到7%以上。15.04 19.62 21.00 39.81 60.30 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%01020304050607020182019202020212022E图13 国内三元材料出货量（万吨）&高镍占比变化预测0.6 1.7 3.4 6.6 12.4 18.5 0.7 1.8 3.7 8.6 19.7 22.7 051015202520212022E2023E2024E2025E2026E图14 2021-2026年LiFSI国内供需平衡表预测（万吨）需求供给预计2026年LiFSI作为添加剂使用比例降至10%，作为电解质对六氟 的 替 代 率 达50%，LiFSI 需求总量预计增长至18.5万吨。5.2 供需预测5.2.2 锂电高镍化加速，LiFSI从添加剂角色转型在即23中国锂电池添加剂行业发展研究白皮书数据说明：本报告所涉及2022年及往后年份数据依据上市公司公开数据、调研、分析预测整理而成。