一、電解液組成簡介
電解液是以混合溶劑為主體的有機電解液。為了使主要電解質成分的鋰鹽溶解,必須具有高電容率,并且具有與鋰離子相容性良好的溶劑,即不阻礙離子移動的低粘度的有機溶液為宜, 而且在鋰離子蓄電池的工作溫度范圍內,必須呈液體狀態(tài),凝固點低,沸點高。電解液對于活性物質具有化學穩(wěn)定性,必須良好適應充放電反應過程中發(fā)生的劇烈的氧化還原氣氛。又由于使用單一溶劑很難滿足上述嚴酷條件,因此電解液一般混合不同性質的幾種溶劑使用。
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表1電解液材料組成
?溶劑????? 碳酸乙烯酯(EC),甲酯, 1,4—丁丙酯(GBL),
碳酸丙烯酯(PC),碳酸二烯酯(DEC)
溶質???????? LiPF6? ?LiBF4 ?LiAsF6 ?LiClO4 ?LiCF3SO3
添加劑???? 阻燃添加劑,導電添加劑,成膜添加劑,
耐過充過放添加劑,耐高低溫添加劑
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目前國內主要鋰電池電解液生產企業(yè)產品鋰鹽溶質均以LiPF6原料為主, 有機溶劑在EC、DMC、EMC和DEC中有不同的組合。由于鋰電池種類及性能的差異,對電解液的要求不盡相同,因此鋰電池電解液行業(yè)屬于定制化生產。與其它鋰電池材料不同,電解液生產具有多批次小批量的特點,對企業(yè)生產管理水平和銷售、技術服務能力要求較高。電解液的核心是配方技術,并且需要與下游客戶協(xié)同開發(fā),因而形成較為穩(wěn)定的合作關系。因此,質量領先,渠道成熟的公司將具有一定的先發(fā)優(yōu)勢。
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主要原料組成 |
市場價格參考(元/噸) |
成本結構 |
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鋰鹽溶質 |
LiPF6[六氟磷酸鋰] |
155,000~350,000 |
40~50% |
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有機溶劑 |
碳酸乙烯酯(EC)(99%) 碳酸二烯酯(DEC)(99%) 碳酸二甲酯(DMC) |
12,000 13,000 |
20~25% |
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添加劑 |
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140,000~160,000 |
5~10% |
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其他 |
人工、電、水等 |
據區(qū)域差異而定 |
8~15% |
二、國內電解液供應狀況
國產電解液是從 2002 年進入市場逐步取代進口產品的,通過不斷改進和提高,產品質量已達到國際先進水平。目前國內電池生產商電解液配套已基本實現國產化,只有少部分使用進口電解液。
國內生產電解液的主要單位有江蘇國泰旗下國泰榮華、天津金牛、東莞杉杉、汕頭金光、珠海賽緯電子、廣州天賜、北京創(chuàng)亞化工公司等 10 余家。年生產能力都在千噸級以上,涉及高、中、低端各個市場,可滿足我國鋰離子電池生產的需要,并有部分出口。其中國泰榮華、珠海賽緯電子定位高端市場,其他企業(yè)只能做中低端市場。
表 國內電解液主要生產企業(yè)
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企業(yè)名稱 |
年產能/噸 |
市場占有率 |
備注 |
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張家港國泰華榮 |
5000 |
40% |
江蘇國泰下屬子公司,主要面對中高端客戶 |
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東莞杉杉 |
3500 |
15% |
杉杉股份于2005年投資,主要面向中端客戶 |
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珠海賽緯電子 |
1500 |
10% |
主要面向高端客戶 |
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天津金牛 |
3000 |
15% |
價格相對便宜主要面對中低端 |
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福祿(蘇州) |
3500 |
5% |
外資企業(yè),主要面對高端客戶 |
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新宙邦 |
2000 |
5% |
日資企業(yè),02年成立。 |
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廣州天賜 |
2000 |
10% |
主要面對中端客戶 |
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北京化學試劑研究所 |
2000 |
10% |
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北京創(chuàng)亞恒業(yè) |
1500 |
2-3% |
成立于2004年,除了生產電解液,還年產負極材料1500噸 |
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上海圖爾實業(yè) |
500 |
1% |
采用中國科學院物理研究所專有技術 |
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合計 |
24500 |
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? |
以上合計,現有產能24500噸,包含企業(yè)擴建或新進遠景產能30000噸。華榮、珠海賽緯電子定位高端市場,其他企業(yè)只能做中低端市場。
目前全球鋰電池電解液市場供求基本平衡,主要是靠存量鋰電池市場,未來市場增量要看動力鋰電池市場,特別是電動汽車一旦興起,將帶來電解液的爆發(fā)性增長。業(yè)內人士認為,如果汽車用的動力鋰電池能夠飛速發(fā)展,電解液在3-5年后依然是朝陽產業(yè)。
三、關鍵原材料——六氟磷酸鋰
電解液的主要原材料為六氟磷酸鋰,占電解液成本的50%左右,目前售價為40萬元/噸,毛利率高達75%。六氟磷酸鋰由五氯化磷和溶解在無水氟化氫中的氟化鋰反應結晶而成。六氟磷酸鋰主要原材料為五氯化磷、高純氟化鋰及無水氫氟酸,原材料成本約5萬元/噸,生產成本約為10 萬元/噸。六氟磷酸鋰合成難度較高,整個生產過程涉及高溫、低溫、真空、高壓、腐蝕性強、易燃易爆和劇毒化學品,對設備和人員要求高、工藝難度極大。六氟磷酸鋰要求純度高、游離酸與水分低,但由于本身極易吸潮分解,因此生產難度大,對原料及設備要求苛刻,屬典型的高科技、高危生產環(huán)境、高難生產的“三高”技術產品。實驗室到工業(yè)化生產的過程可能會很長。森田化工在張家港的建設年產300 噸六氟磷酸鋰的工廠,照搬日本工廠的成熟設備和工藝,仍然歷時3 年才穩(wěn)定達產,可見工藝難度之高。
四、六氟磷酸鋰生產現狀
1、國內
受益于電動汽車推廣,六氟磷酸鋰有望呈現爆發(fā)式增長。以電動汽車為主的新能源汽車已經得到世界主要國家的政策支持。美國、歐盟和日本都已經制定了新能源汽車發(fā)展規(guī)劃;我國發(fā)布的《汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃》中也提出了未來幾年內我國新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略。按照每輛電動車需用40kg電解液、每噸電解質可生產10噸電解液計算,100萬輛電動車需要4000噸的六氟磷酸鋰,這意味著100萬輛電動車就將促使六氟磷酸鋰的需求量翻一番(2009年,全球的六氟磷酸鋰需求量在4000噸左右)。
(1)江蘇國泰(002091)六氟磷酸鋰項目預計2009年底進行中試設備的調試。如果中試成功,將審慎地實施300噸/年六氟磷酸鋰項目。目前尚未完成中試。
(2)多氟多 六氟磷酸鋰進展順利。近期公司已經完成了20噸六氟磷酸鋰的中試,產品質量和森田等日資企業(yè)接近。目前公司超募資金200噸六氟磷酸鋰項目的設備安裝以及調試已進入尾聲,預計將于今年年底投產,并從明年起開始貢獻利潤。未來公司將乘勝追擊,繼續(xù)擴大六氟磷酸鋰產能,2011~2013年產能將分別擴大至500噸、1000噸和2000噸。
(3)目前實際走在國內前列的應該是天津化工研究設計院。其自主知識產權建設的六氟磷酸鋰及電解液生產裝置是原國家計委立項的“年產80噸鋰離子電池用六氟磷酸鋰高新技術產業(yè)化示范工程項目”,已經在天津北辰科技工業(yè)園區(qū)開始建設和投產。其與河北邢臺礦業(yè)(集團)有限責任公司共同出資組建的金牛電源,是集研發(fā)、生產、經營、服務于一體的高新技術企業(yè)。其產品被科技部等六部委評定為“國家重點新產品”,09年3月通過了索尼公司的“質量體系和環(huán)境體系認證”,成為索尼公司電解液供應商。
2、國際
全球六氟磷酸鋰供給呈現寡頭壟斷格局。目前,全球六氟磷酸鋰產能在4000噸/年左右。其中,日本三家廠商(森田化工、關東電化和SUTERAKEMIFA)是世界主要的六氟磷酸鋰供應商,其產能在3430噸/年,占全球產能的85%左右;臺塑和韓國尉山產能分別為200噸/年和100噸/年,韓國有少量的六氟磷酸鋰供給三星電子;我國天津金牛目前的產能只有250噸/年,主要自給做電解液出售,而不對外出售。德國和美國六氟磷酸鋰質量不能滿足鋰電池生產要求,沒有實現工業(yè)化生產。做為全球鋰電池電解液最大的供應國,我國所需的六氟磷酸鋰電解質基本都從日本采購(天津金牛六氟磷酸鋰自用,不對外出售)。
表:全球六氟磷酸鋰廠商及其產能統(tǒng)計(09年11月)
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廠商 |
現有產能(噸/年) |
備注 |
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森田化學 |
1680 |
全球最大的六氟磷酸鋰供應商。公司產能包括日本本土960噸/年(主要供給給三菱化學)和森田(張家港)公司的產能720噸/年(其中,300噸供給江蘇國泰)。 |
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關東電化 |
950 |
主要供給宇部公司。 |
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SUTERAKEMIFA |
800 |
主要供給韓國ECOPEO(第一毛織城)。 |
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韓國尉山 |
100 |
2010年擴產到350噸/年,主要供給三星電子。 |
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臺塑 |
200 |
工廠在高雄。目前月產量10噸左右。 |
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天津金牛 |
250 |
自用,未來計劃擴產到400噸/年。 |
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河南多氟多 |
200 |
試制階段 |
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國泰亞源 |
300 |
試制階段 |
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合計 |
4510 |
在上述廠家擴產后,六氟磷酸鋰產能達到4800噸/年。 |
由于六氟磷酸鋰的供不應求,其價格和毛利率長期維持高位,電解液企業(yè)的議價能力不強。 六氟磷酸鋰的價格曾經在100萬元/噸以上維持了很長時間, 目前價格依舊高達35-40萬元/噸,而其成本只有10萬元/噸左右,毛利率仍有65%以上。
五、電解液經濟效益
電解液占鋰電池成本的12%左右,毛利接近40%。目前國內電池生產商電解液配套也基本實現國產化。電解液在3-5年依舊是朝陽產業(yè),一個軟肋是,電解液主要原料為六氟磷酸鋰,占電解液成本的50%左右,其中生產成本10萬元/噸,售價40萬元/噸,毛利高達75%,國內卻沒有企業(yè)能生產外銷。
表、六氟磷酸鋰原材料噸耗
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名稱 |
單位 |
噸耗 |
市場價格 |
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五氟化磷(99%) |
噸 |
1.4 |
6000~7000元/噸 |
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高純氟化鋰(99.8%) |
噸 |
0.18 |
16萬~20萬/噸 |
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無水氫氟酸 |
噸 |
0.7 |
7000~8000元/噸 |
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氫氧化鈉 |
噸 |
0.09 |
1500~3500元/噸 |
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電 |
KWh |
200 |
? |
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蒸汽 |
l |
4 |
? |
|
一次水 |
m3 |
2.64 |
? |
?
六、結論
六氟磷酸鋰是制約我國電解液生產的一個重要因素,國內電解液生產廠家基本依賴進口。六氟磷酸鋰生產條件非??量?,國內技術絕大多數處于中試水平,甚至中試都沒成功。六氟磷酸鋰效益可觀,毛利潤在65%以上,國內有廣闊的市場,而且這項目屬國家鼓勵氟化工項目。建議對此項目繼續(xù)調研。
通過詢問中海油天津化工研究設計院(原天津化工研究設計院)得知他們沒有轉讓技術的想法。其他已有生產廠家技術來源不詳。

