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新能源动力系统专题之电解液

作者:车乐乐 日期:2022/8/15 20:32:56 人气:13

  下半年新能源车销量及动力电池装机需求爆发,带动动力电池上游材料价格大幅上涨,但电解液及国产六氟磷酸锂2022年以来价格接近腰斩。电解液价格看六氟磷酸锂,六氟磷酸锂价格看供需。本文重点分析电解液和六氟磷酸锂的成本构成及价格驱动因素,从六氟磷酸锂供需情况倒推电解液价格走势。

  电解液的组成及成本测算

  电解液是锂电池四大核心材料之一,是锂离子在正负极之间运输的载体,一般由溶质(锂盐)、溶剂、添加剂组成,按照成本加成原则和最新市场报价测算电解液成本,六氟磷酸锂、LiFSI、添加剂和溶剂成本占比分别为53.2%、12.74%、11.14%和19.4%,单吨电解液税前制造成本为5.46万元/吨,相比当前7万元/吨市场均价有约22%的毛利水平。

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  1)溶剂是电解液的主体部分,在电解液中质量占比约80%-85%,溶剂的熔沸点高低和蒸气压大小会影响电解液的工作温度范围,而其介电常数和粘度的大小则会影响电解液的电导率高低。因此,溶剂一般采用具有高介电常数、低粘度、高沸点、低成本等要求的溶剂混合而成。目前95%的有机溶剂是碳酸酯,主要包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂材料,一般来说三元电池中EMC占比较高,而磷酸铁锂电池中DMC占比较高。

  2)添加剂是电解液生产的核心技术之一,企业可以通过少量添加剂的筛选和配比,大幅度提高电解液的性能。常用的电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)等。根据EVTank数据,2020年全球电解液添加剂应用占比从2014年的4.2%左右提升到约5.6%,目前添加剂在LFP电解液和三元电解液中的成本占比分别为10%和20-25%。三元电解液中添加剂的成本占比相较铁锂产品更高,主要系三元电池热稳定性较差,需要增加电解液添加剂种类和用量来提升安全性。

  3)溶质锂盐决定电解液性能,在电解液中重量占比约10%-13%,电解液与六氟磷酸锂的配比约为8:1,其主要功能为在正负极之间传递锂离子。六氟磷酸锂是目前主流的电解液溶质,它在常用有机溶剂中具有适中的离子迁移数、适中的解离常数、较好的抗氧化性、较高的电化学可靠性、良好的铝箔钝化能力、可与各种正负极材料匹配。

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  4)未来新型锂盐和添加剂将成为企业进一步提升市场竞争力、提高产品附加值的关键。LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)可作为新型锂盐和新型添加剂,具备更优的高、低温性能和导电性,可以弥补六氟磷酸锂的部分性能缺陷,但由于成本较高、工艺较复杂,还未形成对六氟磷酸锂的替代,目前产业中主要将LiFSI作为添加剂加入电解液,主要搭配六氟磷酸锂以改善电池的常温循环、高温循环、倍率和低温性能。以4680电池为例,LiFSI添加量会提升至3%以上;在添加剂层面,FEC添加量将会从2%上升到8%左右。此外,目前业内正在尝试使用LiFSI作为新型电解质以替代六氟磷酸锂,同时也在探索将LiFSI应用于全固态电池。

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