电解液的投资逻辑

电解液是电池中离子流动的介质,有锂电池的“血液”之称,影响电池的比容量、工作温度范围、循环寿命、安全性能,占整个电池成本约15%。
1、电解液及其构成
电解液的构成主要有:溶质(锂盐)、溶剂、添加剂。

(1)锂盐
是锂离子的提供者,直接决定电池性能质量,价值占比超过电解液的一半,但质量占比仅12.95%,目前主流是六氟磷酸锂(LiPF6),成本占比40-50%,当前价格水平(25万元/吨)下,六氟成本约占电解液成本的56%左右。因为质量占比大,所以是决定电解液成本的最重要因素,历史上电解液价格走势和六氟磷酸锂(LiPF6)价格走势基本同步。

LiPF6又受上游碳酸锂价格影响较大,LiPF6的成本对碳酸锂成本的敏感性大约是25%,即:碳酸锂价格每下降5万元,六氟磷酸锂的总成本可降低1.25万元/吨。
溶质的发展方向,比较确定的是双氟磺酰亚胺锂(LiFSI),和LiPF6相比,优势很明显。

但是LiFSI技术难度大且成本高,目前售价约25万/吨(跟现在的LiPF6一个价?这也不算高啊),所以目前尚未直接用作溶质锂盐,而是作为溶质添加剂与LiPF6混用。2022年全球LiFSI的需求量约0.9万吨,2025年需求量预计为16.9万吨,根据全球总产能进行LiFSI供给测算,202222年全球供给为2.5万吨,2025年供给量20.4万吨,总体上,未来LiFSI供需会保持紧平衡。
(2)溶剂
用于溶解溶质(锂盐)的部分,是电解液的主体,价值占比仅30%,但质量占比70%,对电池的品质有很大影响。
目前常规的溶剂是碳酸酯类,包括:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC),碳酸丙烯乙酯(PC)。市场上常用的有机溶剂是EC、DMC和EMC的混合溶剂材料。
EC:其介电常数大,溶解锂盐,同时可以参与负极SEI膜的形成,所以在应用中也较为普遍,但又因其粘度大(1.93),熔点(36.4℃),常温下为固态,低温性能差,所以需要与低粘度、低熔点的溶剂混合使用。
DEC:沸点高,与EMC、PC混用,多用于高温电解液。
DMC:弱极性溶剂,黏度低,高温差,倍率好。DMC是主流,高介电常数+低浓度的混合溶剂是趋势,石大胜华DMC市占率=52%。
EMC:粘度较大(0.65)、熔点较低(-53℃),兼具DMC和DEC的性能,是电池中应用最普遍的溶剂。
PC:是被应用较少的有机溶剂,沸点较高,与天然石墨兼容性差,在生产过程中主要被用来制备DMC。
羧酸酯溶剂,氟代溶剂,砜类溶剂,腈类溶剂等新型溶剂可能成为未来趋势。溶剂的另一个趋势是固态化,因为固态电池可以节省电池壳等包材,从而减少电池尺寸,间接提高能量密度到450Wh/kg-900Wh/kg。
(3)添加剂
质量占比约15-20%,但价值占比仅10%,主要是一些改善电池性能的物质,占比不多,但不可缺少,是锂电池之间产生差异化的原因。常见的添加剂有:
碳酸亚乙烯酯(VC):电解液中的核心添加剂,能够在锂电池初次充放电中在负极表面发生电化学反应形成固体电解质界面膜(SEI膜),提高电池容量和循环寿命。目前国内年产能约1.5万吨。
硫酸乙烯酯(DTD):可抑制电池初始容量下降,减少高温膨胀,提高充放电性能及循环次数。
氟代碳酸乙烯酯(FEC):为高倍率动力电池电解液定向开发的核心添加剂,能增强电极材料的稳定性。目前国内年产能约1.9万吨。
二氟磷酸锂(LiPO2F2):具有较高的化学稳定性,改善电池低温输出特性,防止高温循环过程中正极表面分解。
双氟磺酰亚胺锂(LiFSI):就是前面说的有望成为未来锂盐的物质,因为现在成本高,所以作为添加剂使用,可提高离子导电率,改善电池充放电特性。
中高端市场主要难点在于添加剂。添加剂的不同配比对电解液的性能影响显著,不同电池厂商对于性能的需求有差异,电解液的定制化属性在锂电池组分中是最高的。不同的添加剂能大幅改变电解液的性能,电解液的定制需求往往通过改变添加剂配方来实现。
除了成本、下游客户绑定以外,添加剂配方也是电解液制造商的竞争优势所在。但是配方大多掌握在电池厂手上,下游电解液供应商只是根据电池厂(客户)的需求进行生产而已。
2,周期预测
电解液周期性明显,源于上游六氟磷酸锂的周期性。降本是新能源车普及的最大动力,电解液对成本比较敏感。
从第一性原理看,新能源车的进一步普及,需要动力电池降本;作为关键原材料之一的电解液,降本是提高竞争优势的重要环节;占成本比重约50%的锂盐(目前主要是六氟磷酸锂,LiPF6),是降本的关键。前面分析过,LiPF6周期性很强,高峰期每吨高达60万元,低谷时10万元,现在大约25-30万元。
各大券商都对电解液的未来市场空间做了测算,到2025年,全球电解液的需求大致范围都在150-180万吨之间,比较乐观的估计是213万吨。LiPF6和电解液的配比是1:8.3,可以算出2025年,全球对LiPF6的需求大约是18-22万吨之间,乐观可到26万吨。
供给情况,各大券商测算的出入很大,业内多参考百川盈孚的数据:2021年电解液总产量为47.92万吨,同比增长 60.64%。据百川盈孚不完全统计未来新增产能粗略统计如下:

按上表,电解液企业新增产能合计高达441.15万吨。
为此我扒了天赐材料的年报,公司目前在建项目:
“年产10万吨锂电池电解液项目、年产20万吨电解液项目(一期)、年产35万吨锂电及含氟新材料项目(一期)、年产30万吨电解液和10万吨铁锂电池回收项目、年产20万吨锂电池电解液项目、年产25000吨磷酸铁锂正极材料项目、年产30万吨磷酸铁项目(一期)、年产15.2万吨锂电新材料项目、年产20万吨锂电材料项目、年产6.2万吨电解质基础材料项目、年产35万吨锂电及含氟新材料项目(一期)、年产9.5万吨锂电基础材料及10万吨二氯丙醇项目、年产15.2万吨锂电新材料项目、年产4.1万吨锂离子电池材料项目(一期)。”
把上面跟“电解液”有关的加一下,共86.2万吨。天赐材料的市占率约26%,未来肯定只增不减,公司目标市占率40%以上,那么假设市占率达到的情况下,扩产的总产能推算为:215.5万吨(最保守的测算)。
2021年产能47.92万吨,新增215.5万吨产能,保守估计下的总产能也有263.42万吨。
前面测算,到2025年,全球电解液的需求大致范围都在150-180万吨之间,比较乐观的估计是213万吨。也就是说,在新能源景气的情况下,各大厂商纷纷扩产抢产能,保守测算下的未来总产能也有263.42万吨。而且这是2022年的数据,电解液新增产能1.5-2年后即可释放,若各大公司2023、2024年还有扩产计划,那么依然能在2025年之前实现,2025年的实际产能会比263.42万吨更多。
如果新能源汽车景气度乐观,那么电解液未来大致供需平衡,产能略多于需求,价格可能在20万元/吨左右,但如果不那么乐观,那么到2025年,全球电解液的需求大致范围都在150-180万吨之间,电解液届时可能出现供过于求的情况。
但是电解液(乃至整个先进制造)并不是简单的成本逻辑,重点在于“性价比”。若成本上升,但技术有所突破,能量密度变大,也有可能带来市场需求。但技术进步非一日之功,从中短期看,成本逻辑在电解液的投资中更强一些。
3,固态锂电池
液态锂电池需要用大量有机溶剂,质量、体积较大,且液态锂电池在-20℃以下运行不畅,使得汽车使用场景受限,40℃以上又容易发生副反应,氧化、产气及自燃等化学反应概率大幅增加。目前技术方向分为无机物、聚合物。
无机物包括氧化物、硫化物,目前没有商业化。
氧化物电解质主要为薄膜电池中的LiPON型电解质、锂玻璃态电解质等,均存在分解电压和离子导电率较低、通道口径不一等缺点,因此暂时没有取得突破性进展。
硫化物电解质比氧化物电解质具有更小的电负性,对离子束缚较小,离子迁移更顺畅,同时硫化物电解质孔径更大,形成的离子通道更加稳定,导电率方面有较大的改善,但其具有初始容量较低、热稳定性较差、易吸潮等缺点。
聚合物固态电解质主要以经典的聚氧乙烯(PEO)及其衍生物为主,需要考虑离子半径和离子通道的匹配程度,同时对致密度、孔隙率也有很高的要求,制备工艺极高。固态电解液工艺难度大、成本高、高阻抗、低电导率等缺点明显,在出现技术突破之前,还很难取代现在的液态电解液。

4,总结
锂盐的趋势看LiFSI,目前出现价格倒挂,成本接近六氟磷酸锂,溶剂的趋势是固态电池,添加剂可以实现差异化,但配方主要由电池厂掌握。
先进制造不是唯成本是瞻,要看性价比,即“能量密度/成本”,在两者之间做出选择,但从上面看,电解液最大的逻辑在成本端,短期内产生技术突破的可能性不大(如固态电池),而“降本”也是提高新能源车渗透率的主要逻辑。
从这一点看,产业链一体化+规模经济+客户绑定是主要的壁垒,在这一点上,天赐材料做得好一些。
天赐材料的应收账款、应收票据、应收款项融资合计占营业收入60%,宁德时代贡献的业绩占50%,所以从波特五力模型来说,电解液话语权不大,抱大腿是最佳策略,下游太强,只能往上游整合,通过产业链一体化模式来实现降本增效。
此外从供需周期的测算来看,2025年的电解液需求,券商预期较大的都是150-180万吨之间,某券商最乐观的估计是213万吨。而从产能的测算来看,2025年最保守估计下的总产能也有263.42万吨。
也就是说,新能源赛道具备确定性,对于各大厂商来说,你不抢,别人会抢,扩产是囚徒困境的博弈,但实际需求最终能否符合预期还不好说。于是到2025年,如果需求较好(如某券商乐观估计的213万吨需求),那么整个行业大致维持在供需平衡的状态,但如果需求不及乐观预期,真的只是150-180万吨的话,那么供过于求是大概率事件,二三线厂商将很难生存,即使是龙头,也不会带来PE上的提高,未来超预期的可能性比较小。
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