锂电池固态电池不用电解液吗(氢燃料电池和固态电池用电解液吗)

12月18日，蔚来在NIO Day发布的ET5引起强烈关注。除了电车平台智能化外，电池配置与年初发布的ET7类似，均采用75、100、150 kw wh电池组，其中计划未来使用的150 kw wh电池组被很多媒体解读为固态电池，其实准确来说是半固态电池，其制造工艺与现有液态电池基本相同。只有少量的小分子被用来固化电解质。虽然目前固态电池尚未商业化，但其高安全性、高比能量的优势明显，“安全”也是一个新兴的增量赛道，但其缺点是倍率性能差、产业成熟度低、快充效果差、成本高，是制约其快速商业化的最大瓶颈。因此，我打算穿插几个问题，尝试用简单的语言梳理电解质和半/固体电解质的组成、技术壁垒和行业逻辑，以及不同正极对应的材料的配置机会和未来发展方向。点击右上角的关注按钮，可以进一步跟进电解液/质量行业的后续分析。为了全面梳理整个产业链，我还是从电解质开始吧。因为一方面在固态电池概念的冲击下，很容易误杀电解液的行业逻辑；另一方面，即使电解质和固态电解质有明显不同，但很多上游材料都有共同点，甚至可以说半/固态电解质的需求推动了上游改性材料的大规模商业化应用需求。现在，让我们言归正传。

电解液又称锂电池的血液，连接人体血液等所有器官，是电池正负极之间传导离子的载体。虽然不如心脏等其他器官重要，但必不可少，绝对能影响其他器官的水平，因此被视为“小而精”的锂电池赛道。其实行业中的“小”字主要是指它在动力电池总成本中所占的比例很小。与正极、负极、隔膜不同，它只占总成本的10-15%，但它的重要性就像血液一样，决定着动力电池的综合性能，根据不同的配置改变动力电池的功率、比能量、安全性、工作温度和循环寿命。

电解液的性能要求很普通吗？它的构成是什么？

我先放一张逻辑思维导图，是对电解质的全方位分析，接下来几期的电解质内容将根据这张图逐一展开。

电解质全方位逻辑思维导图来源：金融研究互联网人妮妮整理制图。

电解液的性能要求

很多人对电解液有误解，是因为它的制造投入和进入门槛不高(它的技术壁垒存在于电解液的上游，我会一一分析)，所以他们认为这个行业对其产品的性能有非常普遍的要求。其实比较“血”的比喻更容易理解。

电解质-动力电池的血液来源：蠕虫的想法。

纯度、黏度知道，人的血液一般需要高纯度、正常粘度(通常不高)和血氧饱和度(通常不低)。因此，电解质作为承载离子输运的重要载体，也需要具有高纯度、低粘度、高介电常数(介电常数)和低离子输运电阻的特性。

在稳定性,人体血液中如果有细菌感染，就会发生炎症，而在血常规检查中，通常需要检查白细胞和血小板数量的变化，才能看出血液和各个器官之间的友谊。电解质的类比也是如此。在动力电池中，要求电解液具有很强的电化学稳定性，不与阳极、阴极、隔板、结构件等主要材料发生反应。

根据温度范围指数，电解质和人体血液正好相反，我们不能用化学方法改变人体血液，所以人体血液和体温一样，需要在正常的温度范围内工作，否则很容易发生质的变化。然而，动力电池只是要求电解液不能轻易更换，所以我

环境要求电解液作为动力电池的血液，同样需要无毒性能(或低毒)和环境友好，这和人体血液对环境的要求是一样的。

从指标上很容易看出，行业对电解液的性能要求非常高，因为它的质量决定了电池的综合性能，对电池的能量密度、充放电率、循环寿命、安全性能等关键指标有着充分的影响。

电解液的构成

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电解液主要由溶质(锂盐)、溶剂和添加剂三部分构成，这也是电解液的上游构成。按质量占比，溶质、溶剂和添加剂的占比分别约为10-15%、80%和5-10%；按成本占比，溶质、溶剂和添加剂占比分别约为40-50%、30%和10-30%。

电解液上中下游 资料来源：财经钻研互联网人妮妮绘制

锂盐、溶剂和添加剂这三大部分的配比会根据下游电池不同的性能需求和使用场景有所变化，但基本条件是要保持电解质体系的一致性。不论是磷酸铁锂LFP电池还是高镍三元电池(包括特斯拉4680电池)，其对能量密度和安全性都在不断提升，而这就需要更高性能的电解液与之相配(之后我会单独讲述LFP和高镍三元对于电解液三大部分细分配置的不同需求)。

• 电解质锂盐(溶质)

我们单看每个部分，电解质锂盐决定了电解液的基本性能，是电解液类目中对动力电池性能影响最大的成分，对其溶解性、化学稳定性、温度范围宽覆盖性和抗氧还原性要求较高，目前以使用六氟磷酸锂为主。

盐湖锂矿 资料来源：财经钻研互联网人妮妮摄影

不过为了使动力电池具有更高的参数，电解液厂商也在探索新型电解质锂盐，目前各技术指标(包括溶解度、电导率、化学稳定性、温度范围、循环寿命等)最高的新型电解质锂盐为LiFSI(弥补了六氟磷酸锂LiPF6的缺点)，只是现阶段其合成工艺复杂，良品率低，并且成本较LiPF6高出很多，所以全球目前也只有很少的企业具备大规模商业化量产新型电解质锂盐LiFSI的能力，所以我们关注锂盐这个细分赛道，就不能仅仅关注现在各大下游电解液厂商的现阶段产品使用率，还应当关注未来、关注趋势，另外就目前披露的固态电解质的溶质方面采用的就是新型电解质锂盐LiFSI，所以之后我也会单独比较六氟磷酸锂和新型电解质锂盐的区别及优质赛道，并在固态电解质专题报告中详细说明。

• 溶剂

虽然不同的动力电池需要不同的电解液配比方案，但是整体上溶剂的变化不大，目前我们所说的溶剂是混合溶剂体系，一般以碳酸酯溶剂为主，其对介电常数(高)、黏度(低)、熔点(低)、沸点(高)、成本(低)等要求苛刻。

按照结构的不同，碳酸酯溶剂可分为环状、链状和醚类。混合溶剂体系主要就是由环状碳酸酯类溶剂(占比约为40%)和链状碳酸酯类溶剂(占比约为60%)构成。环状碳酸酯类溶剂介电常数高、电导率强但其黏度大；而链状碳酸酯溶剂黏度低、电化学稳定性更好，并能提高电解液的低温性能，当然三元电池和磷酸铁锂电池中链状碳酸酯溶剂的配比又不同，我之后还会细说。所以只有把环状碳酸酯和链状碳酸酯两种溶剂配合在一起才能形成优势互补。

• 添加剂

添加剂属于需求量少但性能要求高的赛道，所以在电解液行业中属于技术壁垒较高的领域，研发难度大。由于下游电池厂商的需求不同，从而决定了电解液的定制化趋势，而电解液的定制化趋势又需要通过改变添加剂的配比方案来实现。

添加剂主要包括成膜添加剂、高温/低温添加剂、过充保护添加剂和阻燃添加剂等，其中成膜添加剂是添加剂最重要的赛道，也是电解液及其下游电池厂商最为关注的重中之重，因为其决定了电池第一次使用(充电反应)时所形成的固态电解质界面保护膜(SEI膜)的质量程度，而这种保护膜正是阻止了电解液在负极材料中与石墨接触并发生化学反应的过程，从而我们可以说成膜添加剂直接决定了电池的循环寿命、可逆容量和安全性。而常见的成膜添加剂有VC(碳酸亚乙烯酯)和FEC(氟代碳酸乙烯酯)，VC添加剂形成的膜在后续循环过程中电解液的黏度增加缓慢，而FEC形成的膜在后循环中还会持续加厚，而SEI膜优化的重点就是轻薄致密的同时又具有良好的离子导电性，所以FEC形成的SEI膜在厚度增加的过程中必然会降低其导电性能，所以在不断循环的过程中VC添加剂更为有效，从而提升电池循环寿命。

行业逻辑

虽然近期锂电板块回调，但是其强势基本面是不变的。

下游市场旺盛

虽然拜登政府新能源加码政策的回调打乱了近期新能源板块的节奏，但双碳政策倒逼下，欧洲市场还是继续严控碳排放以及高额补贴，这就延续了欧洲景气市场。另外国内市场，21年预计销售340万，22年预计销售550万，我们算一下复合增长率高达61.76%，证明22年仍然是电动车高增长的年份，虽然22年政策方面会有30%退补以及电池厂商合同价格的提升，但新能源汽车产业还是进入了高速发展的新阶段。

目前电解液还是关键材料之一，并且市场集中度很高

电解液作为锂电池材料四大关键材料之一，正如上文所述的血液一样，是传输锂离子的载体，对目前电池厂商需要的锂电池的能量密度、比容量、工作温度范围、循环性能和安全性方面均有着重要影响，并且电解液行业格局集中度非常高，全球的电解液行业主要集中在中国，并且电解液CR5的市场份额接近80%（CR5指业务规模前五名的公司所占的市场份额），21年动力电池电解液市场规模约为207亿元，预测25年将增至540亿元。

目前行业供需紧张，量价齐升

今年不管是六氟磷酸铁锂还是电解液价格都高升，下游电池厂商吸收价格平稳，表明产业链成本转移较为顺畅。虽然电解液行业的投资成本比较低，并且建设周期较短，大家会觉得进入门槛较低，但是其上游产业六氟磷酸锂一直处于供应紧张状态，虽然天赐和多氟多在今年下半年都开启了六氟磷酸锂的扩产，但是扩产周期长，新增供给实际落地需要1.5到2年时间，所以短期并不会缓解产能紧张的格局，并且这个格局应该会持续到22年上半年。所以电解液实际产能释放是受限的，而六氟磷酸锂额供需面紧张又会反过来推动其价格走高，又因为其在电解液制作成本占比最大，所以实际上也推动了电解液价格增长。

下一期我会重点挖掘电解液上游各环节的改进方向，与半固态电解液的交集以及对应不同正极的配置机会等，我是财经钻研互联网人妮妮，最后还是那句“创作不易”，我希望用简单易懂的语言带你读懂科技背后的价值投资逻辑，小伙伴有什么疑问、意见和建议也可以相约评论区，记得点赞、收藏、转发，您的支持是我继续探索的动力。