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鋰離子電池由正極、負極、電解液和隔膜組成。當對電池進行充電時，電池的正極生成鋰離子，電解液搭載生成的鋰離子運動到負極，嵌入到碳層的微孔中；當使用電池時，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又經(jīng)由電解液運動回正極。

鋰離子電池中，電解液是鋰離子遷移和電荷傳遞的介質(zhì)，其指標直接決定了鋰離子電池的能量密度、充放電倍率、循環(huán)壽命、安全性等性能，是鋰離子電池體系的重要組成部分。

電解液由溶劑、溶質(zhì)鋰鹽、添加劑在一定的條件下按照一定的比例配置而成。其中，溶質(zhì)鋰鹽決定了電解液的基本理化性能，是電解液成分中對鋰離子電池特性影響最重要的成分。根據(jù)性能要求不同，鋰鹽可以采用單一種類鋰鹽、混合鋰鹽或把另一種鋰鹽作為添加劑。

目前，考慮到電池成本、安全性能等因素，六氟磷酸鋰(LiPF6) 是商業(yè)化應(yīng)用最為廣泛的鋰電池溶質(zhì)鋰鹽，然而在使用過程中，LiPF6也存在熱穩(wěn)定性較差、易水解等問題，造成電池容量快速衰減并帶來安全隱患。新型電解液溶質(zhì)鋰鹽LiFSI具有遠好于LiPF6的物化性能：1、更高的熱穩(wěn)定性——LiFSI熔點為145℃，分解溫度高于200℃；2、更好的電導率；3、更優(yōu)的熱力學穩(wěn)定性——LiFSI電解液與SEI膜的兩種主要成分有很好的相容性，只會在160 ℃時與其部分成分發(fā)生置換反應(yīng)。因此，LiFSI可成為改善LiPF6缺陷的最佳替代品，符合未來電解液的發(fā)展趨勢。

將LiFSI加入LiPF6電解液中能夠提高電解液的電導率和鋰離子遷移數(shù)，增強電解液導離子能力，當加入0.1mol/LiFSI時，電解液的電導率由11.03增大到了11.18，同時鋰離子遷移數(shù)也由0.4874增大到0.5133，當LiFSI濃度增加到0.3mol/L時，因為粘度的增加使電導率下降至11.14，但仍高于未加LiFSI電解液的電導率，此時鋰離子遷移數(shù)增加至0.5484，當LiFSI濃度進一步增大到0.5mol/L時，電導率繼續(xù)下降，低于未加LiFSI的電解液，而鋰離子遷移數(shù)持續(xù)增加。

此外，LiFSI有助于降低電極表面膜阻抗，形成穩(wěn)定的、導離子性較好的鈍化膜，相對于純LiPF6電解液，LiFSI的加入明顯降低了電解液/電極界面的阻抗，這說明LiFSI的加入使LiFePO4表面形成更有利于鋰離子通過的鈍化膜。

就鋰鹽全產(chǎn)業(yè)鏈看，最上游為氯磺酸、液氮、五氟化磷等原材料生產(chǎn)廠商，原料經(jīng)加工制成溶質(zhì)鋰鹽，其下游為終端產(chǎn)品電解液，電解液根據(jù)不同的下游產(chǎn)品可以分為動力電解液、儲能電解液和數(shù)碼電解液。

目前，LiFSI行業(yè)下游客戶主要為動力電池及新能源動力汽車企業(yè)，包括韓國LG、韓國三星、日本松下、美國Solid Energy Systems Corp.等知名新能源電池生產(chǎn)商以及德國大眾汽車公司、日本豐田汽車公司等。

我國第25至29批免征車輛購置稅的純電動汽車電池能量密度主要集中在120-180Wh/kg，目前市場上主流的純電動車電池系統(tǒng)能量密度集中在140-180Wh/kg之間。當前在我國新能源汽車的電池市場上，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池“分庭抗禮”。

按照國家發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，2020年，我國純電動汽車動力電池的能量密度目標為350Wh/kg，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg，可以預(yù)見未來國家對享有補貼的新能源汽車的電池能量密度要求逐漸提高。目前國內(nèi)的三元鋰電池能量密度約為240Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度約為180Wh/kg。因此，若要實現(xiàn)更高的能量密度目標，使用高鎳三元鋰電池將成為未來發(fā)展趨勢。

未來，隨著三元鋰電池市場占有率逐漸提升，其相對較差的高溫安全性（相對于磷酸鐵鋰）將成為亟待解決的問題。換而言之，這將推動電解液往高壓、高安全性的方向發(fā)展。而之前我們已經(jīng)提到過，傳統(tǒng)的六氟磷酸鋰鹽在高溫高壓電領(lǐng)域應(yīng)用有限，而LiFSI能大幅提高電解液耐高溫和高壓性能，在實現(xiàn)電池高溫循環(huán)穩(wěn)定性方面，包括延長循環(huán)壽命、提高倍率性能和安全性上均會有極大的提升。在政策的助力下，LiFSI正式迎來發(fā)展機遇。

針刺實驗是目前模擬鋰離子電池內(nèi)短路最常用的一種手段，通過將鋼針插入到鋰離子電池內(nèi)部，引起正負極之間的短路，在局部產(chǎn)生大量的熱量，從而實現(xiàn)對鋰離子電池內(nèi)短路的模擬，是檢測電池安全性能的方法之一。在針刺最初的40秒內(nèi)，三元鋰電池放出大量的熱，兩塊電池中心的表面溫度迅速上升到最高值。含LiFSI電解液電池阻抗較低且熱穩(wěn)定性較強，中心表面溫度峰值為79.6℃，常規(guī)電解液電池中心溫度峰值為96.8℃，峰值溫度相差近17.7℃。

近年來，我國電解液出貨量從2014年的4.25萬噸，迅速增長至2019年的18.3萬噸，主要還是受新能源動力車市場進入快速發(fā)展期影響，國內(nèi)動力電池出貨量逐年上漲，進而使動力型電解液出貨量上升。未來，受政策推動影響，新能源動力車市場仍會快速發(fā)展，進而帶動電解液的需求持續(xù)提升；此外，隨著電解液國產(chǎn)化進程加快，國內(nèi)諸如新宙邦、天賜材料等公司均在大規(guī)模布局電解液新產(chǎn)線，未來電解液產(chǎn)能將快速增加，整體出貨量增速也將維持在較高的水平。2014-2019年電解液出貨量年均復(fù)合增長率為33.91%，以此增長率進行推算的話，我們預(yù)計2020年國內(nèi)電解液出貨量約24萬噸，2025年國內(nèi)電解液出貨量將接近90萬噸。

一般來說，六氟磷酸鋰占電解液的質(zhì)量比例在1:6.5-1:7左右，即1噸鋰鹽可配出6.5-7噸電解液。按1:6.75的中間值進行測算的話，我們可以得出2020年國內(nèi)的鋰鹽需求量約為3.5萬噸，2025年約為13萬噸。

LiFSI需求量和市場規(guī)模測算

一般來說，LiFSI作為電解液鋰鹽有兩種應(yīng)用方式：作為通用鋰鹽添加劑（LiPF6-LiFSI混合鋰鹽），以及純LiFSI鋰鹽（LiPF6替代品）。我們將根據(jù)LiFSI這兩種不同的應(yīng)用方式，并參照之前我們對電解液需求量的測算，來對LiFSI未來的需求量和市場規(guī)模進行測算。

1、倘若將LiFSI作為通用鋰鹽添加劑，且按照10%的配比向通用鋰鹽（六氟磷酸鋰）中添加LiFSI，且1噸通用鋰鹽能生產(chǎn)6.75噸電解液，那么我們可以測算出，2020年LiFSI的需求量將達到3500噸，2025年將達到1.3萬噸。按照80萬元/噸的LiFSI市場價格來計算，2020年和2025年國內(nèi)LiFSI的市場規(guī)模分別約為28億元和105億元。

2、倘若使用LiFSI來完全替代現(xiàn)有的鋰鹽，則1噸LiFSI能生產(chǎn)出約8.3噸電解液。我們按照LiFSI對LiPF6的替代率（市場占有率）變化進行敏感性分析，可以得出，當LiFSI的市場占有率達到20%時，2020年LiFSI的需求量將為0.57萬噸，市場規(guī)模約46億元；而當LiFSI的市場占有率達到50%時，2020年LiFSI的需求量將為1.43萬噸，市場規(guī)模高達115億元。

如今，隨著全球鋰離子電池需求量的迅速擴張，電解液產(chǎn)銷量加速增長，將帶動LIFSI的使用量逐年上升。我們可以預(yù)見未來，無論是作為通用鋰鹽添加劑，還是直接作為核心溶質(zhì)，LiFSI的需求將呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，市場前景十分廣闊。

國內(nèi)LiFSI生產(chǎn)工藝趨于成熟

LiFSI在有水的環(huán)境下在受熱或者高溫條件下易分解，且生產(chǎn)過程中若引入其他金屬離子會給LiFSI的性能帶來不良影響，因此為滿足電解液的使用要求，LiFSI對于水分、金屬離子等指標有嚴格限定。由于目前尚無有效的純化方法去除LiFSI中的雜質(zhì)，只能通過采用合適的生產(chǎn)工藝避免水、酸和其他金屬離子引入。傳統(tǒng)的LiFSI合成工藝由于其副反應(yīng)多、收率低、能耗高、成本高等缺點，且合成出LiFSI純度難以達到電池級的標準，不利于LiFSI大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)階段國內(nèi)外真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的廠商屈指可數(shù)，僅有日本觸媒、韓國天寶、康鵬科技等公司能實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。

隨著國內(nèi)各公司加大投入研發(fā)，不斷努力改進LiFSI生產(chǎn)工藝，最終成功解決了LiFSI生產(chǎn)路線中的現(xiàn)有技術(shù)問題，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破。目前國內(nèi)公司LiFSI的制備方法主要有三種，基本均是以雙氯磺酰亞胺為原料或中間原料，再與鋰鹽反應(yīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。這些工藝具有原材料易得、流程簡單、成本較低、反應(yīng)徹底（副反應(yīng)少）、產(chǎn)品純度高等特點，為我國LiFSI的工業(yè)化生產(chǎn)提供了強有力的技術(shù)支撐。

LiFSI產(chǎn)能擴張在即，國產(chǎn)化加速進行

2013年，日本觸媒開始對LiFSI進行量產(chǎn)，前期由于LiFSI制備工藝復(fù)雜、提純難度大、生產(chǎn)成本高，導致國內(nèi)相關(guān)企業(yè)不具備量產(chǎn)能力，部分高端領(lǐng)域公司主要依靠進口小范圍使用LiFSI。

近年來，諸如康鵬科技、新宙邦、氟特電池等國內(nèi)的一批公司相繼突破了LiFSI生產(chǎn)技術(shù)難點，實現(xiàn)了相關(guān)專利保護，還建設(shè)投產(chǎn)了工業(yè)化產(chǎn)線，成功打破了日本觸媒對LiFSI市場的壟斷格局。截至2019年，全球共有LiFSI產(chǎn)能1400噸，其中我國擁有產(chǎn)能800噸，已超過日韓產(chǎn)能總和，成為全球最大的LiFSI生產(chǎn)國。

目前，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)認識到LiFSI這一新型電解質(zhì)未來的發(fā)展?jié)摿?，并積極投入研發(fā)，成功突破技術(shù)難關(guān)，開始了LiFSI生產(chǎn)線的布局建設(shè)。雖然這些公司仍處于中試或小批量生產(chǎn)階段，尚未正式量產(chǎn)，但其產(chǎn)品已成功銷往日本、韓國、美國、德國等十幾個國家及地區(qū)。此外，現(xiàn)有的LiFSI生產(chǎn)企業(yè)也在持續(xù)建設(shè)LiFSI新產(chǎn)線，努力鞏固其市場份額。未來，隨著新宙邦、天賜材料等新建LiFSI項目的逐漸投產(chǎn)，我們預(yù)計到2023年，全球?qū)⑿略鯨iFSI 14080噸產(chǎn)能，使全球LiFSI總產(chǎn)能達到15480噸。屆時國內(nèi)將總共擁有11400噸LiFSI生產(chǎn)能力，全球占比將近75%，國內(nèi)LiFSI的國產(chǎn)化進程將進一步加快。

2019年新能源汽車補貼政策已經(jīng)落地。政策雖然對各類車型的補貼都有較大的滑坡，但對新能源汽車的安全性要求更高。LiFSI作為比LiPF6在安全性和穩(wěn)定性上更優(yōu)的電解液溶質(zhì)，未來將迎來廣闊的市場前景。建議關(guān)注現(xiàn)有及在建LiFSI生產(chǎn)線的公司：新宙邦、天賜材料、永太科技

新能源汽車產(chǎn)量不及預(yù)期風險

隨著新能源退補政策的逐漸落地，疊加國內(nèi)經(jīng)濟增速放緩，可能一定程度上導致未來新能源汽車產(chǎn)量大幅下滑，從而對產(chǎn)業(yè)鏈的整體需求有一定負面影響。

LiFSI電池產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期風險

較之于六氟磷酸鋰，LiFSI的生產(chǎn)加工成本更高，且技術(shù)工藝相對不夠成熟。倘若未來LiFSI在生產(chǎn)技術(shù)、成本上無法做到進一步突破，其產(chǎn)業(yè)化進程可能會收到一定的影響，從而降低LiFSI的整體供需。