2013年以来,全球锂电用电量持续增长,2013年全球总锂电用电量为53,720MWh,预计2018年将达169,088MWh。锂电需求市场大致可以分为三类:小型锂电、动力汽车、工业储能。其中小型锂电占主要地位,但动力汽车的锂电需求增长迅速,且对锂电池的要求更高,未来具有更大的潜力和盈利空间。
图1:预计至2018年全球锂电用电量将持续上升(MWh)

中国市场在其中扮演了重要角色,自2013年以来,增速迅猛,带动世界总体销量增长,2014年中国电动汽车销量增长率高达546%,2015年增长288%,销量34.08万台,均大幅领先于其他国家和地区。到2015年,中国、欧洲陆续超越美国,成为世界前两大电动汽车市场。预计未来世界的电动汽车销售量增速会放缓,但总量仍会保持上升。
图2:2015 年电动汽车销售市场分布

锂电池的核心部件主要有四部分:正极材料、负极材料、电解液和隔膜,分别占成本比重约为35%、10%、12%、20%。按技术壁垒与产品盈利能力排序:隔膜>电解液>正极>负极。
主要是依靠锂离子在正极和负极之间往返的嵌入和脱嵌来完成充放电的过程。因此,正极材料一般选择相对锂而言,电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4;负极材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物,如各种碳材料包括天然石墨、人工石墨等;电解液一般采用LiPF6的乙烯碳酸脂(EC)、丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系;隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP 或它们复合膜。
2014年中国负极材料产量5.08万吨,同比增长28%,电动自行车、新能源汽车以及电网储能等终端市场需求带动,动力电池产量将保持高速增长,带动负极材料的放量。2014年中国锂电池电解液产量约4.55万吨,全球市场占比55%左右,同比2013年3.27万吨大幅增长39.14%。
表1:锂电池负极材料及电解液行业现状与发展趋势

负极材料方面,锂离子电池的发展趋势是高容量、高倍率、高安全性。高容量的主要途径是使用容量更高的材料,石墨类负极材料克容量逐渐趋于极限值,不能满足下游电芯日益增长的性能要求,所以需要新型的负极材料。 电解液方面,其缺点是易燃、易挥发,导致锂离子电池安全性能降低,有机碳酸酯类电解液还存在高低温性能不足的问题。改进的关键在于以添加剂为核心的配方,主要须从电解液的溶剂、溶质和添加剂的选择上进行改善。 无论是对负极材料的优化,还是对电解液的优化,硅材料都扮演了一个十分重要的角色。