孫新華，侯 雷，秦 凱

（1.天津金牛電源材料有限責(zé)任公司，天津300400；2.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司）

鋰離子電池，自20 世紀(jì)發(fā)展以來，由于其工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長等一系列優(yōu)點，已成為目前世界上最為理想也是技術(shù)水平最高的可充電化學(xué)電池，而且發(fā)展迅速，已在3C（數(shù)碼）、動力、儲能領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。

鋰離子電池電解液主要由溶劑、電解質(zhì)、添加劑組成［1-3］。鋰離子電池電解質(zhì)六氟磷酸鋰，在有機溶劑中具有足夠高的溶解度、締合度小、易離解，在電解液中有較高的電導(dǎo)率，具有較寬的電化學(xué)穩(wěn)定性，對基材鈍化，對環(huán)境相對友好，易于生產(chǎn)，相對生產(chǎn)成本低，已成為目前鋰離子電池電解液中主要的電解質(zhì)鹽［1-4］。但是，六氟磷酸鋰還存在熱穩(wěn)定性差、對水分敏感等劣勢。盡管目前有不少企業(yè)在研發(fā)甚至推出新型鋰鹽以提高電池的特性，但是現(xiàn)在還不足以撼動六氟磷酸鋰的地位或者完全替代六氟磷酸鋰［1］。

1 鋰離子電池下游應(yīng)用市場發(fā)展情況

1.1 動力電池

1.1.1 新能源汽車

在傳統(tǒng)石油能源面臨資源枯竭及環(huán)境污染嚴(yán)重的形勢下，發(fā)展電動汽車已被各國普遍確立為保障能源安全、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和低碳經(jīng)濟的重要途徑，對作為電動汽車“心臟”的動力電池的需求也越來越突出。發(fā)展高安全性、長壽命、高能量密度和低成本的新型鋰離子電池和新體系電池是新能源汽車動力電池發(fā)展的主要方向［5-11］。世界各國都制定出電動車的戰(zhàn)略方案，助推新能源的發(fā)展。

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》，到2020年中國新能源汽車產(chǎn)銷量將達到200 萬輛，累計產(chǎn)銷量將超過500 萬輛。2018年中國新能源汽車產(chǎn)銷量為122 萬輛；2019年由于補貼政策退坡，累計產(chǎn)銷量約為120 萬輛，出現(xiàn)小幅下滑。雖然國家補貼逐年退坡，但是雙積分政策接力成為中國新能源汽車發(fā)展的新動力［7-9］。除了政策的驅(qū)動，符合消費者需求的熱門車型不斷推出，也將驅(qū)動新能源汽車市場持續(xù)向好。2018年以前，電動車已經(jīng)銷售110 萬輛，距離2020年規(guī)劃累計銷量500 萬輛還有100 多萬輛的空間，預(yù)計2020年中國新能源汽車產(chǎn)銷量將達到140 萬輛，能達到2020年的目標(biāo)規(guī)劃。

《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》（以下簡稱規(guī)劃）明確并提出，產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)以“市場主導(dǎo)、創(chuàng)新驅(qū)動、協(xié)調(diào)推進、開放發(fā)展”為基本原則，力爭經(jīng)過15 a 持續(xù)努力，使中國新能源汽車核心技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平、純電動汽車成為主流、燃料電池汽車實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用、 公共領(lǐng)域用車全面電動化、高度自動駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車趨于普及，有效促進節(jié)能減排水平和社會運行效率的提升。規(guī)劃將成為未來15 a 中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策綱領(lǐng)性文件。這份頂層設(shè)計更加突出了電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、 共享化對于未來新能源汽車發(fā)展的重要作用。到2025年新能源汽車新車銷量占比達到25%左右的新愿景目標(biāo)，將推動車企加速向新能源汽車領(lǐng)域發(fā)力。2019年預(yù)計未來5 a 新能源汽車市場將繼續(xù)以20%～40%的速度高速增長。

全球電動汽車市場，2018年中國占比為54%。由于國際市場對新能源發(fā)力，電動汽車也將有大的發(fā)展，2019年以后國際市場份額會在50%以上。

根據(jù)過去的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和對未來的判斷，新能源汽車中國及全球的銷售量統(tǒng)計及預(yù)測見表1。

表1 新能源汽車銷售量統(tǒng)計及預(yù)測

1.1.2 電動船舶

在環(huán)保政策趨嚴(yán)、 動力電池技術(shù)成本不斷下降的背景下，電動船舶正在成為鋰電池巨頭們下一個重點布局的細分領(lǐng)域。電動船舶具有綠色環(huán)保、零污染、安全以及使用成本低等優(yōu)點，其運行成本明顯低于柴油和LNG（液化天然氣）燃料船舶［10］。此外，電動船舶的結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、維護成本低，更適應(yīng)未來環(huán)保趨勢。由于歐洲在環(huán)保意識、法規(guī)以及技術(shù)方面走在前列，因此是電動船舶的主要運營和建造市場。國際市場研究公司Research and Markets 發(fā)布的《2015—2024 全球電動船舶、小型潛艇及自動水下船舶的市場報告》預(yù)測：由于良好性能、可承擔(dān)成本、 法律禁令等因素，電動船舶市場正迎來快速增長，市場前景相當(dāng)可觀。數(shù)據(jù)顯示，2019、2022、2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算，截至2025年電動船舶用鋰電池市場將達到約35.41 GW·h。

1.2 儲能行業(yè)

鋰離子電池在儲能業(yè)務(wù)上主要用于通信基站、用戶側(cè)削峰填谷、離網(wǎng)電站、微電網(wǎng)、軌道交通、UPS等，還有家庭儲能、電網(wǎng)儲能等項目。

中國儲能鋰電池產(chǎn)業(yè)還處于孕育期，為進一步加快儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來10 a 將分兩個階段推進儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)工作，第一階段（2017—2020年）實現(xiàn)儲能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡；第二階段（2020—2025年）實現(xiàn)商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變。

2018年是中國儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的起始之年，2018年中國儲能鋰電池（含通訊、電網(wǎng)、家庭、數(shù)據(jù)中心等儲能場景）市場出貨量為7.6 GW·h，同比增長90.2%。2019年中國儲能需求銳減，儲能鋰電池出貨量為3.8 GW·h，同比下降75%：其中，中國國內(nèi)出貨量為0.7 GW·h；海外儲能市場增速較大，同比增長40.9%，出口總量為3.1 GW·h。

在儲能領(lǐng)域，化學(xué)儲能由于成本問題在2018年僅占3.6%，其中鋰離子電池占其86%。由于商業(yè)電價的下降，導(dǎo)致峰谷電價差變小；光儲的成本和效率短時間內(nèi)難以解決，這些都制約了化學(xué)儲能的發(fā)展。再加上后期汽車電池梯次在儲能領(lǐng)域的利用以及其他儲能電池的發(fā)展（如鈉鋰離子電池），都會影響鋰離子電池在儲能上的應(yīng)用［11-13］。

鋰電池儲能憑借能量密度高、循環(huán)壽命長、高倍率等優(yōu)良性能逐漸在鉛酸電池、鉛炭電池、鈉硫電池等化學(xué)電池中顯現(xiàn)出優(yōu)勢［11-12］。，隨著鋰離子電池大規(guī)模工業(yè)化發(fā)展、成本進一步降低，根據(jù)儲能鋰電池系統(tǒng)的性能與成本，部分領(lǐng)域使用的傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)將被具備高性價比的儲能鋰電池系統(tǒng)取代。

由于5G 通迅的發(fā)展，5G 基站備用電源將有大規(guī)模的發(fā)展，加上家庭儲能，以及分布式儲能的應(yīng)用，儲能市場實際上是一個藍色的海洋，是一個巨大的市場。由此看來，目前鋰離子電池在儲能領(lǐng)域應(yīng)用的基數(shù)小，預(yù)測鋰離子電池在儲能領(lǐng)域應(yīng)用的增長率為20%～30%。

1.3 3C（數(shù)碼）電池產(chǎn)業(yè)

鋰離子電池在3C 領(lǐng)域的發(fā)展進入成熟期，國內(nèi)外宏觀政策較少，以市場導(dǎo)向為主。受大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工業(yè)不斷創(chuàng)新融合，全球智能裝備行業(yè)將繼續(xù)保持快速增長，未來5 a 將保持10%的增長率。

1.4 未來5 a 鋰離子電池市場

根據(jù)對鋰離子電池在新能源汽車、儲能、傳統(tǒng)數(shù)碼領(lǐng)域市場的發(fā)展分析，預(yù)計每年全球各領(lǐng)域鋰離子電池生產(chǎn)總量見表2。預(yù)測2020—2025年鋰離子電池生產(chǎn)的平均增長率為26%，到2025年初步預(yù)測生產(chǎn)總量為800 GW·h 以上。國際能源署（IEA）表示，到2025年要實現(xiàn)電動汽車（EV）過渡的全球目標(biāo)，世界每年需要達到約1000 GW·h 的電池制造能力［14-15］。

表2 全球各領(lǐng)域鋰離子電池生產(chǎn)總量預(yù)測

2 六氟磷酸鋰需求量分析預(yù)測

目前，磷酸亞鐵鋰鋰離子電池1 GW·h 需求電解液為1500 t，三元鐵鋰鋰離子電池1 GW·h 需求電解液為1000 t，按磷酸亞鐵鋰電池占30%、其他正極材料電池占70%計，平均1 GW·h 鋰離子電池約消耗電解液為1150 t。

目前，鋰離子電池電解液中六氟磷酸鋰電解質(zhì)占13%左右。后期，隨著鋰離子電池的研發(fā)以及性能的提高，會有新型電解質(zhì)得到應(yīng)用，會有少量的電解質(zhì)鹽替代六氟磷酸鋰，計算出后期六氟磷酸鋰的需求量，結(jié)果見表3［16-17］。由表3 看出，到2025年鋰離子電池電解液需求量和六氟磷酸鋰需求量將分別達到約93.0 萬t 和10.3 萬t。

表3 全球各領(lǐng)域六氟磷酸鋰預(yù)計需求量

3 六氟磷酸鋰產(chǎn)能分析

2000年前后生產(chǎn)六氟磷酸鋰的企業(yè)主要是日本關(guān)東電化、Stella、森田化學(xué)3 家企業(yè)。2003年中國天津金牛電源材料有限責(zé)任公司80 t/a 六氟磷酸鋰示范工程建成并投入生產(chǎn)。中間也有許多企業(yè)進入六氟磷酸鋰生產(chǎn)領(lǐng)域，但是由于各種問題沒有工業(yè)化生產(chǎn)。2012年多氟多化工股份有限公司開始試生產(chǎn)六氟磷酸鋰，隨后多家企業(yè)進入六氟磷酸鋰的生產(chǎn)。到目前為止，有20 余家企業(yè)生產(chǎn)六氟磷酸鋰。表4 為全球各企業(yè)六氟磷酸鋰產(chǎn)能及增產(chǎn)計劃。

表4 全球各企業(yè)六氟磷酸鋰產(chǎn)能及增產(chǎn)計劃

河南多氟多公司六氟磷酸鋰產(chǎn)能合計為9000 t/a：一期產(chǎn)能為2000 t/a，通過改造產(chǎn)能提升到約為3000 t/a；二期產(chǎn)能為3000 t/a；三期產(chǎn)能為3000 t/a，2020年已建設(shè)完成，根據(jù)需要投入生產(chǎn)。江蘇新泰六氟磷酸鋰產(chǎn)能合計為8160 t/a： 一期產(chǎn)能為1080 t/a，通過改造產(chǎn)能提升至2160 t/a；二期產(chǎn)能為6000 t/a。廣州天賜固體六氟磷酸鋰產(chǎn)能合計為12600 t/a：固體六氟磷酸鋰產(chǎn)能為2000 t/a，改造后實際產(chǎn)能約為3000 t/a；液體產(chǎn)能為30000 t/a，折固體產(chǎn)能為9600 t/a。湖北宏源六氟磷酸鋰一期產(chǎn)能為1000 t/a；二期產(chǎn)能為4000 t/a，先建成2500 t/a，之后又建成1500 t/a。森田化學(xué)（中國）在中國張家港已有5000 t/a 六氟磷酸鋰生產(chǎn)裝置生產(chǎn)； 在江蘇南通已建成5000 t/a 生產(chǎn)裝置，待機投產(chǎn)。

2020年六氟磷酸鋰需求量約為3.5 萬t，實際產(chǎn)能為7.021 萬t，出貨量約為產(chǎn)能的1/2。到2022年預(yù)測六氟磷酸鋰需求量約為5.5 萬t，生產(chǎn)效能按80%計算產(chǎn)量約為5.62 萬t，基本滿足2022年的需求量。到2025年預(yù)測六氟磷酸鋰需求量約為10 萬t，若所有擴產(chǎn)產(chǎn)能均能完成生產(chǎn)（12.42 萬t），若按80%的產(chǎn)量計供貨量約為9.96 萬t，供需基本平衡。

4 六氟磷酸鋰價格分析

1998年中國六氟磷酸鋰售價為500 萬～700 萬元/t，2004年售價為60 萬元/t。，由于2003年天津金牛電源材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)六氟磷酸鋰，再加上日本森田六氟磷酸鋰生產(chǎn)裝置在中國生產(chǎn)，導(dǎo)致2013年六氟磷酸鋰售價降至約為25 萬元/t。

2013年后，由于多氟多等各企業(yè)六氟磷酸鋰相繼投產(chǎn)，六氟磷酸鋰出現(xiàn)產(chǎn)能過?，F(xiàn)象，價格逐漸走低，到2015年第二季度價格達到最低點8 萬元/t。2015年下半年，由于鋰離子電池產(chǎn)能急增，動力電池有關(guān)的材料價格均大幅上揚，作為鋰電池電解液原料的六氟磷酸鋰價格開始暴漲，到2016年僅幾個月的時間就漲至40 萬元/t 以上。后期，六氟磷酸鋰產(chǎn)能增加，價格又開始走低，到2020年六氟磷酸鋰價格又回到8 萬元/t。圖1 為六氟磷酸鋰價格趨勢。

5 六氟磷酸鋰后期市場趨勢

5.1 六氟磷酸鋰后期產(chǎn)能趨勢

通過前面對鋰離子電池發(fā)展情況分析，預(yù)測到2022年六氟磷酸鋰需求量約為5.5 萬t，六氟磷酸鋰現(xiàn)有產(chǎn)能滿足市場需求。預(yù)測到2025年需求量將達到約10 萬t，若六氟磷酸鋰各生產(chǎn)企業(yè)如期完成擴產(chǎn)計劃，六氟磷酸鋰產(chǎn)能將達到12.4 萬t/a 左右，就能達到供需平衡?？紤]到化工企業(yè)的特性，有些企業(yè)是否能夠如期按計劃實施生產(chǎn)，存在不確定性。

圖1 六氟磷酸鋰價格趨勢

需要指出的是，后期參與六氟磷酸鋰布局的企業(yè)應(yīng)該是具有一定優(yōu)勢的企業(yè)，尤其是具有較高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量過硬的企業(yè)，要抓住機遇擴大生產(chǎn)規(guī)模，通過工藝改造不斷降低原料單耗，控制生產(chǎn)成本；同時在六氟磷酸鋰上游原料（如氫氟酸、碳酸鋰）產(chǎn)業(yè)鏈進行布置，會使六氟磷酸鋰生產(chǎn)企業(yè)更具有明顯的優(yōu)勢［17-18］。

5.2 六氟磷酸鋰后期價格趨勢

按照理論計算生產(chǎn)1 t 六氟磷酸鋰需要消耗基礎(chǔ)化工原料：氟化鋰0.1774 t，五氯化磷1.371 t，氟化氫0.79 t。按照2020年7 月份的原材料價格計算，生產(chǎn)1 t 六氟磷酸鋰需要的原料成本為3.5 萬元。目前生產(chǎn)1 t 六氟磷酸鋰實際消耗原料：LiF 0.18 t，收率為98%；五氯化磷1.6 t，收率為85%；HF 1.8 t，收率為35%［19-20］。按照現(xiàn)在的原材料價格計算，生產(chǎn)1 t 六氟磷酸鋰需要的原料成本為4.6 萬元。再加上人工費、直接制造費等費用2.1 萬元，生產(chǎn)1 t 六氟磷酸鋰的成本約為6.7 萬元。

生產(chǎn)六氟磷酸鋰要有一定的規(guī)模，要加強品質(zhì)管理、 提高產(chǎn)品合格率，還得在生產(chǎn)工藝上進行改進，提高原料利用率、降低消耗。另外，要從氟化氫、碳酸鋰原料來源上進行控制，保證原料成本的先進性，這樣才能保持生產(chǎn)成本的穩(wěn)定性。后期，在原材料價格不會大幅度變化的情況下，六氟磷酸鋰的價格基本穩(wěn)定，約為8.5 萬元/t。

6 結(jié)論

新能源是全球發(fā)展的方向，鋰離子電池是新能源的一個重要方面。隨著技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池也在不斷進步，未來5 a 將會有一個大的發(fā)展，鋰離子電池產(chǎn)量將達到約800 GW·h/a，需求電解液將達到約90 萬t/a，消耗六氟磷酸鋰將達到約10 萬t/a。到2025年，若六氟磷酸鋰各生產(chǎn)企業(yè)如期擴產(chǎn)，加上有一定實力的生產(chǎn)企業(yè)加入，六氟磷酸鋰市場供需將基本平穩(wěn)，六氟磷酸鋰價格不會出現(xiàn)大幅度波動。