碳酸酯锂电材料行业要练好内功“卷”出新高度

7月31日,第二十届碳酸酯产业链创新发展大会暨锂电新材料产业技术与市场交流会在北京召开。面对当前行业供需失衡、竞争加剧、利润下滑等多重严峻挑战,与会专家围绕产业发展新方向及新机遇探讨行业发展新路径,并建议企业要加大技术创新力度,向下游应用领域进行拓展,积极“出海”寻求新机遇。

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《中国化工报》社有限公司副总经理王勇在致辞中表示,在当前经济环境下,碳酸酯行业供需矛盾的加深让产业的持续健康发展变得艰难,行业期望在激烈的市场竞争中求索新路。我们应深刻意识到,唯有以创新为引领,加大发展力度,凝聚多方面的智慧与力量,方能构建起强大的保障体系,推动产业向更高层次迈进。因此,希望此次会议能够集聚多家企业经验,全面把脉碳酸酯和锂电材料新趋势,探寻行业发展新生态,推动行业技术进步与可持续发展。

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  作为碳酸酯龙头企业的石大胜华新材料集团股份有限公司溶剂事业部副总经理王斌介绍说,随着世界能源体系正在加速向清洁环保、绿色低碳转型,我国新能源汽车产销量与动力电池装机量稳居世界第一,但碳酸酯产业链竞争日益激烈。据碳酸酯产业联盟调研,今年上半年碳酸酯行业整体开工率不足四成。但今年下半年仍有大批正在建设、规划投产的产能,行业供需失衡的局面仍在延续。

  王斌表示,接下来,石大胜华将继续聚焦新能源、新材料领域,打造立体化完整产业链,纵向延伸精细化工品业务,横向开拓锂电新材料产品,致力于向全球持续提供新能源、新材料优质产品和最佳解决方案,以推动新能源行业的发展。

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  唐山好誉科技开发有限公司总经理屈强好在致辞时介绍了碳酸酯行业在国内历经二十多年的飞速发展成果。碳酸酯行业已经从最初的“0”产能转变为现在的250万吨/年;从单一的酯交换生产技术发展为气相羰基化、液相羰基化、尿素两步法等多种工艺;从依赖进口发展成占领绝大部分国际市场等。目前,我国碳酸酯行业已经具有较完备的发展体系,打破了国外封锁我国多年的技术壁垒,提升了碳酸酯行业的新质生产力。

  但屈强好提醒业内人士,碳酸酯行业目前处于利润下滑的阶段,业内要“塌下心来,练好内功”。因此,企业要加大投入研发自主技术的力度,提升新质生产力;同时还要强化企业生产管理,开发产品的下游应用。相信未来,碳酸酯行业仍将为化工行业的高质量发展提供助力。

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  石油和化学工业规划院材料化工处处长、化工行业高端发展研究中心主任李岩围绕动力电池未来产业的发展进行了展望。他表示,受益于中国和欧洲市场汽车电动化的加速推进,2017年以来全球动力电池装机量同步提升。2023年全球动力电池装机量达705.5GWh,同比增长36.2%;中国动力电池装机量达387.6GWh,同比增长31.6%,占全球电池装机量超一半。今年上半年,全球动力装机量同比增长19.4%,中国同比增长40%,实现了全球动力电池装机保持平稳,中国领衔全球动力电池装机市场份额。随着全球新能源、储能和新能源汽车产业的高速发展,巨大的市场潜力和突飞猛进的技术迭代将为我国动力行业带来新机遇。因此,企业应关注下游进展及产品迭代,进行提前布局。

  李岩认为,固态电池是下一代电池发展方向,其在离子电导率、能量密度、耐高压耐高温、循环寿命等方面均优于液态电池,且固态电池安全性更高。目前已有部分企业开始针对半固态和固态产品展开前瞻性的布局。

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  真锂研究院首席分析师聂昕认为,企业面临当前现状应“出海”寻求发展机遇。我国包含电动汽车、储能在内的锂电产业链的产能庞大,因此想要消纳庞大的产能,这就需要国内产业链各环节企业协同出海。未来随着产品出海,我国锂电产业链企业或将遇到阻碍,因此建议锂电产业链要及早“出海”,同时完善相应的配套体系。

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  “当前行业面临着盈利困难、供需失衡、资金成本高、赊销风险大、工业级与电池级产品价差逐渐缩窄的难题。不仅如此,随着碳酸酯市场的不断发展,日益激烈的价格战使得企业利润空间被进一步压缩。”石大胜华新材料集团股份有限公司高级市场分析师何振东分析说,预计2024年电解液企业和碳酸酯溶剂企业的毛利率会进一步下降。而碳酸酯溶剂企业面临的盈利形势或许比上游电解液行业更加困难,今年的毛利率可能不足10%。企业要想转变当前困境,便需要转变发展理念,也就是将以“产能复制做加法、以大为强”的理念转变为“加减并重、重组兼并、做强核心竞争力”的理念。同时还需要积极开发新应用领域,组建行业联盟,实现资源共享,杜绝恶意竞争。

  电解液作为锂电池的“血液”,是制约动力电池发展的关键因素之一,而电解液添加剂是电解液的价值核心,对电解液的浸润性、阻燃性能、成膜性能等均有显著的影响,也是高性能电解液开发的关键。因此电解液与关键材料如何实现创新突破便成为此次会议热议度最高的话题之一。

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中化蓝天浙江省化工研究院有限公司副总经理马国强介绍了动力电池创新方向与电解液材料选择。根据市场的需求,锂电池未来朝着高能量密度、长循环、快充、宽温程、高安全和低成本六个方向发展,而电解液作为锂电池的关键材料之一,其技术发展也是围绕这些方向的性能提升展开。添加剂创新是锂电池电解液技术进步的重要方向,但存在构效关系困难、开发周期长等难题,我们通过AI工具的使用、快速评测手段开发等手段克服上述难题,当前在低阻抗、高电压等新型方向取得了显著进展,期待上下游的深度合作。

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淮南市赛纬电子材料有限公司常务副总经理徐辑亮在高安全性电解液设计与开发的报告中,详细讨论了锂电池的安全特点,分析了热失控机理,并提出电解液安全提升的策略。报告指出,随着中国新能源产业的快速发展,锂电池需求激增,但伴随而来的是电池起火事故的增加。这些事故通常由电池的热失控引发,可能引起严重的次生灾害并受到社会的广泛关注。

为了解决这一问题,报告深入分析了锂电池热失控的具体机理,包括高温容量衰减、SEI膜分解、负极与电解液的反应等关键步骤,并基于风险控制思维提出了相应的电解液安全提升策略。通过固态电解质、离子液体电解质、深共晶电解质的共溶剂、新型阻燃剂和纯化除杂技术,可以有效地提高锂电池的安全性。这些研究有助于控制甚至消除锂电池明火事故,推动锂电池安全技术的发展。

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清华大学教授刘凯介绍了高能锂电池新型电解液添加剂。他表示,高能锂电池受制于电解液的性能,而现有电解质无法满足高能锂电池在低温、快充情形下的需求。因此高能锂电池电解质可以通过构建一个坚实且富含无机物的高质量SEI膜,来有效抑制锂金属和碳酸酯电解液之间的系列副反应。那么,基于自身成熟的制造工艺和优异的综合性能,碳酸酯电解液在锂电池的应用将具有更明显的优势。

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天津科技大学化工与材料学院院长王彦飞介绍了熔融结晶制备高纯电解液添加剂关键技术。熔融结晶基于固液相平衡原理,通过精准控制传热过程制备超纯物质,在新材料、新能源等领域应用广泛。天津科技大学工业结晶与颗粒过程团队深耕熔融结晶研究20多年,成功开发出DMC、VC、FEC等30多种首台套熔融结晶工艺及配套装置,为行业技术进步作出了突出贡献。熔融结晶技术特点主要包括操作温度低,减少物料挥发和污染;无需溶剂,避免产品污染和溶剂回收损失;分离效率高,能得到高纯度产品;环保且低能耗,符合绿色分离要求;适用范围广泛,特别适用于形成共沸物,热敏物系的分离提纯。

  近年来,随着新能源汽车和动力电池产业的快速成长,碳酸酯的市场需求和产业竞争进入了新阶段,例如新的技术和工艺不断涌现,导致产业生态加速重构。同时,未来行业或将进入新建产能大规模释放期,因此未来碳酸酯行业要想实现可持续发展便要通过技术创新推进行业发展,以寻求更多市场机会。

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唐山好誉科技开发有限公司副总经理王海波分析说,自2022年下半年起,碳酸酯行业的产能经历了飞速扩张,尽管下游市场亦在稳步成长,但产能的激增已远远超出了市场需求。在这样的背景下,行业内各生产商之间的竞争愈发激烈,部分生产工艺因其副产品的利润倒挂而被迫停产,导致碳酸酯产品的盈利空间被大幅压缩。面对这一困境,企业需积极开拓下游市场,并严格控制新产能的释放,同时在选择新技术和装置时必须持审慎态度。对于现有的生产厂商而言,市场竞争的加剧要求他们不断优化各自的工艺流程,通过强化内部管理,实现能源节约和成本降低,以减少生产开支。此外,通过研发和推广,拓宽碳酸酯的应用领域,不仅可以增加其使用场景,还能进一步降低成本,从而为企业的长远发展奠定坚实基础。

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沈阳化工大学特色资源化工与材料教育部实验室许光文团队石磊教授领衔研发的“离子液体螯双金属”催化剂目前成功在全球单套最大产能的碳酸乙烯酯装置上应用。该催化剂首创有机酸修饰季铵盐母体及有机酸螯合Zn和La双金属的独特结构,实现催化剂同时具有低温(80℃)高效活化环氧乙烷和CO的能力;高热稳定(260℃)和循环稳定性以及明显抑制副产物生成的突出优势。通过高效催化环氧乙烷与CO加成反应,显著提升了技术指标:环氧乙烷转化率由99.5%提升至99.9%;反应器内催化剂浓度由0.7%降至0.25%;低值重组分含量降低80%;且催化剂可多次循环使用,吨碳酸乙烯酯产品的催化剂消耗量显著降低。

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BEOT波特(石家庄)无机膜分离设备有限公司总经理张志超介绍了BEOT过滤技术在碳酸酯生产中的应用。该技术用于DMC生产过程中的过滤,主要应用于DMC生产过程中的丙二醇(PG)过滤单元,尤其是在碳化/脱盐过滤系统中表现出色。该技术相比传统过滤工艺,可以提高丙二醇的收益率,经济效益良好。此外,该技术有助于降低DMC生产成本,提高生产效率和产品质量。

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宁波大学先进分离材料研究中心浙江汇甬新材料有限公司总经理张立峰表示,通过用低价的常规95%乙醇为原料进行膜脱水可以得到高价值的电池级无水乙醇作为EMC反应原料,节能增收效益显著。目前,公司已为海科集团、石大胜华、万华化学等多家龙头企业提供EMC生产过程中的乙醇原料脱水精制单元。

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北京广厦环能科技股份有限公司技术总监屈英琳分享了碳酸酯装置中高效换热器的节能应用案例,该装置具有壳程冷凝压降小、消除振动;气液分离;传热系数高等优点。该装置大型化后,采用高效设备可以节省投资、节省占地。

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华东理工大学教授方云进分享了4项在碳酸二甲酯领域的技术进展,这些技术均显示出良好的经济效益。一是低成本碳酸二甲酯合成技术——DMO脱羰技术,该技术通过简化工艺流程降低了生产成本。二是利用酯交换工艺副产的1,2-丙二醇生产LO+级一缩二丙二醇技术,实现了资源的高效利用。三是尿素醇解法合成电子级碳酸乙烯酯,这一方法提高了产品的纯度和质量。四是通过利用二氧化碳和环氧丙烷合成聚碳酸亚丙酯,成功开发出一种可生物降解的塑料,为环保材料的生产开辟了新路径。这些技术的进步不仅提升了生产效率,也为碳酸酯可持续发展作出了贡献。

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中国科学院福建物质结构研究所教授潘鹏斌分享了DMC非均相酯交换反应的新型催化剂和工艺研究的情况。他认为,新建DMC装置产能尚未完全释放,未来1至2年内产能将有大幅增加,但DMC的应用市场随着生产成本的下降尚有巨大扩展空间。EMC、DEC在电解液行业属于DMC在电解液领域的主要下游产品,均相催化剂和非均相催化剂技术并存,新采用的反应精馏工艺比较成熟,与EC、DMC工艺装置配套较好。随着DMC生产技术的多元化,由DMC延伸到EC、PC、DPC(二苯酯)、碳酸丙醇酯(二丙酯、甲丙酯、乙丙酯)等产品的新生产工艺前景被看好。

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山东德普化工科技有限公司总经理张新平表示,在“双碳”背景下,碳酸酯产业生态加速重构,新能源和低碳技术的价值链将成为重中之重,随着新能源电池产业行至赛道关键节点,作为产业链中一环,碳酸酯类溶剂进入新的市场竞争阶段,市场行情持续低迷,加之未来几年大量产能释放,碳酸酯产业遇到前所未有的瓶颈期。面对当前的国内外形势和碳酸酯行业发展趋势,建议行业同仁保持理性,采取相应策略应对各种状况。一是通过扩大产品规模来降低成本,增强产品的市场竞争力;二是采用新技术减少原料和能源消耗,进一步降低生产成本;三是通过精细化管理,全面提升效率,实现成本控制。

当前。碳酸酯、锂电材料产业积极信号正在涌现。财通证券股份有限公司副所长张一驰围绕新兴市场储能将迎来的发展机遇进行了讲述。去年全球光伏装机数据亮眼,新兴市场在今年成为接力需求增长的最大拉动力,新兴市场需求旺盛主要原因主要有三方面,一是电网落后导致停电,以化石能源发电为主,且化石能源高度依赖进口,美元升值导致进口能源本币价格大幅上升,电价上涨,在南非、巴基斯坦、斯里兰卡、孟加拉国等地区先后出现。二是新兴市场是价格敏感市场,光储系统价格大幅度下降提升了经济性。新兴市场人均GDP在4000美元,安装等软性成本低,安装光储系统经济性好。三是新兴市场用户用光伏渗透率仍极低,这些地区人口接近40亿。目前用户渗透率不到1%(欧洲主要国家10%以上,拉美巴西5%以上)。

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此次会议还召开了碳酸酯产业闭门会议,重点交流碳酸酯和锂电新材料产业发展趋势、价格体系、应用领域的拓展空间、行业动态及新上项目装置建设运营情况、当前行业遇到的难点和痛点,探讨了碳酸酯行业发展新路径。本次会议由《中国化工报》社有限公司、全国碳酸酯产业智库主办,唐山好誉科技开发有限公司冠名,BEOT波特(石家庄)无机膜分离设备有限公司协办,并得到胜华新材料集团股份有限公司的支持。


图:薛庆海/摄

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