我国碳酸酯类电解液溶剂的产业现状

电解液溶剂与电池的综合性能息息相关。介绍了目前国内常用的电解液溶剂及其物理性质，其中碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯用量最大。同时主要介绍了碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的现阶段生产技术，对比了碳酸二甲酯生产工艺的优缺点，介绍了酯交换法合成碳酸二甲酯的主流工艺。最后分析了当前两种主要电解液溶剂的产能及市场情况，并提出未来产业发展的方向。

 1 概述

电解液是锂电池四大材料之一，在电池成本中占比约7%，电解液主要由高纯溶剂、锂盐、添加剂构成，按近似83∶12∶5的质量比配制而成。溶剂作为离子在正负极之间传递的载体，直接影响电池导电率、化学稳定性、试用温度范围、能量密度等指标，与电池的综合性能息息相关，一般由高介电常数和低黏度的溶剂混合而成。

目前常用的电解液溶剂有环状碳酸酯和链状碳酸酯两大类。环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，链状碳酸酯包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)。其中用量较大的是EC、EMC、DMC三种，如：磷酸铁锂电池注重改善导电性，电池中的DMC用量会更大；而三元电池注重改善低温性能，电池中的EMC用量会更大。

2 DMC产业现状

DMC常温下是无色透明、略有气味、微甜的液体，难溶于水，可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶，可分为工业级(纯度99.9%)和电池级(纯度99.999%以上)。DMC可用于合成聚碳酸酯单体碳酸二苯酯、异腈酸酯、氨基甲酸酯等多种化工产品。电池级DMC具有高介电常数、较高的电化学稳定性以及低黏度等特性，主要用于锂电池电解液溶剂。

2.1 DMC生产工艺

目前，国内工业化的DMC合成技术主要有酯交换合成法、甲醇氧化羰基化法、尿素醇解法，主要合成路线如图1所示，不同合成路线的对比见表2。

近年来，随着DMC的发展，工艺也逐渐更新。目前，光气法生产DMC的工艺已被完全淘汰，酯交换法合成DMC是国内的主流工艺，装置产能约占DMC总产能的80%左右。另外，甲醇氧化羰基化法也已成功工业化，中盐安徽红四方采用的是此工艺的液相法，重庆东能新能源采用的是此工艺的气相法。部分企业在尝试尿素法生产工艺，受限于产品质量和分离问题，规模化生产仍有欠缺。

图1 DMC的不同合成路线

2.2 DMC市场

2023年以来，国内DMC新增产能46万t，其中华鲁恒升30万t，山东德普化工二期6万t，卫星石化10万t。截至2023年底，中国DMC产能约217万t，总产量约125万t，同比产能、产量分别增长27%、19%。2019—2023年DMC产能、产量呈逐年增长的趋势，如图2所示。

表2 不同合成路线的对比

DMC产能的增长主要依托下游应用的拓宽：一是DMC作为新能源锂电池电解液的重要溶剂，国内锂电新能源的发展带动了需求；二是2015年后国内聚碳酸酯技术国产化，推动了国内产能增加，目前国内产能约350万t，共涉及15家生产企业；三是作为溶剂的传统市场，如显影液、医药、黏胶剂等。2022年DMC下游需求结构为电解液及相关行业，约占总需求的43%，聚碳酸酯行业约占26%，显影液行业约占3%，涂料胶黏剂等行业约占12%，固光医药等行业约占3%。

图2 2019—2023年DMC产能、产量及均价情况

3 EMC产业现状

EMC同时具有甲基和乙基两种官能团，即同时具有DMC和DEC的性能，且因其黏度较低，液态范围较宽，低温性能突出，成为使用量较大的溶剂之一。

目前市场上EMC生产工艺采用DMC和乙醇酯交换法，DMC适度过量有利于EMC的合成，因此会副产DMC和甲醇的共沸物。此共沸物可以作为DMC生产的原料，因此同时具有DMC和EMC装置的厂家生产成本更具有优势。图3为EMC的合成路线，表3为国内EMC产能及在建产能的分布情况。

      目前国内EMC产能48.8万t，其中华鲁恒升产能最大，占到国内产能的61.5%，石大胜华、海科新源是国内市场主要生产厂家，其他厂家多为小于1万t的小装置，整体竞争力较差。

4 结语

DMC下游应用多样且相对稳定；EMC、EC、DEC的市场需求主要在锂电电解液，需求相对单一，对电解液市场的依赖性强。根据高工产研锂电研究所(GGII)统计：2023年中国动力电池出货量630 GWh，同比增长31%；储能锂电池出货量206 GWh，同比增长59%；3C消费类数码产品出货量49 GWh。2023年，国内锂电池电解液出货量113.8万t，同比增长27.7%，对应电解液溶剂的需求量95万t左右，目前国内用量较大的EC、EMC、DMC等溶剂基本都供大于需，未来成本竞争将更加严峻，拥有“DMC-EMC”配套产能，以及规模化产能，将更具有优势。(作者：王佳臻)