中國粉體網(wǎng)訊 作為電解液的核心部分,,溶質(zhì)鋰鹽在很大程度上決定著電池的各項(xiàng)性能,。目前,,低成本的無機(jī)鋰鹽六氟磷酸鋰(LiPF6)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,,但是六氟磷酸鋰仍存在熱穩(wěn)定性較差,,較易水解,容易造成電池容量快速衰減并帶來安全隱患,、極易吸潮分解釋放出有害氣體氟化氫的問題,,逐漸無法跟上鋰電池發(fā)展的需求。而新型電解液溶質(zhì)鋰鹽往往具有更高的熱穩(wěn)定性,、熱力學(xué)穩(wěn)定性和高低溫放電性能,,物化性能優(yōu)于六氟磷酸鋰,能夠更好的滿足鋰電池的發(fā)展趨勢(shì),。將新型鋰鹽應(yīng)用于鋰離子電池可拓寬電池的使用溫度,,提升循環(huán)壽命和安全性,在動(dòng)力電池高能量密度,、高安全性的需求環(huán)境下,,新型鋰鹽是未來發(fā)展的重要方向。
新型鋰鹽LiFSI,,鋰電中游材料的下一個(gè)風(fēng)口
目前商業(yè)化使用的電解質(zhì)主要為有機(jī)電解液,,由溶質(zhì)(鋰鹽)、溶劑(有機(jī)溶劑)以及添加劑構(gòu)成,。溶質(zhì)鋰鹽的選擇很大程度上也決定著鋰電池的容量,、工作溫度、循環(huán)性能,、功率密度,、能量密度及安全性等性能,。
新型鋰鹽優(yōu)缺點(diǎn)
目前,以雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)為代表的下一代新型有機(jī)鋰鹽備受市場(chǎng)關(guān)注,。從材料特性來看,,LiFSI與LiPF6相比,擁有更好的導(dǎo)電性,、更高的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及抗水解性,,可以在高溫環(huán)境下保持良好的電池性能。LiFSI在電池中還可以形成更薄,、更均勻的SEI,,可以有效減小枝晶對(duì)電池結(jié)構(gòu)的破壞從而提升穩(wěn)定性。雖然LiFSI對(duì)鋁制集流板有腐蝕作用,,但目前可以通過加入少量添加劑如LiODFB使鋁提前鈍化來克服,。
LiFSI與LiPF6混合使用也能一定程度較單獨(dú)使用LiPF6提升電池性能。LiFSI以及衍生物NaFSI還十分適合用于未來電池體系如鋰硫電池(Li-S),、金屬鋰電池(LMB),、鈉離子電池(SIB)以及硅負(fù)極鋰電池,符合未來電池電解液的發(fā)展趨勢(shì),。因此可判斷LiFSI在電解液中的地位有望從目前的添加劑(占比0.5%以下)逐步過渡到單獨(dú)使用的鋰鹽(占比1%~15%),,實(shí)現(xiàn)電解液溶質(zhì)鋰鹽環(huán)節(jié)的技術(shù)更迭。
發(fā)展可期,,頭部企業(yè)加速布局新型鋰鹽
1995年,,Michel Armand博士首次提出將LiFSI作為新型鋰電池溶質(zhì)鋰鹽,但由于該工藝中原料氟磺酸價(jià)格昂貴,,且對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕非常厲害,,阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。2012年,,日本觸媒宣布已確立了溶質(zhì)鋰鹽用LiFSI的工業(yè)制造方法,,次年,全球首個(gè)產(chǎn)業(yè)化級(jí)別的LiFSI生產(chǎn)線由日本觸媒實(shí)現(xiàn),。中國企業(yè)對(duì)LiFSI的產(chǎn)業(yè)化合成的研究始于2015年前后,,并在2017年逐步落實(shí)產(chǎn)能,目前全球各大企業(yè)已開始陸續(xù)投資布局規(guī)�,;腖iFSI產(chǎn)能,。
LiFSI產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間線
目前我國多家企業(yè)如天賜材料、新宙邦,、多氟多,、康鵬科技、氟特電池等紛紛突破LiFSI合成工藝的技術(shù)壁壘,陸續(xù)布局,。
LiFSI生產(chǎn)工藝流程
來源:多氟多,,光大證券研究所整理
截止2021年10月,國內(nèi)現(xiàn)有LIFSI產(chǎn)能約6600噸/年,,如若各家公司現(xiàn)有的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目能夠順利實(shí)施,,預(yù)計(jì)2025年國內(nèi)LIFSI產(chǎn)能將達(dá)到10.56萬噸/年。
我國LiFSI現(xiàn)有產(chǎn)能及擴(kuò)產(chǎn)情況
未來,,在下游動(dòng)力電池需求快速提升的形勢(shì)下,預(yù)計(jì)溶質(zhì)鋰鹽的需求將大幅擴(kuò)張,。LiFSI出色的鋰電池性能以及降本帶來的經(jīng)濟(jì)性將加速其在鋰鹽領(lǐng)域的滲透,。
參考資料:
王喆等.新型鋰鹽LiFSI:鋰電中游材料的下一個(gè)風(fēng)口
趙乃迪.氟系新材料龍頭,雙軌驅(qū)動(dòng)大有可為
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金)
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