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争先恐后!头部企业加速布局新型锂盐
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-12-18 | 284 次浏览 | 分享到:
作为电解液的核心部分,溶质锂盐在很大程度上决定着电池的各项性能。目前,低成本的无机锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)占据市场主导地位,但是六氟磷酸锂仍存在热稳定性较差,较易水解,容易造成电池容量快速衰减并带来安全隐患、极易吸潮分解释放出有害气体氟化氢的问题,逐渐无法跟上锂电池发展的需求。

作为电解液的核心部分,溶质锂盐在很大程度上决定着电池的各项性能。目前,低成本的无机锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)占据市场主导地位,但是六氟磷酸锂仍存在热稳定性较差,较易水解,容易造成电池容量快速衰减并带来安全隐患、极易吸潮分解释放出有害气体氟化氢的问题,逐渐无法跟上锂电池发展的需求。而新型电解液溶质锂盐往往具有更高的热稳定性、热力学稳定性和高低温放电性能,物化性能优于六氟磷酸锂,能够更好的满足锂电池的发展趋势。将新型锂盐应用于锂离子电池可拓宽电池的使用温度,提升循环寿命和安全性,在动力电池高能量密度、高安全性的需求环境下,新型锂盐是未来发展的重要方向。

新型锂盐LiFSI,锂电中游材料的下一个风口

目前商业化使用的电解质主要为有机电解液,由溶质(锂盐)、溶剂(有机溶剂)以及添加剂构成。溶质锂盐的选择很大程度上也决定着锂电池的容量、工作温度、循环性能、功率密度、能量密度及安全性等性能。

目前,以双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)为代表的下一代新型有机锂盐备受市场关注。从材料特性来看,LiFSI与LiPF6相比,拥有更好的导电性、更高的电化学和热稳定性以及抗水解性,可以在高温环境下保持良好的电池性能。LiFSI在电池中还可以形成更薄、更均匀的SEI,可以有效减小枝晶对电池结构的破坏从而提升稳定性。虽然LiFSI对铝制集流板有腐蚀作用,但目前可以通过加入少量添加剂如LiODFB使铝提前钝化来克服。

LiFSI与LiPF6混合使用也能一定程度较单独使用LiPF6提升电池性能。LiFSI以及衍生物NaFSI还十分适合用于未来电池体系如锂硫电池(Li-S)、金属锂电池(LMB)、钠离子电池(SIB)以及硅负极锂电池,符合未来电池电解液的发展趋势。因此可判断LiFSI在电解液中的地位有望从目前的添加剂(占比0.5%以下)逐步过渡到单独使用的锂盐(占比1%~15%),实现电解液溶质锂盐环节的技术更迭。

发展可期,头部企业加速布局新型锂盐

1995年,Michel Armand博士首次提出将LiFSI作为新型锂电池溶质锂盐,但由于该工艺中原料氟磺酸价格昂贵,且对生产设备的腐蚀非常厉害,阻碍了其商业化进程。2012年,日本触媒宣布已确立了溶质锂盐用LiFSI的工业制造方法,次年,全球首个产业化级别的LiFSI生产线由日本触媒实现。中国企业对LiFSI的产业化合成的研究始于2015年前后,并在2017年逐步落实产能,目前全球各大企业已开始陆续投资布局规模化的LiFSI产能。

LiFSI生产工艺流程

目前我国多家企业如天赐材料、新宙邦、多氟多、康鹏科技、氟特电池等纷纷突破LiFSI合成工艺的技术壁垒,陆续布局。

截止2021年10月,国内现有LIFSI产能约6600吨/年,如若各家公司现有的扩产项目能够顺利实施,预计2025年国内LIFSI产能将达到13万吨/年左右。

未来,在下游动力电池需求快速提升的形势下,预计溶质锂盐的需求将大幅扩张。LiFSI出色的锂电池性能以及降本带来的经济性将加速其在锂盐领域的渗透。