一、概述
鋰離子電池材料為鋰離子電池的組成部分,一般分為正極、負(fù)極、隔膜、電解液等。鋰離子電池電解液一般由溶質(zhì)、高純度有機(jī)溶劑、添加劑等材料在一定條件下,按一定比例配制而成。溶質(zhì)鋰鹽決定了電解液的基本理化性能,是電解液成分中對(duì)鋰離子電池特性影響最重要的成分。根據(jù)性能要求不同,鋰鹽可以采用單一種類(lèi)鋰鹽、混合鋰鹽或把另一種鋰鹽作為添加劑。
鋰離子電池電解液的構(gòu)成
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)雙氟磺酰亞胺鋰行業(yè)現(xiàn)狀深度研究發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(2023-2029年)
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)雙氟磺酰亞胺鋰行業(yè)現(xiàn)狀深度研究發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(2023-2029年)》顯示,目前,無(wú)機(jī)鋰鹽六氟磷酸鋰(LiPF6)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,但存在化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、低溫環(huán)境下效率受限等問(wèn)題,無(wú)法跟上鋰電池發(fā)展需求。LiFSI是一種性能優(yōu)異的新型溶質(zhì)鋰鹽,具有高導(dǎo)電率、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),非常符合鋰電池的高性能、寬溫度和高安全發(fā)展方向。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,以LiFSI為鋰鹽的電解液更能滿足未來(lái)電池發(fā)展需求,是替代LiPF6的最佳選擇。
LiFSI和LiPF6的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
比較項(xiàng)目 | LiFSI | LiPF6 | |
基礎(chǔ)物性 | 分解溫度 | >200℃ | >80℃ |
氧化電壓 | ≤4.5V | >5V | |
溶解度 | 易溶 | 易溶 | |
電導(dǎo)率 | 最高 | 較高 | |
化學(xué)穩(wěn)定性 | 較穩(wěn)定 | 差 | |
熱穩(wěn)定性 | 較好 | 差 | |
電池性能 | 低溫性能 | 好 | 一般 |
循環(huán)壽命 | 高 | 一般 | |
耐高溫性能 | 好 | 差 | |
工藝成本 | 合成工藝 | 復(fù)雜 | 簡(jiǎn)單 |
成本 | 高 | 低 |
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二、發(fā)展現(xiàn)狀
近幾年,采用發(fā)展新能源汽車(chē)來(lái)節(jié)約和保護(hù)能源、環(huán)境戰(zhàn)略已經(jīng)成為全球共識(shí),越來(lái)越多的國(guó)家提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),各大車(chē)企也相繼公布了禁售燃油車(chē)時(shí)間計(jì)劃,這大大促進(jìn)新能源汽車(chē)需求增長(zhǎng),提升動(dòng)力電池的需求。除2020年受疫情影響增速放緩?fù)猓?017-2021年期間動(dòng)力電池裝機(jī)量一直保持著高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2021年全球動(dòng)力系統(tǒng)裝機(jī)量達(dá)到297GWh,同比增長(zhǎng)403.39%,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到667GWh;中國(guó)動(dòng)力系統(tǒng)裝機(jī)量增長(zhǎng)到154.5GWh,同比增長(zhǎng)324.73%,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到335GWh,未來(lái)將繼續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)雙氟磺酰亞胺鋰行業(yè)現(xiàn)狀深度研究發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(2023-2029年)
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)雙氟磺酰亞胺鋰行業(yè)現(xiàn)狀深度研究發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(2023-2029年)
從區(qū)域分布來(lái)看,目前,全球鋰電池產(chǎn)業(yè)主要集中于中國(guó)、日本和韓國(guó)。自2015年開(kāi)始,國(guó)家大力發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè),使得鋰電池市場(chǎng)規(guī)模開(kāi)始快速擴(kuò)大,并且該年超過(guò)韓國(guó)和日本,成為是全球領(lǐng)先的鋰電池生產(chǎn)國(guó)。進(jìn)入2020年,在疫情全球大爆發(fā)的背景下,全球動(dòng)力電池市場(chǎng)需求增長(zhǎng)乏力,但我國(guó)仍然處于領(lǐng)先地位,而且在下游市場(chǎng)需求帶動(dòng)下產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)增長(zhǎng),鋰電池產(chǎn)量達(dá)188.5億只,產(chǎn)業(yè)規(guī)模高達(dá)1980億元,總出貨量達(dá)到158.5GWh,同比增長(zhǎng)20.4%。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2021年中國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模約324GWh,約占全球市場(chǎng)的59.4%,產(chǎn)量達(dá)到了232.64億只,同比增長(zhǎng)了22.40%;截止2022年1-10月全國(guó)鋰離子電池累計(jì)產(chǎn)量為194.68億只,同比增長(zhǎng)1.10%。
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數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)雙氟磺酰亞胺鋰行業(yè)現(xiàn)狀深度研究發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(2023-2029年)
而LiFSI在鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中主要用作添加劑,可明顯提高電池的常溫循環(huán)、高溫循環(huán)、倍率和低溫性能,可見(jiàn)LiFSI的性能雖然比LiPF6優(yōu)勢(shì)大,但由于其成本偏高,進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)階段尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)LiPF6的替代。
不過(guò),隨著動(dòng)力電池越來(lái)越向著高鎳化和高電壓化方向發(fā)展,動(dòng)力電池企業(yè)對(duì)于電池的要求也不斷提高,如高溫性能、循環(huán)性能、導(dǎo)電性能等,這將使得LiFSI等新型添加劑使用需求逐漸增加。根據(jù)相關(guān)資料可知,目前全球頭部電池企業(yè)的LiFSI添加比例已經(jīng)提升至2-15%,并且部分HEV電池產(chǎn)品的LiFSI添加比例更高,其主要原因是HEV電池需要高倍率放電。截止目前,韓國(guó)LG和三星、日本松下等頭部新能源電池企業(yè)及日本宇部等電解液企業(yè)都已經(jīng)開(kāi)始對(duì)雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)進(jìn)行性能測(cè)試,雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)的年使用量也將逐漸上升階段。
從現(xiàn)階段雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)產(chǎn)能布局來(lái)看,由于LiFSI具有較大的市場(chǎng)前景,所以近年來(lái)國(guó)內(nèi)外各大電解液相關(guān)廠商紛紛入局,電池材料的重點(diǎn)企業(yè)也均已開(kāi)始布局LiFSI且預(yù)計(jì)在5年內(nèi)陸續(xù)投產(chǎn)。未來(lái),隨著雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)生產(chǎn)廠商技術(shù)不斷突破與豐富、量產(chǎn)規(guī)模大幅增加,LiFSI生產(chǎn)成本持續(xù)下降,其市場(chǎng)滲透率將逐步提高。
截至2022年7月國(guó)內(nèi)外企業(yè)雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)布局情況
公司名稱(chēng) | 現(xiàn)有產(chǎn)能(噸/年) | 擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目 | 擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能(噸/年) | 預(yù)計(jì)投產(chǎn)日期 |
時(shí)代思康 | 10000(折合固體總量) | 貴州時(shí)代思康新材料有限公司5萬(wàn)噸雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目 | 50000 | - |
天賜材料 | 6300 | 公開(kāi)發(fā)行可轉(zhuǎn)債募投項(xiàng)目年產(chǎn)2萬(wàn)噸雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目 | 20000 | 2023年 |
天賜材料(南通)有限公司年產(chǎn)24.3萬(wàn)噸鋰電及含氟新材料項(xiàng)目 | 2000 | 2024年 | ||
九江天賜高新材料年產(chǎn)9.5萬(wàn)噸鋰電基礎(chǔ)材料及10萬(wàn)噸二氯丙醇項(xiàng)目 | 30000 | - | ||
康鵬科技 | 1700 | 蘭州康鵬新能源科技有限公司2.55萬(wàn)噸/年電池材料項(xiàng)目(一期)15000 | 2024年 | |
多氟多 | 1600 | 年產(chǎn)4萬(wàn)噸雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目 | 40000 | 2025年底 |
年產(chǎn)1萬(wàn)噸雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目 | 10000 | - | ||
新宙邦 | 1200 | 湖南福邦年產(chǎn)2400噸雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)項(xiàng)目(二期) | 湖南福邦項(xiàng)目共2400噸 | 福邦項(xiàng)目(一期)正式投產(chǎn)后提供1200噸產(chǎn)能 |
如鯤新材 | 固體1000 | 年產(chǎn)10755噸鋰電化學(xué)品和電子化學(xué)品項(xiàng)目 | 技改后總產(chǎn)能為固體500噸及液體8000噸 | - |
永太科技 | 900 | 雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)1500噸/年 | 1500 | 達(dá)產(chǎn)時(shí)間根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度而定 |
韓國(guó)天寶 | 740 | - | - | - |
日本觸媒 | 300 | - | 3000 | 預(yù)計(jì)2023年 |
氟特電池 | 300 | - | - | 正在進(jìn)行公司土地及廠房轉(zhuǎn)讓 |
研一(江山) | 0 | 年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸新型鋰鹽項(xiàng)目 | 10000 | - |
立中集團(tuán) | 0 | 新能源鋰電新材料項(xiàng)目 | 8000 | 2024年 |
宏氟鋰業(yè) | 0 | 會(huì)昌基地一期LiFSI產(chǎn)能500噸處于設(shè)備采購(gòu)階段,二期規(guī)劃項(xiàng)目產(chǎn)能3000噸 | 3500 | 2022年 |
石大勝華 | 0 | 5000噸/年動(dòng)力電池材料項(xiàng)目 | 1000 | - |
三美股份 | 0 | 與江蘇華盛鋰電材料股份有限公司就雙氟磺酰亞胺鋰項(xiàng)目進(jìn)行合作(一期) | 500 | - |
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