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新型锂盐物化性能优异,LiFSI是目前发展前景较为明朗的新型锂盐之一

发布时间:2021-12-20  来源:立鼎产业研究网  点击量: 4579 

考虑到未来锂电池高镍、高电压趋势明显,对锂电池安全性、能量密度等指标要求将逐步提升,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,未来可能不足以满足各项要求。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。

新型锂盐优缺点


资料来源:CNKI

在这些新型锂盐中,LiFSI是目前发展前景较为明朗的新型锂盐之一。这不仅因为它具备优良的物化性能,也是由于随着国内各公司加大投入研发,LiFSI生产工艺得以不断改进,已经成功实现了产业化技术突破,能够率先开始规模化、商业化的应用,经济效益相对较好。

LiFSI最常见的合成方法是双氯磺酰亚胺利用氟化剂氟化得到双氟磺酰亚胺,再利用碱金属盐进行锂化反应,最终得到双氟磺酰亚胺锂。目前国内公司LiFSI的制备方法按原材料分类主要有三种,以磺酰胺与二氯亚砜、氯磺酸为原料;以磺酰氯或硫酰氟和氨气为原料;以氟磺酸与尿素为原料。这些工艺具有原材料易得、流程简单、成本较低、反应彻底(副反应少)、产品纯度高等特点,为我国LiFSI的工业化生产提供了强有力的技术支撑。由于国内合成工艺逐渐成熟以及新技术路线的成功研发,LiFSI的生产成本开始大幅下降,LiFSI的竞争力将得以体现,正式迎来发展机遇。

我国部分企业LiFSI


资料来源:国家知识产权局

一般来说,LiFSI作为电解液锂盐有两种应用方式:作为电解液添加剂以及核心溶质(六氟磷酸锂替代品)。电解液中加入LiFSI可以有效改善锂离子电池的低温放电性能、倍率放电性能和循环性能,LiFSI与六氟磷酸锂作为混合锂盐使用可以有效提高电解液的电导率、降低电解液的黏度。可以根据LiFSI这两种不同的应用方式,并参照上文对电解液需求量的测算,来对LiFSI未来的需求量进行测算。

若将LiFSI作为电解液添加剂,电解液添加剂在电解液中占比约3%,可以得出在上述假设下,2021LiFSI的需求量为1.9万吨/年,2025LiFSI的需求量将达到6.73万吨/年,以市场价40万元/吨计算,预计2025LiFSI的市场规模将达269.2亿元。

若将LiFSI作为电解液核心溶质,倘若使用LiFSI来完全替代现有的锂盐,我们假设LiFSI电解液与六氟磷酸锂电解液拥有相同的锂离子浓度,而目前1吨六氟磷酸锂能生产出约8吨电解液,则1LiFSI能生产出约6.5吨电解液。再结合上文对六氟磷酸锂需求量的预测,可以测算出,2021LiFSI的需求量为9.75万吨/年,2025LiFSI的需求量将高达34.52万吨/年。

短期内LiFSI对六氟磷酸锂难以实现完全替代。以2025LiFSI的市场价35万元/吨计算,预计2025年,LiFSI的替代率(市场占有率)每提升一个百分点,其需求量就将提升约0.35万吨,对应市场规模就将扩大12.1亿元,市场空间巨大。

LiFSI需求量测算(万吨)


资料来源:公开资料


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