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电解液新型锂盐材料行业报告:双氟磺酰亚胺锂,新型锂盐LiFSI国产化(23页)

行业报告下载 2020-03-18 30 管理员

目前,考虑到电池成本、安全性能等因素,六氟磷酸锂(LiPF6) 是商业 化应用最为广泛的锂电池溶质锂盐,然而在使用过程中,LiPF6 也存在热稳 定性较差、易水解等问题,造成电池容量快速衰减并带来安全隐患。新型电 解液溶质锂盐 LiFSI 具有远好于 LiPF6 的物化性能:1、更高的热稳定性—— LiFSI 熔点为 145℃,分解温度高于 200℃;2、更好的电导率;3、更优的 热力学稳定性——LiFSI 电解液与 SEI 膜的两种主要成分有很好的相容性, 只会在 160 ℃时与其部分成分发生置换反应。因此,LiFSI 可成为改善 LiPF6 缺陷的最佳替代品,符合未来电解液的发展趋势。将 LiFSI 加入 LiPF6电解液中能够提高电解液的电导率和锂离子迁移数, 增强电解液导离子能力,当加入 0.1mol/LiFSI 时,电解液的电导率由 11.03 增大到了 11.18,同时锂离子迁移数也由 0.4874 增大到 0.5133,当 LiFSI 浓度增加到 0.3mol/L 时,因为粘度的增加使电导率下降至 11.14,但仍高于 未加 LiFSI 电解液的电导率,此时锂离子迁移数增加至 0.5484,当 LiFSI 浓 度进一步增大到 0.5mol/L 时,电导率继续下降,低于未加 LiFSI 的电解液, 而锂离子迁移数持续增加。

就锂盐全产业链看,最上游为氯磺酸、液氮、五氟化磷等原材料生产厂 商,原料经加工制成溶质锂盐,其下游为终端产品电解液,电解液根据不同 的下游产品可以分为动力电解液、储能电解液和数码电解液。 目前,LiFSI 行业下游客户主要为动力电池及新能源动力汽车企业,包 括韩国 LG、韩国三星、日本松下、美国 Solid Energy Systems Corp.等知名 新能源电池生产商以及德国大众汽车公司、日本丰田汽车公司等。按照国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,2020 年,我国纯 电动汽车动力电池的能量密度目标为 350Wh/kg,2025 年目标为 400Wh/kg, 2030 年目标为 500Wh/kg,可以预见未来国家对享有补贴的新能源汽车的电 池能量密度要求逐渐提高。目前国内的三元锂电池能量密度约为 240Wh/kg, 磷酸铁锂电池能量密度约为 180Wh/kg。因此,若要实现更高的能量密度目 标,使用高镍三元锂电池将成为未来发展趋势。

未来,随着三元锂电池市场占有率逐渐提升,其相对较差的高温安全性 (相对于磷酸铁锂)将成为亟待解决的问题。换而言之,这将推动电解液往 高压、高安全性的方向发展。而之前我们已经提到过,传统的六氟磷酸锂盐 在高温高压电领域应用有限,而 LiFSI 能大幅提高电解液耐高温和高压性能, 在实现电池高温循环稳定性方面,包括延长循环寿命、提高倍率性能和安全 性上均会有极大的提升。在政策的助力下,LiFSI 正式迎来发展机遇。 针刺实验是目前模拟锂离子电池内短路最常用的一种手段,通过将钢针 插入到锂离子电池内部,引起正负极之间的短路,在局部产生大量的热量, 从而实现对锂离子电池内短路的模拟,是检测电池安全性能的方法之一。在 针刺最初的 40 秒内,三元锂电池放出大量的热,两块电池中心的表面温度 迅速上升到最高值。含 LiFSI 电解液电池阻抗较低且热稳定性较强,中心表 面温度峰值为 79.6℃,常规电解液电池中心温度峰值为 96.8℃,峰值温度相 差近 17.7℃。

电解液新型锂盐材料行业报告:双氟磺酰亚胺锂,新型锂盐LiFSI国产化(23页)

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标签: 新能源|电力|电池

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