鋰離子電池電解液行業(yè)研究

電解液是鋰電池的核心

鋰離子電池電解液是鋰電池的四大關(guān)鍵原材料之一，是電池中離子傳輸?shù)妮d體，在正極鋰離子和負(fù)極之間起到鋰離子傳導(dǎo)的作用，為鋰離子提供一個(gè)自由脫嵌的環(huán)境，其能量密度、比容量、工作溫度范圍、循環(huán)壽命，鋰電池的安全性能有著重要的影響。

從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，鋰離子電池電解液位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，上游主要是基礎(chǔ)化工原料，包括碳酸鋰、無(wú)水氫氟酸、甲醇、環(huán)氧丙烷等。下游主要用于動(dòng)力電池、3C消費(fèi)類電池和儲(chǔ)能電池，截至2022年上半年，三大領(lǐng)域?qū)﹄娊庖旱男枨蠓謩e占70.7%、16.2%和13.1%。

鋰離子電池電解液約占整個(gè)鋰電池成本的10%-15%。電解液一般由鋰鹽、高純度有機(jī)溶劑、各種添加劑等原料按一定比例組成。溶劑、電解質(zhì)和添加劑的添加量通常分別為80%、12%和5%。按成本計(jì)算，鋰電解質(zhì)鹽約占52.2%，有機(jī)溶劑約占31.8%，添加劑約占9.1%，制造成本約為6.9%。

溶劑主要是碳酸亞乙酯EC和碳酸亞丙酯PC。溶質(zhì)是電解質(zhì)的核心成分，其主要功能是確保在電池充放電過程中有足夠的鋰離子實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán)。添加劑包括成膜添加劑、阻燃添加劑、高低溫添加劑、過充保護(hù)添加劑等，用于調(diào)節(jié)電解質(zhì)的性能。

鋰離子電池電解液的三大材料

鋰離子電池電解液的三大成分中，溶劑變化不大，提高性能的關(guān)鍵在于鋰鹽和添加劑。電解質(zhì)的鋰鹽決定了電解質(zhì)的基本物理化學(xué)性質(zhì)，是鋰離子電池電解質(zhì)中影響鋰電池性能的最重要成分。

電解質(zhì)的鋰鹽、添加劑和電解質(zhì)的配方是電解質(zhì)的核心技術(shù)。根據(jù)性能要求，鋰鹽可以是單一類型的鋰鹽、混合鋰鹽或作為添加劑的另一種鋰鹽。動(dòng)力電池電解質(zhì)制造商主要探索新的電解質(zhì)鋰鹽、添加劑或調(diào)整電解質(zhì)鋰鹽和添加劑與溶劑的比例，以制造比能量、功率、安全性更高、工作溫度更寬的動(dòng)力電池電解質(zhì)。

鋰鹽溶質(zhì)

在鋰離子電池電解液鋰鹽溶質(zhì)中，六氟磷酸鋰具有熱穩(wěn)定性差、易水解等問題，易造成電池容量快速衰減，易吸收水分分解釋放的氟化氫等有害氣體。在動(dòng)力電池中，高能量密度、高安全性的需求，可以拓寬電池溫度，提高循環(huán)壽命和安全性的新型鋰鹽是未來(lái)的發(fā)展方向。

相比之下，LiFSI在幾個(gè)方面比六氟磷酸鋰具有更好的性能，但仍有兩個(gè)關(guān)鍵因素限制了其應(yīng)用，一是價(jià)格高，二是正極集電體鋁箔在高濃度下腐蝕嚴(yán)重。LiFSI可以取代六氟磷酸鋰成為一種新的鋰鹽，可以用作添加劑，但由于其工藝復(fù)雜，產(chǎn)率低，成本高，目前主要用作鋰離子電池電解質(zhì)的添加劑。因此，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，LiFSI很難大規(guī)模取代六氟磷酸鋰。