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談LiFSI:價格和工藝難度始終是一道邁不過去的坎

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年08月24日  

LiFSI鋰鹽無法大規模使用的原因就是價格高破天際,目前市場價格在100-150萬/噸,而傳統鋰鹽LiPF6的價格在30萬/噸,和之相比高出3到5倍,面對如此高的價格很多電池公司只能望而卻步。


按照國家公布的《節能和新能源汽車技術路線圖》,2020年我國純電動汽車動力鋰電池的能量密度目標為350wh/kg,2025年目標為400wh/kg,2030年目標為500wh/kg。為了達到這一系列的目標,高能量密度的三元電池就成為電池界的"寵兒"。然而三元電池對電解液的要求更高,傳統鋰鹽LiPF6由于在高溫高壓下易分解且對水敏感,無法應用在高能量密度的特殊環境下,這也使具有更高性能的新型鋰鹽LiFSI成了最佳替代品。然而LiFSI昂貴的價格和高難度的生產加工工藝,都成了阻擋LiFSI大規模應用的"堅硬"壁壘。


LiFSI,全稱雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰,其作為電解液鋰鹽,水分要求小于100ppm,一般在40ppm左右,才可以使用。由于Li+和FSI-之間具有較低的結合能,有利于Li+的解離,因此添加了LiFSI的電解液具有較高的電導率。用EC/DMC配制成lmol/L電解質溶液,電導率可達0.01S/cm。在-30℃下電導率還在0.001S/cm以上,這有關高端產品應用極為重要。此外LiFSI還具有較高的電化學穩定性,在較高的電壓下對鋁集流體沒有腐蝕用途。同時,LiFSI分解溫度大于200℃,熱穩定性也更強,且在低于-20℃環境下也能正常工作,還具有抑制脹氣,安全性能高等特點。這些優異的性能也決定了LiFSI成為高能量密度電池電解液添加劑的"不二人選"。


無論性能多么優越,的價格和工藝難度始終是一道邁不過去的坎。2012年日本觸媒首次展示LiFSI,并于2013年進行量產。但由于技術壁壘高、生產成本高,目前日韓一些公司將LiFSI和LiPF6混用,應用在一些有著特殊需求的高能量密度動力鋰電池電解液之中。LiFSI鋰鹽無法大規模使用的原因就是價格高破天際,目前市場價格在100-150萬/噸,而傳統鋰鹽LiPF6的價格在30萬/噸,和之相比高出3到5倍,面對如此高的價格很多電池公司只能望而卻步。


目前國內還沒有大規模量產LiFSI的公司,重要依靠進口。為了打破國外壟斷,通過產業化帶動價格下降,國內很多公司早已嗅到商機紛紛提前布局。自2016年下半年起,新宙邦、天賜材料、永太科技、杉杉股份、氟特電池等公司已經開始積極建設LiFSI產線。然而目前各大廠商有關LiFSI只能達到小規模量產,甚至產線還在完善之中。加工技術壁壘始終是LiFSI產業的"絆腳石",這也使LiFSI價格的降低和大規模應用只能暫時停留在"望梅止渴"的階段。


一些下游公司對LiFSI鋰鹽電解液的三元電池格外青睞,在眾多的期待和熱捧中新型鋰鹽添加劑LiFSI已經"飄上神壇",似是擁有了"出淤泥而不染"的高貴特性。然而其高昂價格和高難度的生產工藝都使LiFSI電解液暫時無法大規模使用,只能應用于高端產品和領域。公司因為LiFSI的高價無法應用到電池生產中,一般用戶也無法接觸到這些高端產品,這也注定了LiFSI電解液"只可遠觀而不可褻玩"的特質。


高能量密度電池已經成為動力鋰電池的必然趨勢,這也推動了更多更先進材料的研發和產業化進程,如高鎳材料就已成為目前鋰電正極材料的主流方向,而作為電池重要組成部分的電解液也必然要有革新,像LiFSI這類的高能量密度電解液也將會正式走向舞臺。未來隨著國內LiFSI技術的發展以及相關項目的逐步投產,LiFSI價格將會逐步下降,最沉重的價格"枷鎖"被打開,LiFSI電解液的大規模應用也將不再遙不可及,使用LiFSI電解液的動力鋰電池就會成為公司隨時"把玩"的"掌中之物"。

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