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年03月18日 07:56 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℃。