锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

锂离子电池主要由四大部分组成：正极材料、负极材料、电解质和隔膜。电解质是锂离子电池的关键原材料之一。它在电池的正极极和负极之间起着传导和输送能量的作用，这是锂离子电池获得高电压和高比能优势的保证，其成本约占锂离子电池生产成本的5%-10%。

电解质一般由高纯度有机溶剂、电解质、添加剂等材料在一定条件下按一定比例制备而成，电解质占有重要地位。LiFSI作为一种新型锂盐，具有优异的性能和广阔的发展前景。

 

新型锂盐LiFSI有望打破LiPF6垄断

锂电池的发展推动了电解液需求的快速增长。锂电池产量的快速增长推动了对电解质的需求持续增加。锂盐是制备电解质的关键部分，LiPF6在锂盐的应用中处于领先地位。电解质实际上是溶解在合适的有机溶剂中的电解质（可以称为锂盐），加上少量的功能添加剂。电解质的性质影响产品的导电性和安全性。

然而，LiPF6存在许多问题，限制了其应用场景的扩展。这些缺点亟待解决，需要开发新的锂盐以拓宽应用场景。LiFSI具有优异的性能，更适合快速充电和高电池寿命。针对LiPF6的性能缺点，开发了多种新型锂盐，其中双氟磺酰亚胺锂发展最快，应用前景最好。

目前，LiFSI主要用作与LiPF6少量混合的电解质添加剂，总体用量较小。与LiPF6相比，LiFSI在电解质导电性、高低温性能、热稳定性、抗水解性和抑制气体膨胀方面更为优异，因此也被认为是最有希望取代LiPF6的锂盐之一。目前，使用最广泛的锂电池是动力电池，因此一些电解质的发展方向需要适应动力电池的需求。

 

 

一般来说，动力电池有两大需求：高电池寿命和快速充电。现有研究结果表明，一方面，掺杂LiFSI的电解质具有更强的导电性。另一方面，与LiPF6相比，LiFSI更适合快速充电，即高倍率充电，并且在高倍率下运行可以保持更高的电池容量。总体而言，LiFSI具有增加添加量或取代LiPF6的性能基础。

总体而言，LiFSI可以在多方面弥补LiPF6性能的不足，有望打破LiPF6锂盐的垄断。然而，正极铝箔的生产工艺困难、生产成本高、腐蚀等问题一度限制了LiFSI的应用和推广。但近年来，供应端的技术不断升级，需求端的应用不断扩大，都在加速LiFSI的推广。

 

中国制造商突破LiFSI生产技术

1995年，首次提出使用LiFSI作为锂盐。中国起步较晚，直到2017年，LiFSI的产能才投入运营。LiFSI主要有两种合成路线：氯磺酸法和磺酰氟法，目前以氯磺酸法为主。合成过程可分为三个主要步骤：二氯磺酰亚胺的合成、氟化和锂化。

世界各地已经有生产和销售LiFSI的公司，但总体规模不大，总产能约2.26万吨。受产能规模和产能提升等因素限制，目前出货量最高的只有天宁锂FSI，六氟磷酸锂企业中的DFD、CAPCHEM和CHEMSPEC都有出货量，呈现出一超多强的竞争格局。

 

 

几家锂离子电池电解液公司正在规划LiFSI的产能建设。根据各家公司的公告，无论是掌握技术的老公司，还是有新项目的新公司，都加快了LiFSI产能的布局。预计2025年前投产，规划总产能约20万吨，现有产能约22万吨。天赐已成为LiFSI最大的供应商，行业集中度略有下降。

改进现有的LiFSI工艺，储存和开发各种新型LiFSI制备和回收技术。除了上述两种目前使用的氯磺酸合成工艺外，一些公司和研究机构已经开始储备新的制备技术。通过缩短工艺流程，降低原材料单耗，对现有生产工艺进行改进，促进LiFSI进一步降本增效。

 

提高LiFSI原料转化率，减少三废排放

LiFSI的高昂价格抑制了下游应用的热情。LiFSI的价格一度处于高位，高昂的价格严重影响了下游制造商的申请热情。根据相关数据，LiFSI的市场平均价格将从2017年的70万元/吨的峰值降至2021年的40万元/顿。

主要通过提高LiFSI原料和废料的综合利用率以及工艺技术的改进，有效控制了成本，降低了售价。在合成过程中，原料和溶剂的利用率较高，单程转化率有待提高。LiFSI的合成工艺主要基于氯磺酸法，但所用的原料不同。

 

 

减少LiFSI三废的排放，并使副产品销往国外以降低成本。由于LiFSI的生产过程会产生含氟、氯和硫的污染物，每吨处理成本超过1万元。因此，在锂价格和叠加工艺升级的双重影响下，预计每吨LiFSI原料的成本可降至7万元左右。

 

LiFSI产量增加降低制造成本

LiFSI容量的增加可以有效地降低制造成本。据相关数据显示，LiFSI的制造成本约占总成本的40%，每吨制造成本超过10万元。LiFSI每吨的制造成本是根据LiFSI的年产量和制造成本计算的，从2016年的63吨增加到2021年的772吨。产量增加十倍后，每吨LiFSI的制造成本将减半。

据预测，未来LiFSI的每吨制造成本可降至70000元。在碳酸锂等原材料价格下跌的情况下，预计总综合成本约为16万元/吨。总的来说，目前有大量的LiFSI产能公司，总产能规划相对较高。

对于已经具备生产能力的老公司来说，基本上不存在生产技术壁垒。能源主要集中在提高原材料利用能力、优化工艺、回收利用等方面。对于计划建造的新公司来说，完成设备的安装和调整仍然需要一定的时间。总的来说，未来LiFSI在中国的国内应用将加快。

 

 

锂电池中的高镍趋势推动了LiFSI的增长

三元锂电池高镍化趋势明显，LiFSI适用于高镍电池。据统计，从2018年到2021年，高镍三元电池在我国所有三元电池中的比例逐年上升，2022年上半年这一比例将接近50%。这主要是下游产品对高电池寿命的需求和上游高价钴消费减少的结果。未来，高镍三元的比例有望进一步提升。

由于镍是一种高反应性元素，镍含量高会导致热稳定性差。LiFSI的化学稳定性和温度稳定性与高镍电池兼容，并且明显优于LiPF6，因此这一趋势将推动LiFSI需求的增长。推出了各种适用于高镍的电池。特斯拉推出的4680电池采用高镍811作为正极材料，电池寿命极佳。从稳定性的角度来看，LiFSI更适合4680。

CATL发布了麒麟电池，并声称该车的电池寿命为1000公里，可以快速充电10分钟。该电池与三元材料或磷酸铁锂兼容，电池系统具有更高的质量能量密度。目前，CATL尚未公布电解质的具体配方，但LiFSI在三元部分的添加量将高于3%。自麒麟电池和4680电池发布以来，多家车企相继做出回应。

高镍电池的引入将推动LiFSI使用量的增加，4680的早期量产将加速LiFSI的应用进程。由于麒麟和4680主要是为动力电池设计的。除了麒麟和4680电池，动力电池中还使用了标准化程度最高的18650电池。动力电池是目前需求量最大、下游增长最快的电池，因此将是未来LiFSI最重要的应用领域。根据相关统计和预测，2025年全球锂离子动力电池将达到1.5TWh。

 

 

因此，一方面，对LiFSI的需求受益于锂电池的快速发展，对锂盐的需求持续增长。另一方面，高镍的不稳定性导致添加LiFSI的比例增加，一些型号的电池消耗可能超过10%。锂盐成本的增加对电池的总体成本的影响有限。锂离子电池的生产成本主要包括原材料、PACK成本和其他成本，其中电解液包括溶质、溶剂和添加剂，其中电解液成本占比最高。

数据显示，2021年锂电池的平均生产成本为101美元/千瓦时。以LiFSI和LiPF6的价格计算，假设所有电解质都从LiPF6改为LiFSI，锂电池的生产成本将增加约3%。然而，在实际应用中，LiFSI的含量还没有达到与LiPF6相同的水平，并且增幅将小于3%，因此对电池成本的影响有限。