中國所需的六氟磷酸鋰電解質基本都從日本采購，關鍵原材料的受制于人嚴重阻礙了中國整個電解液產業(yè)的發(fā)展。近期，國內企業(yè)已經充分認識到這點，紛紛加大對六氟磷酸鋰的研發(fā)和投資力度。目前能夠產業(yè)化生產六氟磷酸鋰的企業(yè)主要包括天津金牛、多氟多、廣州天賜、九九久等企業(yè)。“未來幾年內，中國企業(yè)在六氟磷酸鋰技術上的突破將打破其高毛利的神話，六氟磷酸鋰的價格將呈現(xiàn)出較快下降的趨勢。”吳輝表示。
從技術路線來看，目前，電解液是鋰離子電池四大關鍵材料（正極、負極、隔膜、電解液）之一，在電池中正負極之間起到傳導電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽（六氟磷酸鋰，LiFL6）必要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例配制而成的。目前國內電池生產商電解液配套也已基本實現(xiàn)國產化。電解液的主要原材料為六氟磷酸鋰，六氟磷酸鋰要求純度高、游離酸與水分低，但由于本身極易吸潮分解，因此生產難度大，對原料及設備要求苛刻，屬典型的高科技、高危生產環(huán)境、高難生產的“三高”技術產品。實驗室到工業(yè)化生產的過程可能會很長。六氟磷酸鋰占電解液成本的50%左右，毛利率高達75％，目前市場基本上被關東電化學工業(yè)、SUTERAKEMIFA、森田化學等幾家日本企業(yè)壟斷。
在技術發(fā)展路線上，吳輝認為，電解液向滿足更高電化學窗口的新型電解液發(fā)展，同時為了滿足新能源汽車電池和儲能電池的要求，傳統(tǒng)的電解液也在向通過改性提升安全性的方向改變。在高電壓電解液領域，目前已經開發(fā)完成4.4V的電解液，但是5V電解液還在開發(fā)過程中。其中美國野貓技術發(fā)現(xiàn)有限公司、日本的大金工業(yè)和關西化學等都研制出了5V高電壓電解液，目前產業(yè)化可以做到150次循環(huán)后還有大于80%的容量保持率。
從技術發(fā)展方向來看，鋰離子電池憑借其自身的綜合優(yōu)勢正在走進一個更為龐大的產業(yè)群——汽車動力電池和儲能領域。為了適應這個龐大的產業(yè)群，鋰離子電池電解液材料未來的發(fā)展趨勢將主要集中在新型溶劑、離子液體、添加劑、新型鋰鹽等方面，與新型正、負極材料相匹配，從而使鋰離子電池更安全，具有更高的功率、更大的容量，最終安全方便地應用于電動車、儲能、航天以及更廣泛的領域。為了滿足鋰離子電池產業(yè)未來發(fā)展的需要，必須開發(fā)出高安全性、高環(huán)境適應性的動力電池電解液材料。主要應從電解液的溶劑、溶質和添加劑的選擇上進行考量。
吳輝認為，首先，盡量選擇工作溫度范圍寬的溶劑，溶劑的熔點最好能在-40℃以下，沸點最好在150℃以上或更高，電化學窗口寬的溶劑能更好地防止在荷電狀態(tài)下的電解液的氧化還原反應，同時可以提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。比如可以考慮使用離子液體、新型溶劑、多組分溶劑等，從而解決動力電池的安全性和環(huán)境適應性。
其次，選擇合適的溶質，提高電池的環(huán)境適應性。目前通常所用的LiPF6（鋰六氟磷酸鹽）分解溫度低，從60℃開始就有少量分解，在較高溫度或惡劣的環(huán)境下，分解的比例大大增加，產生HF（氫氟酸）等游離酸，從而使電解液酸化，最終導致電極材料的損壞以及電池性能的急劇惡化。
另外，可以考慮添加適量的阻燃添加劑、氧化還原穿梭添加劑、保護正負極成膜添加劑等。采用阻燃添加劑可以確保電池內部熱失控時，電解液不會燃燒起火，使電池安全性得以保證。采用氧化還原穿梭添加劑的作用是，防止當電池尤其是動力電池組由于在使用過程中出現(xiàn)異常的狀況，單體電池會經常性過充或過放，從而導致電池性能的迅速惡化，進而影響整組電池的性能和使用，甚至帶來安全隱患的發(fā)生。采用正負極成膜添加劑的作用是可以有效地保護正負極材料在充電狀態(tài)下與電解液的接觸反應，通過成膜的形式，將高度活性的正負極與電解液隔離開來，從而防止電解液在電極表面的反應。
微信二維碼
