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新型锂盐助力高镍动力电池性能提升

北极星储能网  来源:高工锂电网    2018/7/20 13:20:17  我要投稿  

北极星储能网讯:国家政策推动及下游新能源汽车对于动力电池高能量密度的诉求下,今年成为高镍三元动力电池量产元年。而支撑高镍三元动力电池快速发展的关键材料,除了技术门槛较高的高镍正极材料之外,添加了新型锂盐的特殊电解液也在其中发挥了极其重要的作用。

国内新型锂盐添加剂领军企业江苏国泰超威新材料有限公司(下称“超威新材料”)陶荣辉表示,目前在三元动力电池及高镍动力电池电解液里,都会用到LiTFSI(双三氟甲基磺酰亚胺锂)、LiODFB(二氟草酸硼酸锂)、LiPO2F2(二氟磷酸锂)其中的一种或者两种,用以增强电池的热稳定性、耐氧化、高低温性能、循环寿命及安全性等。

“一般三元动力电池的电解液会在LiODFB、LiPO2F2中选用一种,而高镍三元动力电池中的正极氧化性高、镍活动性高,为降低材料活性、增加安全性,则会考虑增添LiTFSI。” 陶荣辉补充说道,包括松下、三星SDI、LG化学、CATL、比亚迪、国轩高科等国内外一线动力电池企业三元电池产品的电解液中都有添加这些新型锂盐。

另经高工锂电调查获悉,目前NCM811能够率先在圆柱电池上实现规模量产,与有些厂家在电解液中添加了较高比例的LiTFSI有关。“虽然添加LiTFSI成本有所增加,但效果明显,从性价比角度还是很值得的。”一名专业人士说道。

从三元动力电池良好应用前景来看,未来LiTFSI、LiODFB、LiPO2F2等新型锂盐销量必将随之“水涨船高”。但需注意的是,囿于技术门槛较高,目前能够同时大规模量产三款新型锂盐的企业寥寥无几,为此一些锂盐添加剂企业及大型电解液企业正在大力开发当中。

超威新材料无疑是其中的佼佼者,领先于同行完成新型锂盐添加剂的研发及规模化量产,同时开拓了一系列产品,成为国内唯一一家拥有全系列产品的厂家。市场表现方面,超威新材料深受客户信赖,成为业内知名度较高、市场覆盖率较广的新型锂盐添加剂供应商。

其型号为CF1101的电解质盐LiTFSI从2010年开始量产,产能规模为200吨/年;型号为CF1109的电解质盐LiODFB也于2010年开始量产,产能规模为50吨/年;型号为CF1302的电解质盐LiPO2F2是目前锂盐添加剂行业中的研究热门产品,而超威新材料早在2016年便具备量产能力,产能规模为50吨/年。

高工锂电了解到,超威新材料CF1101(LiTFSI)主要用在高镍三元体系锂电池。由于CF1101有机阴离子强大的共价键,同时C-F键键能非常强大,使其表现出极好的耐氧化性、热稳定性、高温性能和安全性,且不会产生或引入有害杂质。

(备注:LiTFSI能较大幅度提升锂电池的安全性能和循环寿命,同时也是商业化PEO聚合物固态电池的首选电解质,未来在锂硫电池、锂空气电池等更高能量密度新型电池中也有应用前景。)

LiTFSI具有很高的技术壁垒,除超威新材料以外,仅法国、美国各有一个世界500强企业具有电池级产品的规模生产能力。但这两家企业产品销售价格在150万/吨以上,至少比超威新材料产品售价高出60%。以超威新材料为代表的国内企业助力LiTFSI实现国产化,对正在快速扩大的中国高镍三元动力电池行业有重要意义。

CF1109(LiODFB)同时拥有LiBOB与LiBF4的优势。与LiBOB相比,CF1109在碳酸酯类溶剂有更好的溶解性,同时能为锂电池提供更高的容量及更好的低温性能;与LiBF4相比,CF1109能更有效的在石墨负极表面形成SEI膜,同时为锂电池提高高温性能。

CF1302(LiPO2F2)具有热稳定性好、耐水解和对铝箔无腐蚀等特点。作为添加剂加入电解液中,通过抑制电解液中氟化氢生成,有效改善电池胀气,同时通过发挥独特的SEI成膜能力,降低正负极的电荷阻抗,可以改善电池低温和循环性能,特别是对三元动力电池性能改善明显。

从技术、品质、产能等多方面来看,超威新材料的竞争实力突出。事实上,超威新材料已经在全球获得了市场的广泛认可,国内排名前十的电解液企业中,公司客户覆盖率超过80%;国外排名前六的电解液企业中,有一半是公司客户。

“随着三元电解液市场需求的提升,包括国内外的大型电解液企业对于上述三款新型锂盐的采购量明显增加,从2017年开始,这三款产品的销量稳定增长。”陶荣辉透露,预计公司今年销售额同比增幅超过30%。

为响应下游动力电池“提质降本”的需求,作为锂盐添加剂领军企业,超威新材料正顺应市场形势扩大产能规模,以规模化生产充分保障产品的一致性、稳定性及交货的及时性,同时带动生产成本的降低。

陶荣辉表示:“公司 LiODFB、LiPO2F2 产能将扩产到200吨/年规模。”

此外,针对下游动力电池及电解液企业试图在高镍基础上更进一步,通过提高电压来增加能量密度的需求,超威新材料有两款适用于高镍高压电解液的新型添加剂产品已处于小试储备阶段。

原标题:新型锂盐助力高镍动力电池性能提升

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