电解液是锂离子电池的“血液”,是电池正负极之间用以传导离子的导电通道,对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等起着至关重要的作用,占动力锂电成本约8%。
电解液的溶质是成本关键,总成本占比约43%,六氟磷酸锂是当前主流。电解液由溶质(电解质锂盐)、高纯度有机溶剂和必要的添加剂等原料以一定比例组成。
有机溶剂是电解液的主体部分,与电解液的性能密切相关,一般采用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合而成,目前常用的有机溶剂主要有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。占电解液成本约30%。
为确保电解液的导电性,通常采用锂盐作为电解液溶质。可用于锂离子电池电解质的盐类有LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6及一些有机盐类,由于LiPF6配制成的电解液导电率高、安全性好,是目前应用最多的锂盐。溶质是电解液成本的关键所在,占材料成本约60%、电解液总体成本的43%。
添加剂种类繁多,通常用于改善SEI膜的性能、降低电解液中的微量水和HF酸和防止过充电放电,成本占比约10%。


2011年开始随着以多氟多为代表的多家国内企业成功突破LiPF6的生产工艺,电解液迅速开启国产化进程,价格也逐渐走低。2015年全球电解液产量11.08万吨,国内产量6.87万吨,占比已由2011年的43.1%迅速攀升至62%;增速方面,国内电解液的增速明显高于全球,近两年更有扩大趋势。


未来动力电池的三元高镍化趋势已逐渐形成,也随之对电池材料提出了更高的要求,电解液也将朝着高安全性、高比能、长寿命和宽温程的方向发展,而传统锂盐LiPF6在高温下易分解且对水敏感,使得电解液在高温、高电压领域的应用受限,因此市场也在积极寻求性能更为优秀的新型锂盐,LiBOB、LiODFB、LiFSI、LiTFSI等是目前市场上已开始少量应用的新型电解质锂盐,它们与传统溶质相比,最大的优势在于稳定性高,低温性能好。
其中新型锂盐添加剂LiFSI作为一款非常优秀的新型锂盐添加剂,可以提高电解液的电导率、高低温性能和耐水解性,同时还能抑制气胀,安全性能高,预计未来在低温、高电压、高倍率电解液中将有着广泛应用。目前已应用在日韩电池企业的部分高端产品中,国内则包括天赐材料、新宙邦等在内的主流电解液厂家和添加剂厂家都在积极建设LiFSI产线,产业化序幕正在逐步拉开。
国内负极材料竞争力前10强供应商及其产品结构、产能情况 | |||||
- | 分解温度 | 常温电导率 | 低温电导率 | 价格 | 工艺复杂程度 |
LiPF6 | 80~130℃ | 8ms/cm | 降低 | 30~40万元/吨 | 相对容易 |
LiFSI | 大于200℃ | 9.8ms/cm | 没有明显变化 | 80~150万元/吨 | 复杂,生产壁垒高 |
电解液行业具有重研发、轻资产的特点,5000吨的电解液产能投资在1个亿左右,门槛并不算高。一般而言,电解液中有机溶剂和溶质容易分析并模仿,但添加剂成分通常很难分析出来,因此添加剂的成分也是电解液企业的技术核心所在。


