锂钠双吃的高性能电解质盐——双氟磺酰亚胺盐

锂钠双吃的高性能电解质盐——双氟磺酰亚胺盐
2022年09月25日 14:58 雪球

今天咱们格局大一点,不再老生常谈双氟磺酰亚胺锂(LiFSI),不过简要复习一下还是可以的。LiFSI,高性能锂盐,具有更高的导电率、热稳定性、热力学稳定性和高低温放电性能,能够有效提升锂电池的能量密度、循环次数和安全性能,全方位优于目前的锂电池主盐六氟磷酸锂,被公认是下一代锂盐,并且是适配高压快充的必备良药。目前,产业界对LiFSI已经有了非常可观的产能规划:根据不完全统计,截止2025年的LiFSI产能规划已经达到50万吨以上(详情可见此帖的详细统计网页链接),宁德时代天赐材料两位大佬均规划了超过10万吨的LiFSI产能,为即将量产的麒麟电池和4680电池做好准备。

LiFSI就说到这里,回归正题,咱们今天重点聊的其实是LiFSI的爸爸——双氟磺酰亚胺盐(HFSI),尤其是弟弟——双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)。

其实,LiFSI的优良特性都是继承自老父亲,比如FSI-这个阴离子结构比较大,更容易解离,因而具有更强的导电率和更强的充放电性能,可以实现快充、快放。自然而然,NaFSI也就继承了老父亲类似的一些优良传统。近期产业界和学术界围绕NaFSI都有一些积极的进展:

2022年6月16日,太平洋西北国家实验室(PNNL)将最新的研究成果《Low-solvation electrolytes for high-voltage sodium-ion batteries》发表在了《自然资源(Nature Energy)》杂志上,他们在研究中开发了一种基于双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)的电解质,可以降低SEI在钠离子电池阳极上的溶解速度,同时还能形成稳定的保护层来保护阴极,当充电至4.2V时,该电池在300次循环后可以保持超过90%的容量。这些发现表明,该电解质能够生产更稳定、工作电压更高、性能更好的钠基储能解决方案。

2022年6月20日,多氟多在投资者互动平台上表示,公司六氟磷酸钠产品已经批量发货,NaFSI已完成研发。

2022年6月27日,多氟多在投资者互动平台上表示,NaFSI功效不错,也应用于钠电池。

2022年8月3日,同样还是来自PNNL的研究团队开发出一种基于NaFSI和磷酸三乙酯(TEP)的先进电解液,采用这种电解液的Na||NaNMC电池在截止电压为 4.2V 和 0.5C 电流密度下经过500次循环后,容量保持率达到89%。该项研究也撰文《Stabilizing Interfacial Reactions for Stable Cycling of High-Voltage Sodium Batteries》发表在了电池材料顶级期刊《Advanced Functional Materials》上网页链接

2022年9月14日,华盛锂电在投资者互动平台表示,双草酸硼酸钠和双氟磺酰亚胺钠为钠离子电池产品,但目前该研发仍处于实验室研究阶段,仅小批量试生产。

而最引人瞩目的则是2022年8月11日的一条消息,丰山集团和南通全诺签约了一个10万吨钠离子电池电解液的项目。最近,因为好奇他们用的是什么电解质,就翻了一下南通全诺唯一的钠电池领域专利《一种功率型电解液及钠离子电池》,拜读完之后,感慨这不就是NaFSI的背书么?敢情这都开始把NaFSI产业化了。我为大家伙解读一下专利中的相关重点,专利中做了很多对比试验和消融试验,所有结果都在下面两表中:

该专利的重点在于专利名中的“功率型”三个字(有兴趣的读者可以去阅读专利的全文),就是要解决现有钠电池的一些痛点,希望使用新电解液的钠离子电池表现出优异的大倍率充放电工况下的容量保持率、改善电池高倍率充放电的循环寿命。表格中效果最好的实施例3,其电解质盐为NaFSI;对比例3为膨润土改性剂制备中未加入碳纳米管;对比例789均是以六氟磷酸钠钠盐为溶质的电解液。从表格中可以清晰地得到2个结论:1. NaFSI在大倍率充放电工况下的容量保持和循环寿命都远超六氟磷酸钠,这也是为什么多氟多在已经有六氟磷酸钠产能的前提下还要继续开发NaFSI;2. 碳纳米管和HFSI盐一样具有通吃锂钠的良好泛化性能。

HFSI的逻辑说完了,再说一下制备路线,这里涉及到的一些核心原材料往往存在着投资机会。目前,制备LiFSI和NaFSI都是基于HFSI基础上的,而产业界在基于成本、环保等各种因素考量后,普遍采取将氨基磺酸、氯磺酸、氯化亚砜一锅炖的方法来制备HFSI。而这里面,氯化亚砜因为进入了两高一资名录,项目审批非常严格,因此在未来几年里,随着LiFSI的持续放量,氯化亚砜的供给格局将从2023年开始出现拐点,具体数据分析请参考这里网页链接。至于NaFSI,如果丰山集团的10万吨钠离子电池电解液所使用的电解质就是南通全诺专利中所采用的电解质路线,钠离子电池对氯化亚砜的需求又是一个显著的增量了。我估计今后氯化亚砜的扩产还是会有的,毕竟明年开始就不太够用了,但因为两高一资的限制,扩产受益的可能还是头部几家生产规范、优化能耗、严控污染的企业,最重要的,需要有当地政府的支持。

写到这里,大家对HFSI的格局应该也会有进一步的认识了,我也是最近才偶然发现丰山集团钠离子电池电解液合作方南通全诺的唯一专利就是阐述NaFSI的优良特性,没想到NaFSI已经这么快要产业化了。想来,新能源的发展正是产业需求的驱动才使得新技术和新材料能够如此快地落地,当然也得益于国家的大力推动,不然日本率先布局的LiFSI怎么会已经有超过全球80%(可能还保守了)的产能规划落在了中国。无论如何,动力电池储能电池纷纷牵手双氟磺酰亚胺盐,说明产业界对这个盐还是非常看好的,既满足产业需求,又成本可控,星辰大海,星辰大海。

以下罗列了每种材料的头部企业,这些企业将有可能锂钠双吃,排名不分先后。当然,投资者需注意市场波动和后续产业化不及预期等带来的风险,这些企业并不作为投资建议。

NaFSI:$丰山集团(SH603810)$$多氟多(SZ002407)$

LiFSI:$天赐材料(SZ002709)$永太科技多氟多

氯化亚砜:凯盛新材世龙实业金禾实业

碳纳米管:天奈科技道氏技术

作者:千秋一醉链接:https://xueqiu.com/9682536551/231500162来源:雪球著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。风险提示:本文所提到的观点仅代表个人的意见,所涉及标的不作推荐,据此买卖,风险自负。

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部