電解質鋰鹽的性質決定了電解液的基本化學性能,六氟磷酸鋰(LiPF6)是目前商品電池普遍采用的電解質。LiPF6對水分敏感、熱穩定性差等缺點,導致電池性能在高溫下惡化。在低溫環境下,LiPF6由于電導率降低,SEI膜阻抗及離子傳遞阻抗增加等原因,無法滿足鋰離子電池的特殊應用要求。
開發新型電解質鋰鹽以部分取代主流LiPF6產品,提高電池高溫穩定性,減少HF生成,提高高溫保存后的容量保持率,是近年電解液性能優化的方向之一。目前在市場上有少量應用的新型電解質鋰鹽包括:二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)、雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)、雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)等。
LiODFB具有成膜功能,可作為添加劑使用,具有低SEI膜阻抗,LiODFB作為鋰鹽用于電解液中,對不同正極和石墨負極有良好的相容性,能夠提高電池的高低溫放電性能及電池循環性能。電導率方面,結合了LiBOB與LiBF4的優點,可在較寬的溫度范圍內保持較高的電導率,有利于拓寬鋰離子電池的應用范圍。但LiODFB電池的初始放電容量偏低,合成工藝繁瑣,實際商用較少。
與LiPF6相比,LiFSI有較好的穩定性,在碳酸酯溶劑中有較高導電率,低于4.2V下使用,LiFSI-碳酸酯電解液并不會侵蝕Al集電體。電解質中添加LiFSI后,可提高離子導電率及電池充放電特性,也可有效提高低溫放電性能以及高溫保存后的容量保持率,同時還有抑制膨脹的效果。
日本觸媒于2012年1季度在東京展出了LiFSI產品,并宣布已確立了LiFSI的工業制造方法。目前定位是將LiFSI作為添加劑與LiPF6等混合使用達到提升鋰電池安全性及循環性能的目的,公司計劃于2014-2016年對該產品進行擴產。
國內蘇州氟特電池材料有限公司擁有LiFSI研發及生產經驗。2013年3月,公司在張家港保稅區揚子江國際化工園籌建了1000噸/年雙(氟磺酰)亞胺鋰生產項目。
LiTFSI用作鋰電池電解質鋰鹽,具有較高的熱穩定性、電化學穩定性和電導率。以LiTFSI和LiBF4作為混合鋰鹽配成的電解液具有高溫下穩定,且不產生腐蝕性氣體(HF)的優點,能顯著改善磷酸鐵鋰電池的高溫電化學性能。此外,LiTFSI還可用來制備室溫離子液體。蘇威-羅地亞可提供LiTFSI鋰鹽產品,國內江西國化實業有限公司也有涉足LiTFSI生產。
此外,法國阿科瑪(Arkema)公司研發出新型鋰鹽技術Lifetime Electrolyte Arkema (LEA),可優化鋰離子電池性能,提升電池安全性、穩定性。
亞化咨詢認為,目前新型鋰鹽主要是作為添加劑在LIB電解液中使用,因成本較高,一般用量較少??紤]到商業化生產對電池整體成本控制和工藝技術成熟度的苛刻要求來看,新型鋰鹽暫時仍然無法全面取代LiPF6在鋰電池電解液中的地位。此外,新型鋰鹽市場供應方面,目前以國外產品為主,國內企業能做到電子級別且可提供穩定批量產品的企業較少。
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