電解液材料未來發(fā)展趨勢(shì)
鋰離子電池憑借其自身的綜合優(yōu)勢(shì)正在走進(jìn)一個(gè)更為龐大的產(chǎn)業(yè)群——汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域。為了適應(yīng)這個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)群,鋰離子電池電解液材料未來的發(fā)展趨勢(shì)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(fù)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(yīng)用于電動(dòng)車、儲(chǔ)能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域。 為了滿足鋰離子電池產(chǎn)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(yīng)性的動(dòng)力電池電解液材料。主要應(yīng)從電解液的溶劑、溶質(zhì)和添加劑的選擇上進(jìn)行考量: (1)盡量選擇工作溫度范圍寬的溶劑,溶劑的熔點(diǎn)最好能在-40℃以下,沸點(diǎn)最好在150℃以上或更高,電化學(xué)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(yīng),同時(shí)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(dòng)力電池的安全性和環(huán)境適應(yīng)性。 (2)選擇合適的溶質(zhì),提高電池的環(huán)境適應(yīng)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(chǎn)生HF(氫氟酸)等游離酸,從而使電解液酸化,最終導(dǎo)致電極材料的損壞以及電池性能的急劇惡化。 (3)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(hù)正負(fù)極成膜添加劑等。采用阻燃添加劑可以確保電池內(nèi)部熱失控時(shí),電解液不會(huì)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(dāng)電池尤其是動(dòng)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(huì)經(jīng)常性過充或過放,從而導(dǎo)致電池性能的迅速惡化,進(jìn)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(fù)極成膜添加劑的作用是可以有效地保護(hù)正負(fù)極材料在充電狀態(tài)下與電解液的接觸反應(yīng),通過成膜的形式,將高度活性的正負(fù)極與電解液隔離開來,從而防止電解液在電極表面的反應(yīng)。 四、全球鋰離子電池電解液發(fā)展現(xiàn)狀 近年來,全球鋰離子電池電解液產(chǎn)業(yè)發(fā)展平穩(wěn),市場(chǎng)主要集中于日本宇部公司和ECOPRO(韓國(guó)第一毛織城)公司,兩家公司大約占全球市場(chǎng)份額的50%。排在其后的企業(yè)依次為:三菱化學(xué)、富山化學(xué)、三井化學(xué)、岸田化學(xué)、張家港國(guó)泰榮華及其他企業(yè)。 圖1:全球鋰離子電池電解液主要生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)占有率 2008年預(yù)計(jì)全球鋰離子電池電解液需求上升38%,全年達(dá)到14225噸,預(yù)計(jì)09年電解液需求增加35%。 五、國(guó)內(nèi)鋰離子電池電解液發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)產(chǎn)電解液是從2002年進(jìn)入市場(chǎng)逐步取代進(jìn)口產(chǎn)品的,通過不斷改進(jìn)和提高,產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)商電解液配套已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,只有少部分使用進(jìn)口電解液。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電解液的主要單位有江蘇國(guó)泰(002091)旗下國(guó)泰榮華、天津金牛、東莞杉杉、汕頭金光、珠海賽緯電子、廣州天賜、北京創(chuàng)亞化工公司等10余家。年生產(chǎn)能力都在千噸級(jí)以上,涉及高、中、低端各個(gè)市場(chǎng),可滿足我國(guó)鋰離子電池生產(chǎn)的需要,并有部分出口。 表2:國(guó)內(nèi)電解液主要生產(chǎn)企業(yè) 國(guó)泰榮華是鋰離子電池電解液行業(yè)中的龍頭企業(yè),是國(guó)內(nèi)第一大鋰離子電池電解液生產(chǎn)企業(yè)。2008年公司在江蘇揚(yáng)子江化工園區(qū)新建了5000萬噸產(chǎn)能(同時(shí)還預(yù)留了5000噸產(chǎn)能廠地),廠房已經(jīng)建設(shè)完畢,預(yù)計(jì)09年6-7月試生產(chǎn),10-11月正式生產(chǎn),之后老廠3000噸產(chǎn)能將關(guān)閉。預(yù)計(jì)08/09年產(chǎn)量分別為2700噸/4000噸。目前公司產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率30%-40%,而且定位中高端市場(chǎng)。天津金牛、東莞杉杉市場(chǎng)占有率合計(jì)30%,產(chǎn)品主要定位中低端市場(chǎng)。 賽緯電子——珠海市賽緯電子材料有限公司位于珠海市斗門區(qū)富山工業(yè)園,是一家新成立的高科技民營(yíng)企業(yè),一期投資1000萬元人民幣新建產(chǎn)能為年產(chǎn)1000噸的鋰電池,鋰離子電池和超級(jí)電容器電解液生產(chǎn)線,廠區(qū)占地面積3000平方米,主要生產(chǎn)和銷售功能型電解液:提高鋰離子電池高溫性能,安全性和低溫性能等鋰離子電池和聚合物電池電解液,為客戶量身定制適用于錳酸鋰,磷酸鐵鋰,三元材料,改性天然石墨等正負(fù)極材料的電解液。 天津金牛——天津金牛電源材料有限責(zé)任公司是由河北邢臺(tái)礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司與天津化工研究設(shè)計(jì)院共同出資組建的集研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、服務(wù)于一體的高新技術(shù)企業(yè)?,F(xiàn)已建成的成套的電解質(zhì)鹽生產(chǎn)、溶劑精制、電解液配制和包裝生產(chǎn)線,主要產(chǎn)品有:六氟磷酸鋰(規(guī)模為80噸/年)、高純?nèi)軇ㄒ?guī)模為500噸/年)、鋰離子電池用電解液以及相關(guān)電池材料。天津金牛公司是國(guó)內(nèi)目前唯一一家采用自主研發(fā)技術(shù)、國(guó)產(chǎn)原料與裝備生產(chǎn)六氟磷酸鋰的企業(yè),但具業(yè)內(nèi)反饋訊息,產(chǎn)品品質(zhì)與國(guó)外尚存在很大差距。 |
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