一、锂盐占电解液成本50%左右,六氟磷酸锂为常用的电解液锂盐
锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜构成。电解液作为锂离子的载体,在充放电过程中运送锂离子,因此需要具有极大的离子导电率以及极小的电子导电率,被称为锂电池的“血液”,其成本约占锂离子电池生产成本的10%-15%。
锂电池电解液一般是由高纯度的有机溶剂(80%以上)、电解质锂盐(10%以上)和必要的添加剂(5%左右)等主要材料配置而成。虽锂盐仅占电解液重量的10%以上,但成本却占电解液的50%左右,为电解液核心的组成部分,直接关系到锂离子迁移、电荷的传递情况。锂电池电解液下游产业链包括动力电池、储能电池、消费类电池;终端为各种电动汽车、各种储能系统、消费类电子产品等。
锂盐作为锂电池电解液重要组成部分之一,主要包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂等几种,其中六氟磷酸锂为常用的电解液锂盐,具备离子电导率较高,溶解能力、热稳定性、电池循环性能、环境友好性优异等优势,但同时其热稳定性较差、易于水解。相对之下,双氟磺酰亚胺锂离子电导率更高,且热稳定性、低温性能、水解稳定性更优异,但双氟磺酰亚胺锂生产难度大且成本高,价格较六氟磷酸锂高出20-40%。四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂则更多作为添加剂少量使用在电解液中。
资料参考:智研咨询:《2023-2029年中国六氟磷酸锂行业发展模式分析及市场需求预测报告》
资料参考:华金证券:《电解液深度报告》
二、锂电池产业持续发展,六氟磷酸锂产销快速增长
近年来,全球电解液产销量的增长为锂盐带来了巨大的发展机遇,而六氟磷酸锂为常用的电解液锂盐。2021年全球六氟磷酸锂出货量6.99万吨,同比增长近50%。2022年全年出货量达13.21万吨。未来随着锂电池产业的继续发展,六氟磷酸锂(LiPF6)出货量也将进一步增加,预计到2025年出货量将接近30万吨,2030年出货量将接近90万吨。
资料参考:智研咨询:《2023-2029年中国六氟磷酸锂行业发展模式分析及市场需求预测报告》
资料参考:华金证券:《电解液深度报告》
在需求持续增长下,六氟磷酸锂市场产能及产量也快速释放。2022年前三季度中国六氟磷酸锂产量达7.8万吨,同比增长112%。我国不仅为全球较大的六氟磷酸锂生产国,也为全球重要六氟磷酸锂出口国之一。2022年出口量达1.76万吨,出口金额为4.17亿美元,同比增长73.7%。
资料参考:智研咨询:《2023-2029年中国六氟磷酸锂行业发展模式分析及市场需求预测报告》
三、六氟磷酸锂生产方法
目前六氟磷酸锂(LiPF₆)主要有6种生产方法,分别为有机溶剂法、氟化氢溶剂法、气固法、流变相法、固固法、其他六氟磷酸盐转化法。目前,市场上使用较多的为氟化氢溶剂法、有机溶剂法,其余四种生产工艺受不同因素均未大规模工业化生产。其中有机溶剂法是将LiF及PF5溶解在有机溶剂里(如碳酸酯类)进行连续反应生成六氟磷酸锂,该生产方法具备工况温和产率高,大规模生产成本低、对设备要求低等优势,适用于液态六氟磷酸锂生产,天赐材料、石大胜华等企业均采取有机溶剂法。氟化氢溶剂法则是将LiF溶于无水氟化氢中,制备出均相的LiF溶液,再将PF5气体引入到LiF溶液中生产六氟磷酸锂,该工艺简单,结晶后杂质含量少,纯度高,要对设备要求高,且生产成本也较高,更适用于对纯度要求更高的固态六氟磷酸锂生产,多氟多、南高峰等企业采取氟化氢溶剂法。
资料参考:智研咨询:《2023-2029年中国六氟磷酸锂行业发展模式分析及市场需求预测报告》
四、六氟磷酸锂的筛分
六氟磷酸锂是一种白色结晶或粉末;潮解性强,易溶于水,还可溶于低浓度甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、碳酸酯等有机溶剂。主要用作锂离子电池电解质材料。相对密度:1.50g/cm3,熔点:200℃。六氟磷酸锂暴露在空气中或加热时极易分解,由于水蒸气的作用而迅速分解,放出PF5而产生白色烟雾,对眼睛、皮肤,特别是对肺部有侵蚀作用。
(资料来源:百度百科)
六氟磷酸锂的筛分选用的是旋振筛或超声旋振筛。
需要注意的是:
1. 筛机密封性
由于该物料对人体有一定的危害,所以对于筛分设备的密封要求十分严格。我们采用上盖和筛框一体的结构,外部采用束环加压杆两种方式密封。
2. 密封条的材质
由于该物料不能与橡胶、硅胶等材质直接接触,所以我们专门定制了氟橡胶的材质来替换常规的硅胶密封条。
3. 筛网结构
常规的旋振筛筛网是不锈钢粘接网,由于该物料里的氟化氢会对所有的胶水产生反应,使其脱落,所以我们采用法兰的结构。
4. 超声装置
根据客户的筛分目数,可以选择加装超声清网装置。超声清网方式不会对原物料造成污染,且大大提高物料过网效率,提高产量。除此之外,我们还可以定制法兰的超声网架。
5. 气体保护
大多筛分六氟磷酸锂的现场,客户会往筛机内部充氮气,我们可以加装进气口和出气口。筛机内部充气0.02兆帕,保压30分钟,内部剩余0.01兆帕。内部压力建议不高于0.025兆帕。
6. 定制化服务
在六氟磷酸锂的物料筛分,我们有着成熟的筛分经验。我们可以根据客户需求提供定制化筛分方案。