固态电池绕不开的新型锂盐双三氟甲基亚胺锂(LITFSI)??

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开个讨论贴。有没有电化学大佬、产业专家帮科普、答疑、指导。

初步浅显的结论是:固态电池中,不管是氧化物、硫化物、聚合物的技术路线,都需要用到新型锂盐,双三氟甲基亚胺锂(LITFSI)?LITFSI是固态电池绕不开的重要电解质锂盐,而且用量不小,量产难度大,前景广阔?$瑞泰新材(SZ301238)$ $中船特气(SH688146)$

电解质锂盐应当具备如下条件: (1)较低的解离能和较高的溶解度;(2)具有较好的化学稳定性、电化学稳定性和热稳定性;(3)对集流体铝箔没有腐蚀,能形成钝化膜;(4)具有良好的 SEI 成膜性能; (5)成本低廉,环境友好。

LiPF6 为传统液态锂电池的主要电解液,具有较高的离子电导率和合适的溶解度,能够在 Al 箔表面形成一层稳固的钝化膜,但是其热稳定性较差并且对水非常敏感,当电解液存在微量水时就会分解,产生HF 和 POF3,不仅破坏电极表 面形成的 SEI 膜,还会溶解正极材料的活性成分,导致循环过程中电池容量严重衰减。在固态电池中缺陷被放大,无法用于固态电池?

双三氟甲基亚胺锂(LITFSI)具有更好的热稳定性、离子导电能力及更高的 Li +迁移数,全氟烷基磺酸酰亚胺锂的阴离子半径较大,电子离域化作用强,具有在有机溶液中溶解度高,并且热稳定性好等优势。从 N(SO2CF3)-2(简称 TFSI )的结构可见,电负性中心 N 和两个 S 同具有强烈吸电子能力的—CF3 或 O 相连,使阴离子的电荷分布比较分散,减弱了 TFSI-与 Li+ 之间的作用,并且 由于 TFSI-半径较 CF3SO-3 更大,LiTFSI 具有更高的解离度。LiTFSI的阴离子半径更大,具有更高的解离常数,溶解度更高,增加 了自由离子的数目,因而含 LiTFSI 的电解液具有更高的电导率。在热稳定性上,LiTFSI 明显优于 LiPF6,其熔点为 236 ℃,分解温度更是高达 360 ℃。

双三氟亚胺锂的缺点:LiTFSI 对 Al 集流体的强腐蚀。TFSI-会强烈吸附在 Al 箔表面,与 Al 作用生成 Al(TFSI)3,而 Al(TFSI)3 可溶于电解液,无法在 Al 表面形成保护膜,这就导致了 Al 集流体的腐蚀。解决方法:在 Al箔表面形成 LiF或者AL2O3 保护膜,防止 Al 腐蚀。

主要佐证推测材料如下:

1、清陶能源的环评报告中新型锂盐为LITSFI,从量产的角度证实了氧化物路线中双三氟甲基亚胺锂的优秀的性能更适合半固态的产业化落地。

2、博士论文《固态锂电池复合型聚合物电解质研究》中:采用溶液浇铸方法,以聚合物PEO、PVDF、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LITFSI)以及锂镧锆组氧(LLZTO)粉体为原料制备聚合物/GARNET复合固体电解质,其离子电导率在55°C,电化学窗口达到5V和高离子迁移数0.45,并且与锂负极有较好的界面稳定性。以AL2O3包覆三元材料为正极,将PEO—LITFSI聚合物电解质灌注在正极中制备的复合正极框架在55°C、0.2C倍率下表现出提高的循环稳定性。——聚合物用到LITFSI的性能更优?

3、博士论文《硫化物基固体电解质及界面研究》中:采用浆料法制备了一种高离子电导研究了PEO-LITFSI聚合物含量对复合电解质离子电导率及电化学窗口的影响,获得的LPSCL-PEO3- LITFSI电解质室温离子电导率为1.1*10-3Scm-1,电化学窗口高达4.9V,全固态锂金属电池均展现出高的放电容量和优异的循环性能,表明高离子电导的复合电解质和非原位SEI的协同作用显著提高了全固态锂电池的循环稳定性。——硫化物中LITFSI的性能更优?

3、东吴证券的研报:固态电池锂盐从LiPF6升级为LiTFSI,聚合物路线中,聚合物(PEO等)溶解在溶剂(NMP)中,再添加锂盐(LiTFSI)。清陶能源、卫蓝新能都用的新型锂盐(LiTFSI)。

4、头部各家固态电池玩家的专利汇总,侧面证明①清陶的氧化物、硫化物;②卫蓝的聚合物;③宁德的硫化物路线;还有天目先导、太蓝新能都需要用到锂盐。LITFSI的性能更优,排序更优先。是所有固态电池绕不过的路线??

@倾琉

精彩讨论

倾琉04-10 18:44

在电解液中,lifsi更靠谱,它和litfsi具有相似的特点,性质上lifsi也稍优一点,制作环节和价格上也有较大的优势。虽然是litfsi先进入市场,但由于上述原因lifsi迅速把litfsi挤出了锂电市场,因此发展趋势是lifsi和六氟复配做电解液,目前litfsi在电解液上没有什么应用了。
据我了解liftsi在聚合物中有良好的分散性和稳定性,因此聚合物基的固态电解质上这玩意有可能会有应用,但是从制造环节和产业进入的状态来看,想大规模应用难度较大。

风流小瘪304-10 17:04

厉害了,中船特气威武$中船特气(SH688146)$

割镰刀的韭菜9104-10 16:29

大佬,环评的表格,214吨是多少gw的用量

全部讨论

在电解液中,lifsi更靠谱,它和litfsi具有相似的特点,性质上lifsi也稍优一点,制作环节和价格上也有较大的优势。虽然是litfsi先进入市场,但由于上述原因lifsi迅速把litfsi挤出了锂电市场,因此发展趋势是lifsi和六氟复配做电解液,目前litfsi在电解液上没有什么应用了。
据我了解liftsi在聚合物中有良好的分散性和稳定性,因此聚合物基的固态电解质上这玩意有可能会有应用,但是从制造环节和产业进入的状态来看,想大规模应用难度较大。

兄弟 分析的真好

04-10 17:16

两家公司的证代我都打电话问过。整理几个答复的问题信息吧。
1、中船特气的LITSFI的纯度也能达到99.9%的固态电池级,公司背靠中国船舶重工集团公司第七一八研究所,有专利有技术,10年左右便开始生产双三氟。公司主赛道是电子特气,电池渠道原来覆盖比较少,但是有送样。产能规划的话,原本便有产能,IPO募资的新增500吨双三氟甲基亚胺锂项目已基本于去年12月验收,根据市场后续市场需求安排投产计划。主流的固态电池客户基本都有覆盖,但是出于保密,无法提供具体的销售客户信息。
2、瑞泰新材的LITSFI生产纯度专利上有,专利申请号CN 110878053 A,2019年的一种二烷基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐的制备方法,纯度99.6,产品收率90.6%。专利纯度不代表量产纯度,中船特气。公司锂离子电池电解液添加剂以锂盐类添加剂现有产能共计487.5吨(包括LiTFSI、LiDFOB、LiCF3SO3),目前扩产中的项目)。在建产能中,张家港国泰超威新能源有限公司年产 4000 吨锂电池/超级电容器电解质新材料(同样含以上三种锂盐,LITSFI估计10-20%),项目预计24年12月完工验收。LITSFI已经批量销售,主流的固态电池厂商都已送货供应,商业机密不方便透露具体销售名单信息。 销售均价的话也是商业机密,可咨询公司销售部。本人猜测50万/吨左右,证代没具体反驳。$中船特气(SH688146)$ $瑞泰新材(SZ301238)$

04-10 17:04

厉害了,中船特气威武$中船特气(SH688146)$

04-10 16:19

我更想问,半固态电池会否就是电车应用的终极形态,

04-10 19:27

不知道这张表来自哪里,Litfsi的含量远低于预期,有人改过了?

04-10 20:02

$东方锆业(SZ002167)$ $粤桂股份(SZ000833)$ 中科院青岛硫化物固态电池取得突破,粤桂股份,最大硫铁矿,2万吨硫磺酸固态电解质。

大佬,环评的表格,214吨是多少gw的用量

04-10 17:02

炒个股炒成了化学大拿

04-10 23:13

中船这个产品名怎么少个“基”字?