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电解液2022年08月30日 来源:
中国石化报 作者:
电解液被称为锂离子电池的“血液”,是电池正负极之间用以传导离子的通道,对电池的比容量、工作温度范围、循环性能和安全性能等起着至关重要的作用。
【产品名片】
锂电池电解液主要成分包括有机溶剂、锂盐和添加剂等。其中:
1.锂盐为电荷的传输提供锂离子;
2.有机溶剂的作用是溶解锂盐,产生溶剂化的锂离子;
3.添加剂按功能分类有成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂等。
理想的电解液应该满足的要求:
1.离子电导率高,且在较宽的温度范围内保持稳定
2.电子电导率低,减少自放电
3.与正负极材料之间的相容性良好
4.良好的电化学稳定性,热稳定性
5.安全性好,不易燃,无毒无污染
【市场情况】
受新能源汽车产业和储能市场的高速发展以及“碳达峰、碳中和”政策引导,2020~2025年全球电解液需求量将从33.4万吨增至350万吨以上,复合增速超过60%,届时锂盐、溶剂、添加剂需求量将分别达到42万、280万、28万吨,电解液及相关产品已具备成为大宗化学品的潜力。
中国电解液产业链已相对完善,并有出口海外的发展趋势。电解液行业“龙头效应”明显,市场集中度高。2018~2020年,我国电解液出货量排名前五的厂商市场份额占比分别为67.8%、75.2%、74%,整体呈现上行趋势并维持在高位。随着溶剂、锂盐、添加剂等原材料价格大幅提升,拥有产业链一体化布局的电解液企业将优势凸显。
【研究进展】
完成功能型电解液的生产和销售
经过多年研发,上海石油化工研究院(简称上海院)以溶剂、添加剂和配方为核心,建立了电解液基础研究—材料合成—评价应用的系统开发流程。已开发针对三元正极材料、石墨和硅碳等负极材料的系列耐高电压、长循环、阻燃等功能电解液,针对未来下一代电池技术,已布局固态电解质、锂金属电池电解液技术的开发。多款电解液产品经过国家检测中心和下游企业认证,性能指标达到国内一线产品技术水平,已于2021年10月完成吨级以上电解液生产和销售。所开发的基于磷酸酯类耐高电压阻燃型锂金属电池电解液具有高性能、安全、稳定的特点,相关成果已发表于SCI期刊,并被评为热点文章。
此外,上海院开发了电池级碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等溶剂,以及氟代碳酸乙烯酯等功能添加剂的先进合成精制技术,2万吨/年电池级碳酸乙烯酯合成技术已实现工业化应用。在此基础上,进一步完成了单批次吨级以上电解液的生产工艺设计,实现了电解液产业链上下游一体化布局。
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