电解液一般由高纯度的有机溶剂、溶质以及必要的功能添加剂等原料在一定条件下,按一定比例配制而成。
电解液包括三大块有机溶剂、锂盐、添加剂,目前我国溶剂的生产已经远远满足现有电池的需求,但是随着电池能量密度、安全密度、一致性的提高,容量还有待进一步开发。
锂离子电池电解液中溶剂原料是基础,配方是关键。溶剂的纯度直接影响到其氧化电位,从而进一步影响电解液的稳定性,纯度越高,电解液的耐高压性能越好。
高电压锂离子电池电解液添加剂具有以下用途:
1、具有稳定的化合结构,在酸性条件下不易失去电子发生氧化分解,较溶剂EC、DMC等具有更低的LUMO值,如FEC、F-EPE、氟硅烷类;稳定电解液,重要为酰胺类,TPFPP等;
2、络合型,重要为腈类化合物,对正极界面出现吸附用途,同时抑制金属离子的溶出,防止在负极隔膜形成金属枝晶;
3、双功能腈类化合物,重要指化合物中部分结构在高电位下正极氧化聚合成膜,腈类官能团起到络合保护的用途;
目前研究最多的都是一些含氟的溶剂,锂盐方面,在未来10年之内六氟磷酸锂还是重要的锂盐,尽管现在研究了非常多的锂盐,希望代替六氟磷酸锂,但目前任何一种锂盐都有它致命的缺陷,综合起来还是六氟磷酸锂性能最好。
锂离子电池电解液中六氟磷酸锂的成本占比高达50%,有机溶剂和其余添加剂成本占比分别达到30%与10%,电解液价格与六氟磷酸锂价格高度正相关。
电解液作为带动锂离子流动的载体,对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等至关重要,是锂离子电池获得高电压、高比能的保证,对锂离子电池的运行和安全性具有举足轻重的用途。
国产电解液是从2002年进入市场逐步取代进口产品的,通过不断改进和提高,产品质量已达到国际先进水平。目前国内电池生产商电解液配套已基本实现国产化,只有少部分使用进口电解液。
由于电解液行业投资金额小、产量投建和复产速度快,预计电解液长期供过于求,产量利用率或将持续下行。根据数据,2018年我国电解液行业产量利用率降至38.5%,电解液出货量为14.0万吨,同比上升27.3%;产值为61亿元,与2017年相比产值基本持平,处于历史最低水平。
我国目前还没有主攻动力锂离子电池电解液市场的新进公司,多数电解液公司的市场重心是在小型锂离子电池领域。另外,需关注的是,我国多数电解液公司采取的是以价换量的发展战略,这是一种不可持续的发展方式,假如不在短时间内努力提升技术能力,发展前景不容乐观。