LIFSI全称双氟磺酰亚胺锂盐,是锂电高镍化过程中一种关键性潜力的材料,其上代产品LiPF6是商业化应用最为广泛的锂电池溶质锂盐,但LiPF6存在热稳定性较差、易水解等问题,容易造成电池容量快速衰减并带来安全隐患。新型电解液溶质锂盐LiFSI具有远好于LiPF6的物化性能:
(1)更高的热稳定性,LiFSI熔点为145℃,分解温度高于200℃,且拥有更好的电导率;
(2)更优的热力学稳定性,LiFSI电解液与SEI膜的两种主要成分有很好的相容性,只会在160℃时与其部分成分发生置换反应。
故LiFSI能够很好地弥补LiPF6的不足,是一种更加优质的电解液溶质锂盐。
高镍趋势明显,LiFSI添加量提升:
锂电池高镍趋势明显,主流电池企业加速布局。为提升能量密度,三元材料不断向高镍化发展。主流企业宁德时代、LG化学、SKI等企业都在近两年布局NCM811产线。宁德时代在2019年811电池量产,2019年第一代811电池能量密度达到250-280Wh/kg,2020年三元电池在向高镍化发展,但随着镍含量提升,材料碱性变强,对电池工艺和环境要求变高;同时材料的热稳定性降低,结构稳定性变差。在充电状态下,镍具有较强的氧化性,对电解液匹配性提出更高要求。锂电池高电压、高镍趋势明显叠加HEV高倍率电池放量,对电解液提出更高要求,而LiFSI具有较好的热稳定性、电化学稳定性、更高电导率,能更好的配合高电压、高镍、高倍率电池。
目前LiFSI作为电解液锂盐有两种应用方式:
1)可用作常用电解质LiPF6的添加剂;
2)作为新型电解质替代LiPF6。
目前LiFSI主要作为LiPF6的添加剂使用,LiFSI可提高电解液的电导率、高低温性能、耐水解性等,并且能抑制气胀,能显著改善新能源电池的性能。
行业空间测算:
LiFSI主要用于三元锂电池,用作电解液添加剂或作为电解质。券商预测2020、2021、2025年全球动力电池产量分别为179、292、1297GWh,假设三元电池占比分别为77%、71%、65%,则产量分别为147、221、871GWh。量价结合预计LiFSI 2020、2021、2025年市场空间分别为15.2、28.8、125.5亿元,2020-2025年复合增速达到52%。
国产替代进行中:
2016年,LiFSI市场价格为100-150万元/吨,对电解液成本影响较大,主要使用在有特殊需求的高压动力电池电解液中。随着国内企业在2016年下半年开始投产,打破国外垄断同时也让LiFSI价格下降,并打开应用空间。
2020年初FSI单价50多万元/吨,2%使用比单吨电解液中FSI已超过1万元,目前单价40万/吨,预计明年可能30-35万元。如按照2-10%使用比例,LiFSI单吨价值量0.7-3.5万元/吨,将给电解液带来15-80%产值提升。同时,二氟磷酸锂、DTD、BOB等新型添加剂也开始应用。由于FSI工艺难,特别是制备难度大,目前产线普遍开不起来,独立三方供应链形成需要较长时间,预计LiFSI等新型添加剂的应用,将进一步构建电解液公司的产品差异。