通过工艺优化(如连续化生产)和原料国产化

更新时间:2025-12-10 17:20 类型:新闻资讯 来源:网络整理

  

通过工艺优化(如连续化生产)和原料国产化

  双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)是一种新型锂盐,具有电导率高(是六氟磷酸锂的 1.5-2 倍)、热安宁性好(阐明温度>200℃)、耐水解性强等优异个性,被视为下一代锂离子电池电解液的重点原料。其正在高能量密度动力电池、固态电池、超等电容器等周围的使用潜力雄伟,可明显晋升电池的轮回寿命、低温本能和安适性。

  目前,环球 LiFSI 产能重要鸠集正在日本(如触媒化学、重心硝子),霸占环球 80% 以上的墟市份额,产物纯度集体到达 99.9% 以上。我邦 LiFSI 物业处于起步阶段,虽已有众家企业完成量产,但存正在产能范围小(单厂产能众正在千吨级以下)、产物纯度低(99.5% 以下)、分娩本钱高(约 15 万元 / 吨,是六氟磷酸锂的 3-4 倍)等题目,高端产物进口依赖度赶过 70%。

  跟着《新能源汽车物业起色谋划(2021-2035 年)》《闭于进一步增添政策性新兴物业投资培养巨大新增加点增加极的指挥定睹》等战略饱励,邦内动力电池向高电压、高能量密度偏向升级,LiFSI 的墟市需求急迅增加。本项目聚焦高纯度 LiFSI 的范围化分娩,打破氟化物精制、离子调换等重点本事,低落分娩本钱,弥补邦内高端墟市空缺。

  本项目旨正在完成双氟磺酰亚胺锂的邦产化打破与物业化使用。正在本事目标上,斥地纯度≥99.95% 的 LiFSI 产物,个中逛离酸(以 HF 计)≤10ppm,水分≤20ppm,金属杂质(Fe、Cu、Ni 等)总含量≤1ppm,到达邦际顶尖秤谌。

  正在产能范围上,筑成年产 5000 吨 LiFSI 的分娩线,个中电池级产物(纯度≥99.95%)占比 90%,可餍足 100GWh 动力电池的电解液需求,年贩卖收入打破 15 亿元。正在墟市结构上,3 年内进入宁德期间、LG 新能源、松劣等重点供应链,邦内墟市据有率晋升至 30%,海外墟市占比达 25%。

  正在本钱管制上,通过工艺优化和范围化分娩,将 LiFSI 的分娩本钱降至 8 万元 / 吨以下,饱励其正在动力电池电解液中的增添比例从目前的 5%-10% 晋升至 30% 以上,加快代替六氟磷酸锂。

  环球 LiFSI 墟市呈发生式增加,2023 年墟市范围达 25 亿美元,估计 2028 年将打破 150 亿美元,年复合增加率 42%。从使用周围看,动力电池电解液占比 85%,储能电池占比 10%,其他周围(如超等电容器)占比 5%。

  本事起色显现三大趋向:一是超高纯化,电子级 LiFSI(纯度 99.99%)正在固态电池中的使用占比晋升,恳求金属杂质≤0.1ppm;二是低本钱化,通过工艺优化(如一连化分娩)和原料邦产化,LiFSI 与六氟磷酸锂的价差从 5 倍缩小至 2 倍以内;三是复合化,LiFSI 与六氟磷酸锂、LiPO₂F₂等造成混淆锂盐系统,正在晋升电池本能的同时管制本钱。

  墟市体例方面,日本企业主导高端墟市(纯度 99.95% 以上),中邦企业正在中低端墟市(99.5%-99.9%)急迅打破,估计 2025 年中邦企业的环球墟市份额将从 2023 年的 20% 晋升至 40%。

  我邦 LiFSI 墟市需求兴旺,2023 年消费量达 8000 吨,同比增加 150%,个中动力电池企业的采购量占比 90%。跟着邦内动力电池产能扩张(2023 年达 2000GWh)和高镍电池渗出率晋升(NCM811 及以上占比超 40%),LiFSI 需求将延续激增,估计 2025 年消费量将打破 3 万吨。

  战略层面,《“十四五” 原原料工业起色谋划》将 LiFSI 列为要点起色的电池原料,大基金二期已结构联系企业;地方政府对 LiFSI 项目赐与土地、税收优惠(如江西、江苏的锂电新原料物业园)。目前,邦内已有 20 余家企业谋划 LiFSI 产能,合计超 10 万吨,但实践投产率亏折 30%,重要瓶颈正在于本事成熟度和本钱管制。

  估计 2025 年邦内 LiFSI 墟市范围将打破 80 亿元,个中纯度 99.95% 以上的高端产物占比将从 2023 年的 30% 晋升至 60%,邦产化率超 50%,行业将进入范围化竞赛阶段。

  :高镍三元电池(NCM811)对电解液的高温安宁性恳求更高,LiFSI 的增添比例从平常三元电池的 5% 晋升至 15%-20%,2023 年高镍电池动员 LiFSI 需求增加 120%,估计 2025 年高镍电池产能占比将超 60%。

  :800V 高压速充车型的渗出率从 2022 年的 5% 晋升至 2023 年的 20%,LiFSI 因电导率高成为高压电解液的首选锂盐,每辆车的 LiFSI 用量达 5kg,较平常车型增众 3 倍。

  :邦内 LiFSI 价值从 2020 年的 40 万元 / 吨降至 2023 年的 15 万元 / 吨,叠加增添比例晋升,动员电解液本钱可控,2023 年采用 LiFSI 的动力电池占比达 30%,估计 2025 年超 50%。

  :LG 新能源、松劣等邦际电池企业加快正在中邦、东南亚的产能结构,对 LiFSI 的采购需求年增加 80%,2023 年邦内 LiFSI 出口量达 1000 吨,重要供应韩邦、日本墟市。

  采用 “氟化物合成 - 离子调换 - 超高纯化” 的本事门道,重点本事囊括:

  :以三氧化硫、氟化氢为原料,正在无水前提下合成双氟磺酰亚胺(HFSI),采用一连反映装备(反映温度 - 5℃-10℃,压力 0.2-0.3MPa),单程转化率≥90%,副产品≤5%。斥地新型催化剂,裁汰含氟废气排放(氟化物接受率≥99%)。

  :HFSI 与碳酸锂正在有机溶剂中反映天生粗品 LiFSI,通过离子调换树脂(专用锂型树脂)去除钠离子、钾离子等杂质,金属离子含量降至 1ppm 以下。采用膜区别本事代替古代结晶,产物收率晋升至 95%。

  :粗品 LiFSI 经超临界 CO₂萃取(温度 31℃,压力 7.3MPa)去除有机物杂质;通过低温结晶(-20℃)和线ppm。斥地正在线激光粒度领悟编制,管制晶体粒径分散(D50=50-100μm)。

  :含氟废水采用 “钙盐重淀 - 吸附 - 膜过滤” 治理工艺,氟离子浓度降至 10mg/L 以下;含氟废气经接收塔(氢氧化钙溶液)治理后排放,氟化物去除率≥99.5%;有机溶剂接受率≥95%,完成轮回运用。

  :合成编制装备德邦 Pfaudler 哈氏合金反映釜(容积 2m³,耐压 1MPa)、瑞士 BUCHI 低温恒温槽(控温精度 ±0.1℃);纯化编制采用美邦康宁微通道反映器(传质成果晋升 50%)、德邦 GEA 线Pa);检测兴办囊括美邦赛默飞电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,检测下限 0.1ppb)、瑞士万通离子色谱仪(检测精度 0.1ppm)。

  :三氧化硫 + 氟化氢→合成 HFSI→与碳酸锂反映→粗品 LiFSI→离子调换→超临界萃取→低温结晶→真空干燥→制品包装;有机溶剂接受→轮回利用;废水、废气经治理后达标排放。闭节参数:合成反映 pH=2-3,离子调换流速 5-10BV/h,干燥时光 8-10 小时。

  :项目分两期扶植,一期年产 2000 吨 LiFSI(纯度 99.95%),二期扩筑至 5000 吨,总投资增众 4 亿元。配套扶植 1000 吨 / 年 HFSI 合成装备和 500 吨 / 天污水治理站。

  :选址位于锂电新原料物业园(如江西宜春、江苏常州),总占地面积 50000 平方米,开发面积 30000 平方米。采用 “紧闭分娩 - 分区分开” 结构:合成区(甲级防爆)设 HFSI 合成车间、锂盐化车间;纯化区(干净度 10 万级)设离子调换车间、结晶干燥车间;仓储区囊括原料罐区(氟化氢、三氧化硫)、制品库(氮气维护);环保区设废气治理塔、废水治理站、危废暂存间。厂区成立 50 米卫生防护隔绝,装备应急支援编制。

  邦内已具备 LiFSI 物业化本事根本:众氟众筑成年产 1000 吨 LiFSI 分娩线%;新宙邦斥地的一连化合成工艺,分娩成果较间歇式晋升 3 倍;中科院流程工程咨询所的超临界萃取本事,可将 LiFSI 纯度晋升至 99.95%,金属杂质≤1ppm。

  项目本事团队由 15 名专家构成,个中 8 人具有日本、韩邦锂电原料研发履历,具有 “一种高纯度双氟磺酰亚胺锂的制备本领” 等 12 项专利。与清华大学互助斥地的专用离子调换树脂,对钠离子的去除率达 99.9%,到达邦际领先秤谌。

  原原料供应方面,邦内三氧化硫、氟化氢年产能超 100 万吨,可餍足分娩需求;闭节兴办如微通道反映器、超临界萃取装备等已完成邦产化,兴办投资较进口低落 40%,本事成熟度餍足范围化分娩需求。

  :总投资 10 亿元,个中一期 4 亿元(兴办采办 2.5 亿元、厂房扶植 0.8 亿元、研发进入 0.5 亿元、滚动资金 0.2 亿元),二期 6 亿元。资金开头:企业自筹 3 亿元、银行贷款 5 亿元、大基金投资 2 亿元。

  :电池级 LiFSI 均价 30 万元 / 吨,达产后年贩卖收入 15 亿元。本钱组成:原原料 40%(6 亿元)、人工及能耗 25%(3.75 亿元)、其他用度 10%(1.5 亿元),年净利润 3.75 亿元。投资接受期 3.5 年,内部收益率 28%,经济效益明显。

  项目相符邦度 “新能源汽车物业”“新原料物业” 战略导向,可享用众重赞成:按照《闭于进一步完整新能源汽车扩大使用财务补贴战略的通告》,LiFSI 分娩企业可享用研发用度加计扣除(按 200% 税前扣除);地方政府供应土地出让价优惠(按基准地价 60% 践诺)、固定资产投资补贴(5%)。

  项目纳入邦度级 “政策性新兴物业集群” 项目库,可优先得回电力、蒸汽等配套赞成(价值下浮 10%),并享用出口退税(13%)战略,低落海外墟市开辟本钱。

  :日本企业正在超高纯度 LiFSI 分娩上具有专利壁垒(如结晶工艺),或者激励侵权纠葛。应对程序:展开专利结构(宗旨 100 项以上),规避重点专利;与科研机构互助斥地代替工艺(如膜区别代替结晶);通过专利交叉授权与邦际企业实现互助。

  :六氟磷酸锂价值降落(从 2022 年的 20 万元 / 吨降至 2023 年的 8 万元 / 吨),挤压 LiFSI 的代替空间。应对程序:通过范围化分娩(5000 吨 / 年)将单元本钱降至 8 万元 / 吨以下;斥地 LiFSI / 六氟磷酸锂混淆锂盐计划,正在本能与本钱间找到平均。

  :氟化氢、三氧化硫价值动摇大(年动摇可达 50%),且属于剧毒化学品,供应受环保战略影响大。应对程序:与原料企业缔结恒久供货公约(锁价周期 1 年);兴办 3 个月原料储存;斥地低毒原料代替门道(如固体氟化物)。

  :含氟废水、废气治理欠妥或者形成境遇污染,面对停产危险。应对程序:采用前辈的 “三废” 治理本事(如电子级含氟废水治理编制),氟化物排放浓度≤1mg/L;通过 ISO 14001 认证,兴办境遇处置系统;每季度展开环保审计,确保达标排放。