中商情報網(wǎng)訊:鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體,一般由鋰鹽和有機溶劑組成。如今隨著新能源車銷量持續(xù)增加,下游需求持續(xù)旺盛,上漲趨勢有望延續(xù)。
市場現(xiàn)狀
2020年以來,全球新能源汽車市場的快速增長直接帶動上游電解液及添加劑規(guī)模迅速擴大,從2017年的19.93億元增長至2021年的107.34億元,年均復(fù)合增長率為52.34%。2021年全球鋰電池電解液添加劑的市場規(guī)模約107.35億元,同比增長261.5%。預(yù)計2022年市場規(guī)模將進一步增長至135.56億元。
數(shù)據(jù)來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院整理
碳酸亞乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)是目前市場中較為主流的添加劑,兩者合計占電解液添加劑市場的份額接近 60%。其次為1,3-丙烷磺內(nèi)酯(1,3PS)及碳酸乙烯亞乙酯(VEC),占比分別為12.46%及9.83%。
數(shù)據(jù)來源:QYResearch、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理
發(fā)展趨勢
1.高安全性
傳統(tǒng)電解液溶劑,如 DMC、DEC、EC 等碳酸酯類有機物揮發(fā)性高、閃點低,成為導(dǎo)致電池不安全的關(guān)鍵因素,當(dāng)鋰電池在過充、短路、熱沖擊等濫用情況下,容易造成有機溶劑和電極發(fā)生反應(yīng),這類反應(yīng)往往會伴隨大量放熱,熱量無法迅速擴散就會引發(fā)熱失控,最終導(dǎo)致鋰電池的燃燒、爆炸。為了提高鋰電池的安全性能,主要通過引入高閃點的有機溶劑、導(dǎo)電率高并不易燃的離子液體,或者加入阻燃添加劑、防過充添加劑等方法來提高電解液的安全性。
2.高功能性
在電解液添加劑的研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn),不少添加劑是具有多功能的復(fù)合型添加劑,比如 VC、FEC 能夠優(yōu)化 SEI 膜的成膜,降低低溫內(nèi)阻,因而可以提升電池的低溫性能,同時也對常溫循環(huán)有所提升。少量添加某些改性羧酸酯、硫酸酯或磺內(nèi)酯等可以提高鋰電池的高電壓下循環(huán)性能,添加阻燃添加劑如膦基添加劑可以有效提高電解液的閃點,提高電解液的耐燃性能。LiBOB、LiODFB、LiODFP、LiFSI、LiTFSI 等新型鋰鹽作為 LiPF6 的替代鋰鹽尚需時日,但是卻可以作為改善傳統(tǒng) LiPF6 不穩(wěn)定性能的補償添加劑來使用,改善體系的高低溫循環(huán)性能。
3.量子計算篩選
通過量子計算的方法來優(yōu)先篩選添加劑也越來越多的應(yīng)用到研發(fā)過程中,以便更精確、高效的獲得添加劑的優(yōu)選方案。量子化學(xué)計算方法是篩選成膜添加劑高效的方法,能夠預(yù)測功能添加劑的氧化還原穩(wěn)定性,進而對篩選過的添加劑進行基礎(chǔ)性能研究,在理論模型預(yù)測與實驗數(shù)據(jù)吻合性高的前提下,有效的篩選相關(guān)的成膜添加劑。理論與實驗相結(jié)合的方法是未來添加劑篩選的高效手段。添加劑作為最為經(jīng)濟、高效的提升優(yōu)化電解液性能的“特殊材料”,其深入、綜合的研究,會在鋰電池開發(fā)的過程中發(fā)揮更大的作用。
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