锂电池产业链
2022-05-06 16:00:50 1 举报AI智能生成
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锂电池隔膜、电解液以及固态电池详解
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大纲/内容
adv:1.工业化、自动化程度高； 2.电极与电解液的界面接触好； 3.充放电循环过程中电极膨胀相对可控； 4.单位面积导电率高。dis:1.有机电解液易发挥易燃烧，电池体系的热稳定差； 2.依赖形成的SEI膜保护电池； 3.锂离子与电子可能同时传导； 4.持续的界面副反应。
液态锂电池
优缺点介于纯液态和纯固态电池之间
混合固液锂电池
adv:1.能量密度高； 2.电化学窗口可达5V，可匹配高电压材料； 3.只传输锂离子，不传导电子； 4.热稳定性好。dis:1.界面电阻高，与空气稳定性差； 2.单位面积离子电导率较差，常温下比功率密度较差； 3.循环过程中无力接触变差； 4.成本高。
全固态锂电池
电解质形态不同
adv:1.原材料充足，价格低廉，制备工艺简单； 2.具备较好的机械性能和韧性； 3.制备工艺流程简化； 4.界面相容性好。dis:1.室温离子电导率低； 2.理论能量密度上限低。
聚合物（主要为欧美企业的技术路线 Eg: SEEO、Solid Energy)主要成分：聚环氧乙烷（PEO）、PAN、PMMA、PVC、PVDF等
有机电解质
adv:1.电池倍率及循环性能优异 2.热稳定性高dis:1.容量小，主要应用于微型电子、消费电子领域； 2.量产成本高
薄膜（LIPON）
adv:1.离子电导率高于聚合物电解质； 2.电池容量大，可量产； 3.热稳定性高dis:1.能量密度低于硫化物电解质电池
非薄膜
氧化物（主要为中国企业的技术路线 Eg: 台湾辉能、赣锋锂业）
adv:1.离子电导率最高，有望应用于电动汽车； 2.热稳定性高；dis:1.开发难度大，对生产环境要求高; 2.机械性能差； 3.成本高； 4.硫化物体系对水氧敏感度高；
硫化物(主要为日韩企业的技术路线 Eg:日本丰田、松下、LG化学）主要成分：硫硅酸锂
无机电解质
电解质材料不同
薄膜型
大容量型
封装形态不同
固态锂电池
adv:1.微孔尺寸分布均匀； 2.孔隙率和透气性可控范围大； 3.适宜生产较薄产品； 4.短路率低。dis:1.生产工艺复杂； 2.熔断温度低，热稳定性差。
湿法工艺(目前主流）
adv:1.微孔尺寸分布均匀； 2.成本较低； 3.微孔导通性好； 4.能生产不同厚度的PP及PE多层膜产品； 5.横向几乎没有热收缩dis:1.横向拉伸强度差，无法生产较薄的薄膜； 2.短路率较高
干法单拉
adv:1.生产工艺简单、成本低； 2.抗穿刺强度、横向拉伸强度好； 3.膜厚度范围宽； 4.短路率低。dis:1.孔径不均匀，稳定性差
干法双拉
干法工艺
技术路线
与涂布膜相比，厚度较薄，透气性较好。
基膜
与基膜相比，耐热性高、水分含量低，可有效提高电池安全性能。
无机物涂布
与基膜相比，极片与隔膜间的粘结力强，可有效提高电池的安全性能及寿命。
有机物涂布
与基膜相比，耐热性高、水分含量低，同时极片与隔膜间的粘结力强，可有效提高电池的安全性能及寿命。
功能性多层涂布（陶瓷-AFL、陶瓷-PVDF）
与基膜相比，耐热性高、水分含量低，重量轻，可有效提高电池的安全性能。
功能性多层涂布（陶瓷-芳纶）
与基膜相比，耐热性高，安全性极强，更高的破膜温度，高电解液浸润性，低内阻，长寿命
生物基涂布
涂覆膜：涂布膜性能优于基膜，动力电池未来涂布膜的渗透率将达到100%。湿法隔膜整体性能强于干法，适合做高容量电池，但湿法隔膜的热稳定性不如干法，涂布膜使得这一问题得到解决。涂布膜是基膜的改良产品，主要是通过在基膜表面涂覆一层涂层，以改良基膜热稳定性和耐有机溶剂性等特性，主要用于高容量、高安全型电池和聚合物电池。
隔膜种类
隔膜（锂电池四大核心原材料唯一尚未完全国产化，技术壁垒最高）
adv:无dis:氧化性较高，容易爆炸，用于实验研究
LiCIO4
LiAsF6
adv:无dis:化学及热稳定性不好且导电率不高
LiBF6
adv:无dis:制备成本相对较高，且不易纯化
LiCFSO3
adv:具有极高的导电性及优异的热稳定性dis:它在4V左右开始对铝箔产生很强的腐蚀作用
LiN(CF3SO2)2
adv:具有较高的离子导电率dis:热稳定性不好，而且对水非常敏感
LiPF6（六氟磷酸锂目前主流锂盐）
adv:1.电导率高; 2.抗水解能力强; 3.热稳定性好dis:对铝箔有腐蚀
LiFSI（下一代主流锂盐）
电解质锂盐（导电率大小排序LiAsF6>LiPF6>LiCIO4>LiBF6>LiCFSO3)
adv:1.工艺已经很成熟； 2.综合效果目前最理想； 3.应用广泛dis:1.成膜后阻碍电荷传输从而降低性能 2.生产安全性较低
VC(碳酸亚乙烯酯）
adv:1.生成膜性能好； 2.改善方面多样dis:1.使用过程容易导致电池循环寿命较低
FEC(氟代碳酸乙烯酯）
SEI膜成膜添加剂是研究较多的一种添加剂，主要功能是帮助在负极表面形成一层结构稳定的SEI膜，优良的SEI膜具有有机不溶性，允许锂离子自由进出电极而溶剂分子无法通过，从而阻止溶剂分子共插对电极结构的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量
成膜添加剂
主要是一些高沸点、高闪点和不易燃的物质，可提高电池的稳定性，改善电池的安全性。
阻燃添加剂
adv:1.成本低廉； 2.抑制电池产气效果好dis:1.使用安全性差（致癌）
adv:1.安全性好； 2.抑制胀气效果好dis:1.价格高昂
DTD（硫酸亚乙酯）
高低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一，通过添加剂使电池在高低温下也具有优良的循环性能。
高低温添加剂
六氟磷酸锂容易与水反应生成HF，而Al2O3、MgO、BaO和锂或钙的碳酸盐等容易与水和氢氟酸发生反应，降低水和HF的含量能够阻止HF对电极的破坏，提高电解液的稳定性，从而改善电池性能。
控制水和HF含量的添加剂
通过在电解液中添加合适的氧化还原对，当电池充满电或略高于该值时，添加剂在正极上氧化，扩散到负极上被还原，从而防止电池过充。
过充保护添加剂
添加剂（添加剂已经成为提升电解液产品差异化的主要策略，并且是生产厂商核心竞争力的关键体现。）
碳酸乙烯酯（BC)
碳酸丙烯酯(PC)
环状碳酸酯（介电常数高，粘度大）
碳酸二甲酯(DMC):气味小、溶解能力强，对锂电池的电导率提升效果高，低温充放电性能佳，且制作成本低廉，是电解液中使用最为频繁的有机溶剂。
碳酸二乙酯(DEC)
碳酸甲乙酯(EMC)
链状碳酸酯（介电常数低，粘度小）
有机溶剂
电解液
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