鋰鈉雙吃的高性能電解質(zhì)鹽——雙氟磺酰亞胺鹽

今天咱們格局大一點(diǎn)，不再老生常談雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI），不過(guò)簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)一下還是可以的。LiFSI，高性能鋰鹽，具有更高的導(dǎo)電率、熱穩(wěn)定性、熱力學(xué)穩(wěn)定性和高低溫放電性能，能夠有效提升鋰電池的能量密度、循環(huán)次數(shù)和安全性能，全方位優(yōu)于目前的鋰電池主鹽六氟磷酸鋰，被公認(rèn)是下一代鋰鹽，并且是適配高壓快充的必備良藥。目前，產(chǎn)業(yè)界對(duì)LiFSI已經(jīng)有了非?？捎^的產(chǎn)能規(guī)劃：根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2025年的LiFSI產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)達(dá)到50萬(wàn)噸以上（詳情可見(jiàn)此帖的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)頁(yè)鏈接），寧德時(shí)代和天賜材料兩位大佬均規(guī)劃了超過(guò)10萬(wàn)噸的LiFSI產(chǎn)能，為即將量產(chǎn)的麒麟電池和4680電池做好準(zhǔn)備。

LiFSI就說(shuō)到這里，回歸正題，咱們今天重點(diǎn)聊的其實(shí)是LiFSI的爸爸——雙氟磺酰亞胺鹽（HFSI），尤其是弟弟——雙氟磺酰亞胺鈉（NaFSI）。

其實(shí)，LiFSI的優(yōu)良特性都是繼承自老父親，比如FSI-這個(gè)陰離子結(jié)構(gòu)比較大，更容易解離，因而具有更強(qiáng)的導(dǎo)電率和更強(qiáng)的充放電性能，可以實(shí)現(xiàn)快充、快放。自然而然，NaFSI也就繼承了老父親類似的一些優(yōu)良傳統(tǒng)。近期產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界圍繞NaFSI都有一些積極的進(jìn)展：

2022年6月16日，太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）將最新的研究成果《Low-solvation electrolytes for high-voltage sodium-ion batteries》發(fā)表在了《自然資源（Nature Energy）》雜志上，他們?cè)谘芯恐虚_發(fā)了一種基于雙氟磺酰亞胺鈉（NaFSI）的電解質(zhì)，可以降低SEI在鈉離子電池陽(yáng)極上的溶解速度，同時(shí)還能形成穩(wěn)定的保護(hù)層來(lái)保護(hù)陰極，當(dāng)充電至4.2V時(shí)，該電池在300次循環(huán)后可以保持超過(guò)90%的容量。這些發(fā)現(xiàn)表明，該電解質(zhì)能夠生產(chǎn)更穩(wěn)定、工作電壓更高、性能更好的鈉基儲(chǔ)能解決方案。

2022年6月20日，多氟多在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，公司六氟磷酸鈉產(chǎn)品已經(jīng)批量發(fā)貨，NaFSI已完成研發(fā)。

2022年6月27日，多氟多在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，NaFSI功效不錯(cuò)，也應(yīng)用于鈉電池。

2022年8月3日，同樣還是來(lái)自PNNL的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種基于NaFSI和磷酸三乙酯（TEP）的先進(jìn)電解液，采用這種電解液的Na||NaNMC電池在截止電壓為 4.2V 和 0.5C 電流密度下經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后，容量保持率達(dá)到89%。該項(xiàng)研究也撰文《Stabilizing Interfacial Reactions for Stable Cycling of High-Voltage Sodium Batteries》發(fā)表在了電池材料頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》上網(wǎng)頁(yè)鏈接。

2022年9月14日，華盛鋰電在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，雙草酸硼酸鈉和雙氟磺酰亞胺鈉為鈉離子電池產(chǎn)品，但目前該研發(fā)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，僅小批量試生產(chǎn)。

而最引人矚目的則是2022年8月11日的一條消息，豐山集團(tuán)和南通全諾簽約了一個(gè)10萬(wàn)噸鈉離子電池電解液的項(xiàng)目。最近，因?yàn)楹闷嫠麄冇玫氖鞘裁措娊赓|(zhì)，就翻了一下南通全諾唯一的鈉電池領(lǐng)域?qū)＠兑环N功率型電解液及鈉離子電池》，拜讀完之后，感慨這不就是NaFSI的背書么？敢情這都開始把NaFSI產(chǎn)業(yè)化了。我為大家伙解讀一下專利中的相關(guān)重點(diǎn)，專利中做了很多對(duì)比試驗(yàn)和消融試驗(yàn)，所有結(jié)果都在下面兩表中：

該專利的重點(diǎn)在于專利名中的“功率型”三個(gè)字（有興趣的讀者可以去閱讀專利的全文），就是要解決現(xiàn)有鈉電池的一些痛點(diǎn)，希望使用新電解液的鈉離子電池表現(xiàn)出優(yōu)異的大倍率充放電工況下的容量保持率、改善電池高倍率充放電的循環(huán)壽命。表格中效果最好的實(shí)施例3，其電解質(zhì)鹽為NaFSI；對(duì)比例3為膨潤(rùn)土改性劑制備中未加入碳納米管；對(duì)比例789均是以六氟磷酸鈉鈉鹽為溶質(zhì)的電解液。從表格中可以清晰地得到2個(gè)結(jié)論：1. NaFSI在大倍率充放電工況下的容量保持和循環(huán)壽命都遠(yuǎn)超六氟磷酸鈉，這也是為什么多氟多在已經(jīng)有六氟磷酸鈉產(chǎn)能的前提下還要繼續(xù)開發(fā)NaFSI；2. 碳納米管和HFSI鹽一樣具有通吃鋰鈉的良好泛化性能。

HFSI的邏輯說(shuō)完了，再說(shuō)一下制備路線，這里涉及到的一些核心原材料往往存在著投資機(jī)會(huì)。目前，制備LiFSI和NaFSI都是基于HFSI基礎(chǔ)上的，而產(chǎn)業(yè)界在基于成本、環(huán)保等各種因素考量后，普遍采取將氨基磺酸、氯磺酸、氯化亞砜一鍋燉的方法來(lái)制備HFSI。而這里面，氯化亞砜因?yàn)檫M(jìn)入了兩高一資名錄，項(xiàng)目審批非常嚴(yán)格，因此在未來(lái)幾年里，隨著LiFSI的持續(xù)放量，氯化亞砜的供給格局將從2023年開始出現(xiàn)拐點(diǎn)，具體數(shù)據(jù)分析請(qǐng)參考這里網(wǎng)頁(yè)鏈接。至于NaFSI，如果豐山集團(tuán)的10萬(wàn)噸鈉離子電池電解液所使用的電解質(zhì)就是南通全諾專利中所采用的電解質(zhì)路線，鈉離子電池對(duì)氯化亞砜的需求又是一個(gè)顯著的增量了。我估計(jì)今后氯化亞砜的擴(kuò)產(chǎn)還是會(huì)有的，畢竟明年開始就不太夠用了，但因?yàn)閮筛咭毁Y的限制，擴(kuò)產(chǎn)受益的可能還是頭部幾家生產(chǎn)規(guī)范、優(yōu)化能耗、嚴(yán)控污染的企業(yè)，最重要的，需要有當(dāng)?shù)卣闹С帧?/p>

寫到這里，大家對(duì)HFSI的格局應(yīng)該也會(huì)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)了，我也是最近才偶然發(fā)現(xiàn)豐山集團(tuán)鈉離子電池電解液合作方南通全諾的唯一專利就是闡述NaFSI的優(yōu)良特性，沒(méi)想到NaFSI已經(jīng)這么快要產(chǎn)業(yè)化了。想來(lái)，新能源的發(fā)展正是產(chǎn)業(yè)需求的驅(qū)動(dòng)才使得新技術(shù)和新材料能夠如此快地落地，當(dāng)然也得益于國(guó)家的大力推動(dòng)，不然日本率先布局的LiFSI怎么會(huì)已經(jīng)有超過(guò)全球80%（可能還保守了）的產(chǎn)能規(guī)劃落在了中國(guó)。無(wú)論如何，動(dòng)力電池儲(chǔ)能電池紛紛牽手雙氟磺酰亞胺鹽，說(shuō)明產(chǎn)業(yè)界對(duì)這個(gè)鹽還是非常看好的，既滿足產(chǎn)業(yè)需求，又成本可控，星辰大海，星辰大海。

以下羅列了每種材料的頭部企業(yè)，這些企業(yè)將有可能鋰鈉雙吃，排名不分先后。當(dāng)然，投資者需注意市場(chǎng)波動(dòng)和后續(xù)產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，這些企業(yè)并不作為投資建議。

NaFSI：$豐山集團(tuán)(SH603810)$ $多氟多(SZ002407)$

LiFSI：$天賜材料(SZ002709)$ 永太科技，多氟多

氯化亞砜：凱盛新材，世龍實(shí)業(yè)，金禾實(shí)業(yè)

碳納米管：天奈科技，道氏技術(shù)