入局固态电池,电解液企业 “不再沉默”
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硫化物固态电解质因其高离子电导率而被广泛看好,其核心原料 —— 高纯度硫化锂的制备,已成为电解液企业切入固态赛道的首个关键战场。
天赐材料近期透露,公司已选择液相法制备硫化锂。这一技术路径的核心在于对杂质的精准控制。公司指出,市场上对纯度的要求各异,但关键在于识别并控制对下游电芯性能有实质影响的特定杂质,而非单纯追求 “几个 9” 的纯度指标。液相法在控制碳含量、残余溶剂及氯离子等方面具有天然优势。目前,天赐的硫化锂仍处于实验室公斤级样品阶段,目标是在 2025 年底前产出百公斤级样品。基于自产的液相硫化锂,天赐能够一步合成固态电解质,这将带来显著的成本优势。其样品在空气稳定性方面取得了突破,在低露点环境下放置 24 小时后,离子电导率仍能保持 85% 以上。这一特性对于摆脱手套箱、实现大规模生产至关重要。
同样采用液相法路径的还有主营电解液添加剂的华盛锂电。该公司凭借在合成与提纯方面的技术积累,已与客户共同开发出离子电导率达到 5.57mS/cm 的 Li6PS5Cl 硫化物固态电解质。
与此同时,电解液巨头新宙邦则通过与隔膜企业星源材质成立的合资公司新源邦进行布局。新源邦在硫化物电解质的研发上已取得成果,完成了超百公斤规模的生产,并计划到 2025 年底建成 10 吨 / 年的生产线,显示出更具规模的产能雄心。
在通往全固态的漫长道路上,半固态凝胶电解质被视为离产业化最近的解决方案。其最大优势在于对现有电芯生产工艺改动小,能够快速实现大规模应用。
天赐材料正致力于原位固化凝胶电解质方案。该方案主要满足客户出于安全角度、希望降低漏液风险的需求。然而,技术挑战也同样显著。当电芯从小型样品放大至数十甚至数百安时的大尺寸动力电池时,凝胶在内部聚合的均一性成为一大难题,直接影响电池的稳定性。此外,凝胶电解质的设计需要在离子电导率和机械强度之间取得平衡。高强度的凝胶往往导电率偏低,反之亦然。同时,要匹配高能量密度的三元正极,聚合物骨架的抗氧化性也必须优化。目前,主流方案中聚合物含量仅占约 10%,其核心仍是液体电解液组分。尽管存在瓶颈,天赐的凝胶电解质已能做到常温下离子电导率大于 5mS/cm,并初步验证了在三元体系中,其高温性能优于传统液态电解液。
另一个值得关注的趋势是,部分企业不再局限于单一材料的开发,而是开始进行系统性的协同布局。
天赐材料在开发耐高压电解液的同时,也深度介入了 5V 镍锰酸锂高电压正极材料的开发。公司认为,镍锰酸锂相较于磷酸铁锂,能量密度可提升 20% 以上,且不含钴,在 PACK 层面的成本能降低约 18%。然而,镍锰酸锂商业化的最大障碍在于其与电解液的兼容性问题,尤其是在高温下循环衰减快、产气严重。为此,天赐不仅从溶剂和添加剂入手,开发能够承受 5V 高电压的氟代溶剂和抑制锰溶出的添加剂,还从正极材料本身着手,通过优化前驱体工艺和表面包覆,来提升材料稳定性。这种 “材料 + 电解液” 的捆绑式开发,体现了更深层次的战略思考。
并非所有企业都将宝押在固态电解质本身。石大胜华则选择了另一条关键路径 —— 硅基负极。硅基负极是匹配高能量密度电池的下一代负极材料,但其应用同样需要电解液的配合。石大胜华利用自身在化工领域的优势,已建成千吨级硅基负极产线,并正加速推进 3 万吨 / 年的项目建设,直接瞄准 4680 电池等市场需求。
此外,昆仑新材等企业则展现了更广泛的技术覆盖,其产品同时涉及硫化物、氧化物粉体及浆料,并能根据客户需求定制不同粒径的产品。
总体来看,面对固态电池带来的产业变革,中国的电解液企业已经结束了观望期。它们正凭借自身在化学合成、提纯及产业化方面的核心能力,从不同维度切入这场技术竞赛。无论是聚焦核心原料,还是选择务实的过渡方案,抑或是进行跨领域的协同开发,一场围绕下一代电池材料的深度竞逐已经全面展开。