LiFSI industry research - LiFSI presenta un espacio de alto crecimiento

Se espera que la nueva sal de litio LiFSI rompa el monopolio del LiPF6

El desarrollo de las baterías de litio impulsa el rápido crecimiento de la demanda de electrolitos. El rápido aumento de la producción de baterías de litio ha impulsado que la demanda de electrolitos siga creciendo. La sal de litio es una pieza clave en la preparación de electrolitos, y el LiPF6 se lleva la palma en la aplicación de la sal de litio.

El electrolito es en realidad un electrolito (que puede denominarse sal de litio) disuelto en un disolvente orgánico adecuado, más una pequeña cantidad de aditivos funcionales. Las propiedades del electrolito afectan a la conductividad y la seguridad del producto.

Sin embargo, el LiPF6 tiene muchos problemas, que limitan la ampliación de sus escenarios de aplicación. Es urgente resolver estos inconvenientes y desarrollar nuevas sales de litio para ampliar los escenarios de aplicación.

La LiFSI tiene un rendimiento excelente y es más adecuada para la carga rápida y la alta duración de las baterías. En vista de las deficiencias de rendimiento del LiPF6, se han desarrollado diversas sales de litio nuevas, entre las que la bisfluorosulfonimida de litio presenta el desarrollo más rápido y las mejores perspectivas de aplicación.

En la actualidad, el LiFSI se utiliza principalmente como aditivo electrolítico en una pequeña cantidad mezclado con LiPF6, y la dosificación total es pequeña. En comparación con LiPF6, LiFSI es más excelente en conductividad electrolítica, rendimiento a altas y bajas temperaturas, estabilidad térmica, resistencia a la hidrólisis e inhibición del hinchamiento por gas, por lo que también se considera una de las sales de litio más prometedoras para sustituir a LiPF6.

En la actualidad, la batería de litio más utilizada es la batería de potencia, por lo que la dirección de desarrollo de algunos electrolitos debe adaptarse a las necesidades de la batería de potencia.

En términos generales, las baterías eléctricas tienen dos exigencias principales: alta duración y carga rápida. Los resultados de la investigación actual muestran que, por un lado, el electrolito dopado con LiFSI tiene una conductividad eléctrica más fuerte.

Por otra parte, en comparación con el LiPF6, el LiFSI es más adecuado para la carga rápida, es decir, la carga a alta velocidad, y funcionando a altas velocidades puede mantener una mayor capacidad de la batería. En conjunto, LiFSI tiene la base de rendimiento para aumentar la cantidad de adición o sustituir a LiPF6.

En conjunto, LiFSI puede compensar las deficiencias de rendimiento de LiPF6 en muchos aspectos, y se espera que rompa el monopolio de las sales de litio LiPF6. Sin embargo, problemas como la dificultad de la tecnología de producción, el elevado coste de producción y la corrosión del papel de aluminio positivo limitaron en su día la aplicación y promoción de LiFSI.

Sin embargo, en los últimos años, la tecnología en el lado de la oferta se ha mejorado continuamente y las aplicaciones en el lado de la demanda han seguido expandiéndose, todo lo cual está acelerando la promoción de LiFSI.

Los fabricantes chinos irrumpen con fuerza en la tecnología de producción de LiFSI

En 1995 se propuso por primera vez el uso de LiFSI como sal de litio. China empezó tarde, y no fue hasta 2017 cuando se puso en marcha la capacidad de producción de LiFSI. La LiFSI tiene principalmente dos rutas sintéticas: el método del ácido clorosulfónico y el método del fluoruro de sulfurilo, y actualmente el método del ácido clorosulfónico es el principal. El proceso de síntesis puede dividirse en tres pasos principales: síntesis de bisclorosulfonimida, fluoración y litiación.

Ya hay empresas en todo el mundo que producen y venden LiFSI, pero la escala global no es grande, con una capacidad de producción total de unas 22.600 toneladas. Limitada por factores como la escala y la rampa de capacidad, actualmente sólo Tinci LiFSI tiene el mayor volumen de envíos, y DFD en empresas de hexafluorofosfato de litioCAPCHEM y CHEMSPEC tienen envíos, lo que muestra un patrón competitivo de un súper y muchos fuertes.

Varios empresas de electrolitos para baterías de ión litio están planificando la creación de capacidad de LiFSI. Según los anuncios de varias empresas, tanto si se trata de una antigua empresa que domina la tecnología como de una nueva empresa con un nuevo proyecto, han acelerado la disposición de la capacidad de producción de LiFSI.

Se espera que entre en producción antes de 2025, con una capacidad de producción total prevista de unas 200.000 toneladas, y la capacidad de producción actual de unas 220.000 toneladas. Tinci se ha convertido en el mayor proveedor de LiFSI, y la concentración de la industria ha disminuido ligeramente.

Mejorar el proceso LiFSI existente, almacenar y desarrollar una variedad de nuevas tecnologías de preparación y recuperación de LiFSI. Además de los dos procesos de síntesis de ácido clorosulfónico utilizados actualmente, varias empresas e institutos de investigación han empezado a abastecerse de nuevas tecnologías de preparación.

Al acortar el flujo del proceso y reducir el consumo unitario de materias primas, se mejora el proceso de producción existente para promover que LiFSI reduzca aún más los costes y aumente la eficiencia.

Mejorar la conversión de materias primas LiFSI y reducir las emisiones de tres residuos

El elevado precio del LiFSI inhibe el entusiasmo de las aplicaciones posteriores. El precio del LiFSI se situó en su día en un nivel alto, y el elevado precio afectó gravemente al entusiasmo de los fabricantes de fases posteriores por aplicarlo. Según los datos pertinentes, el precio medio de mercado de LiFSI bajará de un máximo de 700.000 RMB/tonelada en 2017 a 400.000 RMB/tonelada en 2021.

Principalmente mediante la mejora de la utilización integral de las materias primas y los residuos de LiFSI y la mejora de la tecnología del proceso, se controla eficazmente el coste y se reduce el precio de venta. En el proceso de síntesis, la tasa de utilización de materias primas y disolventes es alta, y es necesario mejorar la tasa de conversión de un solo paso. El proceso de síntesis del LiFSI se basa principalmente en el método del ácido clorosulfónico, pero las materias primas utilizadas son diferentes.

Reducir el vertido de LiFSI tres residuos, y hacer subproductos vendidos en el extranjero para reducir costes. Dado que el proceso de producción de LiFSI producirá contaminantes que contienen flúor, cloro y azufre, el coste de tratamiento por tonelada supera los 10.000 RMB.

Por lo tanto, se espera que el coste de una sola tonelada de materias primas LiFSI pueda reducirse a unos 70.000 RMB bajo el doble efecto de los precios del litio y las mejoras superpuestas del proceso.

El aumento de la producción de LiFSI reduce el coste de fabricación

El aumento de la capacidad de LiFSI puede reducir eficazmente los costes de fabricación. Según los datos pertinentes, el coste de fabricación de LiFSI representa alrededor de 40% del coste total, y el coste de fabricación por tonelada supera los 100.000 RMB.

El coste de fabricación por tonelada de LiFSI se calcula sobre la base de la producción anual y el coste de fabricación de LiFSI, que aumentará de 63 toneladas en 2016 a 772 toneladas en 2021. Cuando la producción se multiplique por diez, el coste de fabricación por tonelada de LiFSI se reducirá a la mitad.

Se prevé que el coste de fabricación de una tonelada de LiFSI pueda reducirse a 70.000 RMB en el futuro. Si bajan los precios de las materias primas, como el carbonato de litio, se prevé que el coste global total sea de unos 160.000 RMB/tonelada. En conjunto, actualmente hay un gran número de empresas con capacidad de producción de LiFSI, y la planificación de la capacidad total es relativamente alta.

Básicamente, no existen barreras técnicas de producción para las empresas antiguas que ya tienen capacidad de producción. La energía se concentra principalmente en mejorar la capacidad de utilización de las materias primas, optimizar el proceso, reciclar y otros aspectos. Para las nuevas empresas que planean construir, todavía se necesita cierto tiempo para completar la instalación y el ajuste de los equipos. En conjunto, la aplicación nacional de LiFSI en China se acelerará en el futuro.

La tendencia al alto contenido en níquel de las baterías de litio impulsa el crecimiento de LiFSI

La tendencia de alto níquel en baterías ternarias de litio es obvia, y LiFSI es adecuado para baterías de alto níquel. Según las estadísticas, de 2018 a 2021, la proporción de baterías ternarias de alto níquel en todas las baterías ternarias en China ha aumentado año tras año, y la proporción será cercana a 50% en la primera mitad de 2022.

Esto se debe principalmente a la demanda de baterías de larga duración por parte de los productos derivados y a la reducción del consumo de cobalto de alto precio. En el futuro, se espera que siga aumentando la proporción de ternario con alto contenido en níquel.

Dado que el níquel es un elemento muy reactivo, su alto contenido provocará una mala estabilidad térmica. La estabilidad química y la estabilidad térmica de LiFSI son compatibles con las baterías de alto contenido en níquel y son significativamente mejores que las de LiPF6, por lo que esta tendencia impulsará el crecimiento de la demanda de LiFSI.

Se lanzan diversas baterías adecuadas para alto contenido en níquel. La batería 4680 lanzada por Tesla utiliza alto níquel 811 como material del electrodo positivo, y tiene una excelente vida útil. Desde el punto de vista de la estabilidad, la LiFSI es más adecuada para la 4680.

CATL dio a conocer la batería Kirin y afirmó que el vehículo tiene una autonomía de 1.000 kilómetros, y es posible una carga rápida de 10 minutos. La batería es compatible con materiales ternarios o fosfato de hierro y litio, y el sistema de baterías tiene una mayor densidad de energía en masa.

Por el momento, CATL no ha anunciado la fórmula específica del electrolito, pero la adición de LiFSI en la parte ternaria será superior a 3%. Desde el lanzamiento de la batería Kirin y la batería 4680, muchas empresas automovilísticas han respondido sucesivamente.

La introducción de baterías de alto contenido en níquel impulsará el aumento del uso de LiFSI, y la pronta producción en masa del 4680 acelerará el proceso de aplicación de LiFSI. Dado que Kirin y 4680 están diseñadas principalmente para baterías eléctricas. Además de las baterías Kirin y 4680, la Pilas 18650 con la máxima normalización también se utilizan en la batería de alimentación.

Y las baterías de potencia son actualmente las más demandadas y las de mayor crecimiento en el mercado descendente, por lo que serán el área de aplicación más importante de LiFSI en el futuro. Según las estadísticas y previsiones pertinentes, la batería eléctrica de iones de litio mundial alcanzará los 1,5TWh en 2025.

Por tanto, por un lado, la demanda de LiFSI se beneficia del rápido desarrollo de las baterías de litio, y la demanda de sales de litio sigue creciendo. Por otro lado, la inestabilidad del níquel alto ha provocado un aumento de la proporción de LiFSI añadida, y el consumo de batería de algunos modelos puede superar los 10%.

El aumento del coste de las sales de litio tiene un impacto limitado en el coste global de la batería. El coste de producción de las baterías de iones de litio incluye principalmente materias primas, costes de PACK y otros costes, entre los que el electrolito incluye solutos, disolventes y aditivos, siendo el coste del electrolito el que representa la mayor proporción.

Según los datos, el coste medio de producción de las baterías de litio en 2021 es de $101/KWh. Calculado al precio de LiFSI y LiPF6, suponiendo que todos los electrolitos pasen de LiPF6 a LiFSI, el coste de producción de las baterías de litio aumentará en unos 3%.

Sin embargo, en las aplicaciones prácticas, la cantidad de LiFSI no ha alcanzado el mismo nivel que la de LiPF6, y el aumento será inferior a 3%, por lo que el impacto en el coste de la batería es limitado.