鋰鈉雙吃的高性能電解質鹽——雙氟磺酰亞胺鹽

今天咱們格局大一點，不再老生常談雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI），不過簡要復習一下還是可以的。LiFSI，高性能鋰鹽，具有更高的導電率、熱穩(wěn)定性、熱力學穩(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，被公認是下一代鋰鹽，并且是適配高壓快充的必備良藥。目前，產業(yè)界對LiFSI已經有了非?？捎^的產能規(guī)劃：根據不完全統(tǒng)計，截止2025年的LiFSI產能規(guī)劃已經達到50萬噸以上（詳情可見此帖的詳細統(tǒng)計網頁鏈接），寧德時代和天賜材料兩位大佬均規(guī)劃了超過10萬噸的LiFSI產能，為即將量產的麒麟電池和4680電池做好準備。

LiFSI就說到這里，回歸正題，咱們今天重點聊的其實是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，LiFSI的優(yōu)良特性都是繼承自老父親，比如FSI-這個陰離子結構比較大，更容易解離，因而具有更強的導電率和更強的充放電性能，可以實現快充、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)。近期產業(yè)界和學術界圍繞NaFSI都有一些積極的進展：

2022年6月16日，太平洋西北國家實驗室（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，他們在研究中開發(fā)了一種基于雙氟磺酰亞胺鈉（NaFSI）的電解質，可以降低SEI在鈉離子電池陽極上的溶解速度，同時還能形成穩(wěn)定的保護層來保護陰極，當充電至4.2V時，該電池在300次循環(huán)后可以保持超過90%的容量。這些發(fā)現表明，該電解質能夠生產更穩(wěn)定、工作電壓更高、性能更好的鈉基儲能解決方案。

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

2022年6月27日，多氟多在投資者互動平臺上表示，NaFSI功效不錯，也應用于鈉電池。

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

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

而最引人矚目的則是2022年8月11日的一條消息，豐山集團和南通全諾簽約了一個10萬噸鈉離子電池電解液的項目。最近，因為好奇他們用的是什么電解質，就翻了一下南通全諾唯一的鈉電池領域專利《一種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產業(yè)化了。我為大家伙解讀一下專利中的相關重點，專利中做了很多對比試驗和消融試驗，所有結果都在下面兩表中：

該專利的重點在于專利名中的“功率型”三個字（有興趣的讀者可以去閱讀專利的全文），就是要解決現有鈉電池的一些痛點，希望使用新電解液的鈉離子電池表現出優(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施例3，其電解質鹽為NaFSI；對比例3為膨潤土改性劑制備中未加入碳納米管；對比例789均是以六氟磷酸鈉鈉鹽為溶質的電解液。從表格中可以清晰地得到2個結論：1. NaFSI在大倍率充放電工況下的容量保持和循環(huán)壽命都遠超六氟磷酸鈉，這也是為什么多氟多在已經有六氟磷酸鈉產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的邏輯說完了，再說一下制備路線，這里涉及到的一些核心原材料往往存在著投資機會。目前，制備LiFSI和NaFSI都是基于HFSI基礎上的，而產業(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制備HFSI。而這里面，氯化亞砜因為進入了兩高一資名錄，項目審批非常嚴格，因此在未來幾年里，隨著LiFSI的持續(xù)放量，氯化亞砜的供給格局將從2023年開始出現拐點，具體數據分析請參考這里網頁鏈接。至于NaFSI，如果豐山集團的10萬噸鈉離子電池電解液所使用的電解質就是南通全諾專利中所采用的電解質路線，鈉離子電池對氯化亞砜的需求又是一個顯著的增量了。我估計今后氯化亞砜的擴產還是會有的，畢竟明年開始就不太夠用了，但因為兩高一資的限制，擴產受益的可能還是頭部幾家生產規(guī)范、優(yōu)化能耗、嚴控污染的企業(yè)，最重要的，需要有當地政府的支持。

寫到這里，大家對HFSI的格局應該也會有進一步的認識了，我也是最近才偶然發(fā)現豐山集團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，沒想到NaFSI已經這么快要產業(yè)化了。想來，新能源的發(fā)展正是產業(yè)需求的驅動才使得新技術和新材料能夠如此快地落地，當然也得益于國家的大力推動，不然日本率先布局的LiFSI怎么會已經有超過全球80%（可能還保守了）的產能規(guī)劃落在了中國。無論如何，動力電池儲能電池紛紛牽手雙氟磺酰亞胺鹽，說明產業(yè)界對這個鹽還是非?？春玫?，既滿足產業(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。當然，投資者需注意市場波動和后續(xù)產業(yè)化不及預期等帶來的風險，這些企業(yè)并不作為投資建議。

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

LiFSI：$天賜材料(SZ002709)$ 永太科技，多氟多

氯化亞砜：凱盛新材，世龍實業(yè)，金禾實業(yè)

碳納米管：天奈科技，道氏技術