据悉,“氯碘复合硫化物固态电解质”这一全新硫化物固态电解质属首次提出,也是当升科技为解决行业普遍面临的技术难题提出的解决方案。
氯碘复合硫化物固态电解质通常需要使用碘化锂(LiI)作为碘源,通过高能球磨等方法将其与Li₂S、P₂S₅、LiCl等前驱体反应,形成Li₆PS₅(Cl₁₋ₓIₓ)结构。LiI不仅满足晶格化学计量需求,还能扩大离子扩散通道并优化电极界面稳定性。$固态电池(BI0968)$ $当升科技(SZ300073)$
$博苑股份(SZ301617)$ 碘化锂(LiI)在硫化物固态电解质生产中的作用
碘化锂(LiI)作为硫化物固态电解质的关键添加剂,通过提升离子电导率、改善环境稳定性及优化合成工艺,为硫化物固态电池产业化提供核心支撑,具体分析如下:
一、核心作用:提升离子电导率
1. 氯 - 碘替代效应
硫化物电解质(如 Li₆PS₅Cl)中,LiI 可部分 / 完全替代氯化物(形成 Li₆PS₅I)。因碘离子(I⁻)半径大于氯离子(Cl⁻),能扩大锂离子传输通道,显著提升离子电导率,不同替代率对应需求量如下:
替代率 30%:每 GW 固态电池需 LiI 约85 吨;
替代率 100%:每 GW 固态电池需 LiI 增至284 吨。
2. 降低界面阻抗
LiI 掺杂的硫化物电解质(如 Li₆PS₅I)界面相容性更优,可减少固 - 固接触电阻,直接提升电池充放电效率。
二、关键保障:增强环境稳定性
硫化物电解质对水分、氧气高度敏感,接触空气易分解产生剧毒硫化氢(H₂S),LiI 通过两种机制改善稳定性:
抑制副反应:碘离子形成的稳定晶格结构,降低硫化物与水分子的反应活性,减少 H₂S 生成风险;
适配新路线:在 LSSX(锂 - 锑 - 硫 - 卤素)、卤化物复合电解质中,LiI 掺杂可使空气稳定性提升10 倍。
三、工艺优化:助力合成效率提升
1. 催化硫化锂合成
LiI 可作为催化剂,在硫化锂(Li₂S)制备过程中加速反应进程,降耗与杂质含量。
2. 辅助液相法制备
溶剂法合成硫化物电解质时,LiI 能提升原料溶解度与反应均一性,改善电解质膜的成型质量。
四、产业应用与核心挑战
1. 核心企业布局
博苑股份:聚焦碘化锂量产,作为国内龙头企业,其碘化锂市占率近 50%;
海辰药业:主攻液相法碘化锂技术,目前已与欧阳明高团队合作推进产业化进程;
2. 核心技术瓶颈与挑战
技术壁垒显著:
提纯工艺复杂:碘化锂制备需高精度提纯技术,以去除卤化物杂质,确保纯度达 99.99% 以上,否则会降低固态电解质离子电导率;
合成技术垄断:核心合成工艺(如高温固相法、溶液合成法)被欧美日企业掌握,国内企业在规模化合成一致性、稳定性方面存在技术瓶颈;
设备与专利限制:生产设备需定制化高温、高真空环境,且关键设备及工艺专利集中于头部企业,新入局者面临技术封锁与专利诉讼风险。
国内龙头企业情况:
技术突破:部分国内头部企业通过产学研合作,在碘化锂提纯技术上取得进展,采用新型吸附剂与多级精馏工艺,将杂质含量控制在更低水平,缩小与国际领先技术的差距;
成本控制:依托国内完善的化工产业链,通过优化原料采购渠道与生产流程,在规模化生产中降低单位成本,相比国外企业在成本上更具竞争力;
本土市场优势:与国内固态电池企业建立紧密合作关系,能更快速响应市场需求,在产品定制化服务与供应稳定性上具备优势,助力国产碘化锂在本土市场占有率提升。
价格趋势:当前碘价约 60 万元 / 吨,若 2030 年固态电池需求新增 1 万吨 LiI,碘及碘化锂价格或因供需失衡与技术壁垒进一步上涨。
五、结论
碘化锂是硫化物固态电解质实现 “高性能化”(高离子电导率、界面稳定性)与 “量产可行性”(环境适应性、成本控制)的关键添加剂。随着硫化物路线成为全固态电池主流选择(预计 2027 年产业化),LiI 需求将显著增长,但需优先突破碘资源瓶颈与工艺优化两大核心问题。$固态电池(BK0968)$