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锂离子电池的四种关键材料包括正极、负极、电池隔板和电解质。电解质在电池的正极和负极之间输送离子和离子化合物。其性能直接决定了锂离子电池的导电性、容量和产量。电压电解质通常由高纯度有机溶剂、溶质和少量添加剂按一定比例制备。其中，六氟磷酸锂是电解质溶质材料之一。

什么是六氟磷酸锂

六氟磷酸锂是电解液成本中最重要的部分，约占电解液总成本的43%。六氟磷酸锂的生产技术门槛较高，尤其是高纯度结晶六氟磷酸钠的生产。可以说，六氟磷酸锂作为锂电池行业的前沿材料，是电解质的重要组成部分。作为电解质材料，整体性能良好，但缺点是热稳定性不好，容易潮解，因此需要低温储存并与空气隔离。

六氟磷酸锂的不可替代性

六氟磷酸锂在常用有机溶剂中具有中等的离子转移数、中等的解离常数、良好的抗氧化性和良好的铝箔钝化能力，可与各种正极和负极材料匹配。因此，它已成为商业储能中最重要的电解质锂盐。

研究人员不断尝试开发新的锂盐，以取代六氟磷酸锂，但迄今为止尚未成功。因此，预计在未来很长一段时间内，六氟磷酸锂仍将是唯一大规模使用的电解质盐，其独特性主要取决于锂、磷和氟三种元素。

锂是最轻的碱金属元素和摩尔质量最小的金属元素，也是氧化还原电位最低、质量能量密度最大、电化学当量最高的金属元素。这些特性决定了锂是高比能电极材料。

氟是自然界中电负性最强的元素，也是非金属元素中最活跃的元素，同时也是标准电极电位最高的元素。氟和锂的组合构成了电化学可逆电池，最大电势为5.93V，电池的比能量最高。同时，锂和氟的半径非常小，使得它们适合作为锂电池的电极材料。

此外，六氟磷酸盐的缔合能力较差，因此其电解质的电导率相对较高，高于一般无机锂盐。六氟磷酸锂具有很强的电化学稳定性，阴极的稳定电压达到5.1V，远高于锂离子电池所需的4.2V。它不会腐蚀集电体，其综合性能比其他锂盐更强。

六氟磷酸锂非常不稳定，在60°C左右分解，也容易潮解。通常，六氟磷酸钾产品应在无水氟化氢和低烷基醚等非水溶剂中制备。此外，如果六氟磷酸锂朝着锂离子电池和动力电池的方向发展，对其纯度、稳定性和一致性的要求非常高。同时，六氟磷酸锂的生产工艺涉及低温、强腐蚀、无水无尘等苛刻的工作条件，工艺难度极大。

六氟磷酸锂的制备方法主要有气固反应法、有机溶剂法和氟化氢溶剂法。目前主流的六氟磷酸锂制备方法是氟化氢溶剂法，占所有工业生产方法的80%以上，许多大型企业采用这种方法实现工业生产。因此，我们主要介绍实现连续自动化生产的氟化氢溶剂法。

1.气固反应法

气固反应法是最早的六氟磷酸锂制备方法，由美国科学家于1950年提出。气固反应法的制备过程主要包括两个步骤：

LiF（固体）+HF（气体）→ LiHF2（固体）→ LiF（多孔）+HF（气体）

LiF（多孔）+PF5（气体）→ 锂PF6

该合成方法操作简单，在高温和高温下进行，但生成的六氟磷酸锂会覆盖腐蚀的锂表面，形成致密的保护膜，这阻止了反应的进一步进行，导致最终产物中存在大量未反应的氟化锂，产品纯度相对较低。如果进一步提纯，工艺和成本将增加，纯度不易保证。如果使用多孔LiF与高纯度PF5气体反应，可以制备纯度为99.9%的六氟磷酸锂，但制备成本相对较高。

2.氟化氢溶剂法

氟化氢溶剂法是目前最广泛使用的六氟磷酸锂的制备方法。氟化氢溶剂法是将卤化锂溶解在无水氟化氢中，然后引入高纯度的PF5气体反应生成六氟磷酸钾晶体，然后通过分离和干燥获得六氟磷酸锂产品。

3.有机溶剂法

有机溶剂法的制备过程类似于氟化氢溶剂法。不同之处在于，由有机溶剂制备的产物的纯度仅为90%至95%。该产品易于吸收有机溶剂，难以进一步去除，不易生产固体六氟磷酸锂。

六氟磷酸锂需求分析与预测

数据显示，2020年六氟磷酸锂需求量约为3.5万吨，到2022年预测需求量约5.5万吨，2025年预测六氟磷酸钠需求量约10万吨。

六氟磷酸锂产能分析

供应方面，全球六氟磷酸锂产能主要集中在中国、日本和韩国，其中中国占比最高。2020年，中国六氟磷酸锂行业总产能约为5.65万吨。

中国是继日本之后第二个实现六氟磷酸锂工业化的国家。随着中国六氟磷酸锂产能的快速扩张，中国对六氟磷酸钠的进口依赖大幅下降，中国已成为六氟磷酸钾的最大生产国。数据显示，中国六氟磷酸锂的出货量约占全球总量的70%。

1998年，中国六氟磷酸锂的价格为500万至700万元/吨，2004年为60万元/每吨。由于金牛在2003年生产六氟磷酸锂，以及日本森田在中国生产六氟磷酸盐锂，2013年六氟磷酸盐的价格降至约25万元/吨。

2013年后，由于六氟磷酸锂生产商的陆续生产，六氟磷酸钠产能过剩，价格逐渐下降。到2015年第二季度，价格达到了8万元/吨的最低点。2015年下半年，由于锂离子电池产能的快速增长，与动力电池相关的材料价格大幅上涨。作为锂电池电解质原材料的六氟磷酸锂价格开始飙升，2016年仅几个月就涨到40万元/吨或更多。后期，六氟磷酸锂产能增加，价格再次开始下降。到2020年，六氟磷酸锂的价格将回到8万元/吨。这个

2020年后，六氟磷酸锂的产能利用率继续提高。随着下游需求的意外增长，六氟磷酸锂一改过去产能过剩的状态，呈现出高启动和低库存并存的局面。2021 7月12日，中国六氟磷酸锂市场价格上涨至385000元/吨，环比上涨22.22%，较年初上涨259.81%，同比上涨431.03%。

总结

新能源产业是世界未来发展的热点领域。锂离子电池是新能源行业的重要组成部分，如Powerwall、便携式电站、家庭储能等。未来几年，需求也将面临高增长。作为电解质的主要电解质，六氟磷酸锂在需求和产能之间仍有较大差距。