时间:2025-09-09 来源:高工锂电
9月初,硫化锂赛道接连抛出“上量”信号。
天齐锂业在半年度业绩说明会上披露,年产50吨硫化锂中试项目已在四川眉山动工,宣称“低风险、可快速量产”;8月中旬,恩捷股份称其百吨级高纯硫化锂中试线搭建完成,并已建成10吨级硫化物固态电解质产线;更早前的7月,上海洗霸竞得有研稀土硫化锂相关资产,并计划合资扩产。
叠加近期亿纬锂能、国轩高科、孚能科技、欣旺达、融捷股份集中披露硫化物全固态电池产品最新进展,硫化物固态电池路线又引起业内集中关注。
作为硫化物固态电解质的关键材料,硫化锂在高技术壁垒之下“抢产能”在产业中极为醒目。
业内指出,2025年硫化锂需求有望达到百吨量级;到2026年,行业大概率迈向千吨级,比此前业内预计的“2027年2GWh对应500吨需求”,硫化锂需求爬坡节奏显然更快。
硫化锂:
降本与性能“双重咽喉”
作为硫化物固态电解质的关键前驱体,硫化锂占据电解质材料成本的77%~80%,当前市场价格高达300万-400万元/吨,其降本进程直接决定固态电池的商业化速度。
高纯度的硫化锂是制备高性能硫化物固态电解质的基础。
硫化锂中的杂质(如氧化锂、碳酸锂、多硫化物、碳等)会导致硫化物固态电解质的离子电导率下降。杂质可能引入非离子传导性杂相,或在晶界处富集,阻碍锂离子传输。
若硫化锂中含杂质(如氧化锂、碳酸锂、多硫化物、碳等),会在高温合成过程中产生不导电的杂相,堵塞离子传输通道,大幅降低离子电导率。而残碳或金属杂质则会在电池内部形成漏电流,极易引发电解质分解或局部锂沉积,造成电池微短路,埋下严重安全隐患。
另外,硫化锂吸湿性强,水分残留会引发水解反应,导致材料纯度劣化。在储存和制备过程中,水分可能生成氢氧化锂等杂质。而硫化物固态电解质的高离子电导率高度依赖精确的化学计量比,这也会影响电解质的化学计量比和物相结构,进而降低离子电导率。
也有硫化锂企业反馈,目前固态电解质环节对硫化锂的要求主要有:碳含量在0.1%以内,水分含量小于100mg/kg,金属杂质小于100mg/kg,粒度小于7um。
纯度上,当前市场主流产品纯度集中在99.5%~99.9%,但日本三井金属已推出99.95%的高端产品,而国内企业正加速突破99.99%级技术。
恩捷股份则对于硫化锂的纯度分享过,衡量硫化锂的品质要在电解质、电池中的应用表现为主,并不一定要追求越高越好。“作为未来的大宗原料,并不一定要求其纯度非常高。”以碳热还原法制备硫化锂的恩捷可以实现99.9%纯度的硫化锂,但是目前也在推99.5%纯度硫化锂,并且给下游客户送样和自测反馈,99.5%纯度硫化锂也能满足电解质制备需求。
技术攻关各凭积淀
硫化氢中和法率先跑出规模
2025年,布局硫化物全固态电池的企业,尽管产业化节奏不尽相同,但都朝着放大容量、放大产能的方向更进一步,产业对硫化锂需求高于预期,硫化锂也迎来产能扩张。
值得注意的是,不同企业依其技术背景和产业积淀,选择了差异化的工艺路线。目前,以硫化氢中和法已率先实现规模化突破。
从当前产业化布局来看,主流企业所选工艺可大致分为四类:
1. 硫化氢中和法(硫化氢-氢氧化锂)
该路线以上海洗霸(收购有研稀土相关资产)为代表。其技术与日本硫化锂标杆出光兴产技术原理一致,均采用硫化氢-氢氧化锂制备工艺。
有研稀土凭借其在稀土分离领域积累的深厚提纯与杂质控制经验,成功解决了该工艺中杂质引入、副反应抑制等产业化难题,实现了硫化锂的高纯度(≥99.99%)与低成本制备。
这一优势使其产品率先通过国内头部电池厂及日韩厂商验证,并在全球市场占据较高市场份额。并且上海洗霸正利用其传统主业中处理硫化氢的独特经验,进一步强化该路线的环保与成本优势。
市场调研指出,上海洗霸月出货2吨,年底扩至百吨级。公司还透露,未来大规模量产后有望将售价从目前的300万-400万元/吨压缩至“几十万元/吨”。
日本出光兴产与丰田汽车深度合作,将为其2027-2028年推出全固态电池电动汽车的计划提供核心材料支持。并且这一项目已经拿到日本政府补贴。目前。出光兴产硫化锂已运营两座小型验证设施,并于2024年10月启动大型试验设施的基础设计,计划于2027年6月建成千吨级硫化锂生产设施。
2. 液相法
天赐材料、华盛锂电、海辰药业等企业选择液相合成路线,很大程度上得益于它们在电解液及精细化工领域的多年技术积淀。液相法在溶剂体系中进行化学反应,这与锂离子电池电解液的配方开发、合成纯化过程高度相通。
天赐材料、华盛锂电凭借其在电解液添加剂开发中积累的丰富溶剂应用、纯化及质量控制经验,将其迁移至硫化锂的合成过程中,从而能够较好地控制硫化锂粒径,并具备显著的长期成本优化潜力。
另外,海辰药业作为一家传统医药企业,它不仅布局了电解液赛道,更将其在医药领域深耕多年的高端优势,包括对合成工艺的精准控制、苛刻的杂质去除技术以及药品级的精密反应管理经验,应用于硫化锂的研发与试产中。
该公司正试图将医药级的纯度控制标准迁移至硫化锂生产流程中,以期突破目前液相法普遍面临的有机溶剂残留难题,从而提升产品纯度和批次稳定性。目前,该路线仍处于送样验证阶段。
然而,液相法现阶段仍受制于有机溶剂残留及复杂的除杂工艺,导致其产品在纯度和杂质含量指标上,相较于领先的稀土分离法仍不具备优势。这一技术路线能否最终突破杂质瓶颈,实现高纯度、低成本量产,预计要到2025年终或2026年才能见分晓。
3. 锂硫直接固相法
以赣锋锂业、天齐锂业为代表的锂业巨头,选择从金属锂出发的固相合成路线。
该方法虽可产出极高纯度的产品(≥99.9%),但由于金属锂价格昂贵、反应过程放热剧烈且存在燃爆风险,被视为很难规模化。
不过,两家公司正积极攻关工艺降本与放大问题。尤其两家企业作为锂业巨头,在锂金属成本上具备资源整合优势。赣锋锂业已实现百吨级中试,产品获客户认证并开始供货;天齐锂业则于近期在四川眉山启动50吨级中试线,强调“低风险、快速量产”,打通量产路径。
4.碳热还原法
恩捷股份、容百科技等电池材料企业重点布局此法,源于其在正极材料等电池粉体处理方面的深厚技术积累。碳热还原法作为一种成熟的粉体材料制备技术,以葡萄糖等还原剂,将硫酸锂转化为硫化锂,也是属于具备成本优势的技术路线,但其产业化面临碳残留高、易引起电池微短路等核心挑战。
恩捷股份旗下湖南恩捷与中南大学技术团队合作,正是这一路线产业化的关键实践。中南大学在粉体材料制备领域的技术优势,为攻克硫化物粉体微纳化过程中的团聚和表面结构破坏难题提供了关键支持。通过联合优化研磨工艺与烧结制度,湖南恩捷已成功搭建百吨级中试线,产品纯度可达99.9%。
但公司对产品定位展现出务实的市场判断,当前阶段更主推99.5%纯度产品。其观点认为,“作为未来大宗原料,不一定非追求极高纯度”,更看重电池端的实际应用表现与综合成本效益。该路线若能在保持成本优势的同时解决碳残留难题,也具备放量潜力。
设备与工艺协同
规模化的另一重挑战
除了工艺选择,专用设备的开发也成为制约硫化锂量产的关键。由于硫化锂具有较强的腐蚀性、易粘壁、对水氧极度敏感,其生产设备需同时满足密封性、耐腐蚀、不挂壁、适于放大等多项要求。
目前行业多采用三种设备方案:全流程干房环境、手套箱内模块化设备,以及完全密封的大型反应装置。第三种虽难度最大,却能极大程度提升工程化能力,进行大规模生产降本。但业内指出设备材料是目前最大问题,连航空级合金都难以满足全部条件。
目前来看,依托布局企业的深厚化工背景与工艺积累的硫化氢-氢氧化锂法,已领先半个身位。但其他路线若在品质与成本上取得突破,仍可能重塑竞争格局。这还将取决于企业在自身优势的基础上工程化能力的提高,实现高品质、低成本、大规模三者统一。