N - metilpirrolidona (nmp) es un no polar altoTransmisión de protonesEl disolvente, que tiene una apariencia incolora, transparente o ligeramente amarilla, tiene un olor a Amina y una leve irritación de la piel.

El nmp tiene las características de alto punto de ebullición, fuerte polar, baja viscosidad, fuerte capacidad de disolución, no corrosivo, poco tóxico, baja volatilidad, no inflamable, buena estabilidad química y térmica, degradable y reciclable, y es fácil de disolver en agua, etanol, cetona,Acetato de dietilo, cloroformo y benceno, que pueden disolver la mayoría de los compuestos orgánicos e inorgánicos, gases polares, naturales y合成高分子化合物.

En la actualidad, se utiliza principalmente en recubrimientos, baterías de litio, plásticos, agentes de producción química, productos químicos agrícolas, pigmentos, agentes de limpieza,Material aislanteY otras industrias. Aquí hablamos principalmente de la aplicación de nmp en la industria de baterías de litio.

Aplicación de nmp en el campo de las baterías de litio

En la actualidad, las baterías de iones de litio son ampliamente utilizadas en muchos campos, además de computadoras portátiles, teléfonos móviles, bicicletas eléctricas y vehículos eléctricos en la vida diaria, las baterías de iones de litio también tienen aplicaciones importantes en el campo del almacenamiento de energía.

Según los datos de la encuesta de la industria, en general, el nmp representa alrededor del 3% - 6% del costo de fabricación de las baterías de iones de litio, en comparación con el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito y el diafragma, el costo representa una proporción relativamente pequeña, pero el papel no puede ser ignorado. El tamaño del mercado y la demanda de nmp también han aumentado con el crecimiento de las baterías de iones de litio, especialmente las baterías de almacenamiento de energía y las baterías de energía.

El importante papel del nmp en la producción de baterías de litio

El uso de nmp en la producción de baterías de litio es disolver / hinchar PVDF y, al mismo tiempo, diluir el tamaño, con requisitos de concentración generalmente superiores al 99,9%. Como uno de los principales materiales auxiliares en el proceso de fabricación de baterías de iones de litio, el nmp afecta directamente la calidad del recubrimiento de pulpa y los requisitos ambientales de las baterías de iones de litio.

Nmp es el adhesivo positivo de la batería de litio PVDF (polifluoruro de vinilideno)El disolvente de apoyo también es necesario para PVDF (polifluoruro de vinilideno). Nmp puede y el agua, PVDF、 Materiales positivos y negativosPor lo tanto, es ampliamente utilizado en la preparación de baterías de litio. al hacer láminas de electrodos, el nmp se utiliza como disolvente, lo que puede fusionar las sustancias necesarias para varios electrodos, como adhesivos, sustancias activas del electrodo positivo y conductores eléctricos, para que el adhesivo esté en pleno contacto con otras sustancias y se distribuya uniformemente.

Análisis de los beneficios económicos y ambientales del nmp

En 2021, beneficiándose del rápido desarrollo de la industria automotriz de Nueva energía, los precios del nmp siguen aumentando, y han aumentado de 15000 yuanes / tonelada a principios de 2021 a más de 40000 yuanes / tonelada en la actualidad.

En el proceso de producción de baterías de litio, nmp, como disolvente caro, producirá gases residuales nmp de alta temperatura en el enlace de recubrimiento. Si no se recicla eficazmente, no solo causará un desperdicio de materias primas y accesorios, sino que también causará una grave contaminación a la producción ambiental. China también tiene requisitos de control relacionados con las emisiones de nmp, el sistema de indicadores de evaluación de la producción limpia en la industria de baterías(prueba) el valor de referencia del índice de contaminantes de gases residuales nmp es de 1,5 mg / m3. Normas de emisión de contaminantes de la industria de baterías"Se estipula que el requisito límite de concentración de emisiones organizadas de gases residuales nmp es de 50 mg / m3. Por lo tanto, fortalecer el control de emisiones de nmp y la recuperación y regeneración en el proceso de producción de baterías de litio tiene mayores beneficios económicos y ambientales.

Control de producción y reciclaje de nmp en la producción de baterías de litio

Análisis del proceso de producción de baterías de litio:

Como se puede ver en la imagen anterior, el uso principal y las emisiones de nmp están en el proceso de preparación del electrodo positivo, de los cuales el proceso principal de uso de nmp es el siguiente:

Recubrimiento: pulpa de cátodo (níquel, cobalto, Manganato de litio) con recubrimiento, una mezcla de negro de carbono conductor, nmp solvente y PVDF adhesivo) se aplica uniformemente a ambos lados de la lámina de aluminio;

La secadora utiliza una secadora de extracción de presión negativa cerrada (canal de secado). Durante el proceso de recubrimiento, solo una pequeña cantidad de nmp se volatiliza en la entrada y salida de la máquina de recubrimiento, y el gas de escape en la secadora se conduce al tratamiento del gas de escape a través del ventilador de extracción.Descarga a gran altitud después del tratamiento de la instalación; Hay una cantidad muy pequeña de gases residuales de nmp que se volatilizan desorganizadamente en el taller debido al secado insuficiente y otras razones.

Hornear: después del recubrimiento, en la secadora de vacíoLa placa positiva se hornea y seca en el interior, y la temperatura de cocción es de 120 ± 5 ℃; Eliminar el componente nmp del electrodo. El gas secado entra en la unidad de recuperación nmp para su recuperación.

En resumen, el nmp se utiliza principalmente en el enlace de recubrimiento en el proceso de producción de baterías de litio, seguido por el control de reciclaje del nmp.

Medidas de control de recuperación del nmp

Principio del proceso de recuperación de nmp: bombear el gas de nmp turbio de la máquina de recubrimiento del taller de recubrimiento con un ventilador de extracción, entrar en el equipo de recuperación de nmp a través de tuberías, utilizar agua de enfriamiento y bobinas de agua congelada para hacer que el nmp se condense del aire (la temperatura de enfriamiento es de unos 5 grados celsius), y luego lograr el propósito de recuperación a través de la recolección y purificación.

El proceso de reciclaje y tratamiento de nmp se muestra en la siguiente imagen:

Durante la producción de baterías de iones de litio, el nmp en los gases de escape descargados por la máquina de recubrimiento tiene una temperatura más alta. la sección delantera utiliza agua y gas, intercambio de calor de gas y gas para enfriar y condensar los gases de escape y reciclar la mayoría del nmp. el gas de escape residual entra en el sistema de tratamiento de la sección trasera y se descarga después del tratamiento.

Proceso tecnológico: después de que el gas de escape se enfría, el relleno de la torre se humedece con agua de proceso, y el relleno de acero inoxidable 304 tiene una gran superficie específica.El gas de escape y el agua de proceso entran en pleno contacto y se fusionan en el relleno hasta el Fondo para completar una recuperación, y el gas de escape se envía constantemente al tanque de almacenamiento con el aumento del número de ciclos de fusión, la concentración de líquido de desecho nmp continúa aumentando, y finalmente alcanza la concentración establecida (≥ 80%); Parte del gas de escape se envía a la torre de absorción secundaria para descargar el gas de lavado de gas de escape de baja concentración finalmente a la norma con agua de proceso de baja concentración.

En el proceso de recuperación de nmp comúnmente utilizado en la actualidad, el producto del sensor de concentración líquida de nmp se instala en la tubería de circulación interna de la torre de pulverización para monitorear la concentración de la solución de nmp en tiempo real en línea.

El importante papel de la detección de la concentración de la solución nmp en el proceso de recubrimiento de baterías de litio

En el proceso de fabricación de electrodos de baterías de litio, el disolvente nmp en el tamaño del recubrimiento se calentará para formar gas, y el gas nmp es tóxico. Y el nmp también es un líquido inflamable y explosivo, y el nmp puede explotar cuando se mezcla con el aire. Por lo tanto, este enlace requiere especialmente un equipo para realizar la detección automática de la concentración de nmp para garantizar la seguridad personal de los trabajadores.

El medidor de concentración en línea de la solución nmp utiliza el principio de refracción para medir la tasa de refracción de la solución nmp. la tasa de refracción tiene una relación correspondiente con la concentración de la solución nmp. a través de la conversión, se obtiene un valor preciso de la concentración de la solución.

El principio actual de recuperación del proceso es enfriar el aire de alta temperatura que contiene nmp con agua de refrigeración a través de un intercambiador de calor de agua y aire, para que el nmp en el gas de escape se recupere después de separarse del aire en forma líquida, y controlar el valor de concentración en tiempo real del nmp en tiempo real con sensores de concentración en línea, lo que mejora en gran medida la eficiencia de recuperación y la productividad de la tecnología de automatización. El aire que ha separado el nmp se recicla a través del intercambiador de calor Gas - aire para el intercambio de energía térmica, alcanzando estándares de ahorro de energía y protección del medio ambiente.

Los gases de escape del dispositivo de producción se absorben a través de la unidad de absorción, de acuerdo con los nmp en los gases de escape básicamente disueltos en agua o vapor de agua, después de la separación Gas - líquido y el lavado, los nmp en los gases de escape se absorben.

Bombas de circulación ensambladas basadas en dispositivos de recuperación， El sensor de concentración en línea nmp se instala en la tubería de la bomba de circulación para detectar la concentración de líquido nmp en tiempo real, lo que puede reducir efectivamente el desperdicio de recursos hídricos y monitorear la descarga de líquido de recuperación nmp terminado.

El sensor de concentración en línea de la solución nmp se instala generalmente en el circuito de circulación de sección (circulación interna). el disolvente absorbente de esta sección (como el agua) proviene del segundo circuito. el disolvente ha absorbido el componente objetivo en el gas de escape en el Segundo Circuito de circulación. después de una mayor absorción en el circuito de circulación de sección, la capacidad de absorción del disolvente se reducirá. El medidor de concentración monitoreará inmediatamente la concentración del componente objetivo en el disolvente, juzgará la capacidad de absorción del disolvente al componente objetivo, decidirá si expulsa la solución de circulación interna y aumentará el disolvente absorbente fresco para mejorar la eficiencia de recuperación.

Sensor de concentración en línea de solución nmp Ventajas de la aplicación:

1. mejorar la precisión de la mediciónReducir el error de medición (+ 0,5%): El medidor de concentración en línea de la solución nmp tiene una compensación automática precisa de la temperaturaFunción para garantizar que la concentración de la solución nmp se pueda medir con precisión en diferentes entornos de medición.

2. mejorar la precisión del control: controlar el interruptor de la válvula de descarga de líquido a través de la salida de la señal de control estándar, detectar y controlar constantemente en circuito cerrado para garantizar la estabilidad y precisión del valor de concentración de la solución nmp.

3. mejorar la eficiencia de la recuperación: evitar que las aguas residuales de circulación interna de alta concentración reduzcan la capacidad de intercambio y dilución con los gases de escape durante el proceso de recuperación, haciendo que la recuperación inadecuada de nmp en los gases de escape se descargue fuera de la torre, reduciendo la eficiencia de la recuperación y causando el desperdicio de nmp.

4. se puede lograr un monitoreo continuo de 24 horasMejorar el grado de automatización, reducir la intensidad de trabajo y reducir los costos laborales.