Инновации в технологии производства высокочистого этиленкарбоната и его регенерация 

I.Введение

С ростом глобального внимания к снижению выбросов углекислого газа и развитию устойчивых источников энергии электромобилизация и декарбонизация энергетики стали ключевыми вопросами. Особенно на фоне быстрого роста рынка литиевых-ионных батарей спрос на органические карбонаты, такие как этиленкарбонат (Ethylene Carbonate, EC), как ключевые растворители и добавки в электролите литиевых-ионных батарей, резко вырос. В данной статье детально рассматриваются применение этиленкарбоната в литиевых-ионных батареях, требования к высокой чистоте, инновации в производственной технологии, а также вызовы и перспективы регенерации в будущем.

II.Важность этиленкарбоната в литиевых-ионных батареях

1.Рост рынка литиевых-ионных батарей

●Согласноисследованиям консорциума, спрос на ионные батареи лития, как ожидается, вырастет на 27% в год с 2022 по 2030 годы.Рост в основном был вызван распространением электромобилей и других электроприборов.

●Китай сохраняет лидерство в производстве литиевых-ионных батарей, в то время как Европа и США планируют значительно увеличить производственные мощности в ближайшие годы.

2.Компоненты литиевых-ионных батарей и роль электролита

●Литиевая-ионная батарея состоит из катода, анода, разделительной мембраны и электролита. Хотя электролит составляет только 10-15% от веса батареи, он имеет решающее значение для производительности, эффективности и безопасности батареи.

●Электролит в основном состоит из органических растворителей, добавок и литиевых солей, среди которых EC является одним из самых распространенных органических растворителей.

3.Разнообразие составов электролита

●Различные типы литиевых-ионных батарей используют разные составы электролита для удовлетворения специфических требований приложений. Например, составы электролита для батарей NMC и LFP имеют свои особенности.

●Типичный состав электролита включает органические растворители, такие как EC, DMC, EMC, а также добавки, например FEC, для повышения производительности и безопасности батареи.

III. Необходимость высокочистого этиленкарбоната

1.Влияние чистоты на производительность батареи

●Чистота электролита напрямую влияет на срок службы, эффективность и безопасность батареи. Высокочистый этиленкарбонат значительно улучшает цикловую эффективность и безопасность батареи.

●Для батарейного класса этиленкарбоната обычно требуется чистота выше 99,99%, содержание воды ниже 50 ppm, а в некоторых случаях даже ниже 10 ppm.

2.Влияние примесей на производительность батареи

●Примеси, такие как вода и метанол, вступают в реакцию с литиевыми солями, образуя нестабильные соединения, что приводит к разложению электролита, выделению газов и образованию осадков, а следовательно, влияет на производительность и безопасность батареи.

●Кислотные примеси, такие как соляная кислота и уксусная кислота, коррозируют компоненты батареи, снижают эффективность электролита и вызывают деградацию материалов батареи.

IV.Инновации в производственной технологии: сочетание ректификации и кристаллизации

1.Ограничения традиционной ректификационной технологии

●Хотя ректификационная технология позволяет достичь высокой чистоты, она характеризуется высоким энергопотреблением, высоким риском термического разложения и низким коэффициентом извлечения. Особенно для таких соединений, как этиленкарбонат, требуются очень высокие коэффициенты отгонки и рефлюкса, что дополнительно увеличивает энергопотребление.

2.Преимущества технологии плавной кристаллизации

●Технологиярасплавленного кристалла, в частности технология двойного кристаллического кристалла, может производить сверхвысокий уровень чистоты (> 99,999%) при более низких потреблении энергии, при этом сохраняя низкий уровень воды.

●Технология пленочной кристаллизации отличается высокой производительностью, простотой эксплуатации, отсутствием необходимости в частом обслуживании и замене компонентов, поэтому получила широкое применение в многих химических отраслях.

3.Сочетание ректификации и кристаллизации

●Производственная технология, предложенная компанией Дунгэнь, сочетающая ректификацию и плавную кристаллизацию, сначала удаляет большинство примесей ректификацией, а затем дополнительно очищает с помощью кристаллизации, достигая оптимального баланса энергоэффективности и чистоты.

●Данная технология также дополнительно снижает энергопотребление за счет тепловой интеграции, используя отходящее тепло процесса ректификации для этапа плавления кристаллов, что значительно снижает операционные расходы (OPEX).

●Когда качество этиленкарбоната, полученного в реакции, является высоким, для достижения продукта электронного класса достаточно заменить ректификацию плавной кристаллизацией.