A N-metilpirrolacona (NMP) é um anti-polar altamente polar.Transmissão de prótonsSolvente, com aparência incolor, transparente ou líquido oleoso ligeiramente amarelo, com um cheiro de amina ligeira e irritação leve à pele.

NMP tem alto ponto de ebulição, forte polaridade, baixa viscosidade, forte capacidade de solubilidade, sem corrosão, pequena toxicidade, baixa volatilidade, não inflamável, boa estabilidade química e térmica, degradável, reciclável características, facilmente solúvel em água, etanol, acetona,Acetato de etiloO cloroformo e o benzeno podem dissolver a maioria dos compostos orgânicos e inorgânicos, gases polares e naturais.合成高分子化合物- É.

Atualmente aplicado principalmente em pinturas, baterias de lítio, plásticos, agentes químicos e farmacêuticos, produtos agroquímicos, pigmentos, agentes de limpeza,Materiais de isolamentoe outras indústrias. Aqui falamos principalmente sobre a aplicação do NMP na indústria de baterias de lítio.

Aplicações do NMP em baterias de lítio

Baterias de íons de lítio são atualmente amplamente usadas em muitas áreas, além de laptops, telefones móveis, bicicletas elétricas e carros elétricos na vida diária, as baterias de íons de lítio também têm aplicações importantes no armazenamento de energia.

De acordo com os dados de pesquisa da indústria, no geral, o NMP representa cerca de 3% -6% do custo de fabricação de baterias de íons de lítio, em comparação com os polos positivos, negativos, eletrólitos e diafragmas, o custo é relativamente pequeno, mas o papel não pode ser negligenciado. O tamanho do mercado e a demanda do NMP também aumentaram com o crescimento das baterias de íons de lítio, especialmente as baterias de armazenamento de energia e as baterias de potência.

Papel importante do NMP na produção de baterias de lítio

O uso do NMP na produção de baterias de lítio é o PVDF dissolvido / inflado, enquanto é usado para diluir a pasta, com requisitos de concentração geralmente acima de 99,9%. O NMP, como um dos principais materiais auxiliares no processo de fabricação de baterias de íons de lítio, afeta diretamente a qualidade do revestimento de tiragem e os requisitos ambientais das baterias de íons de lítio.

NMP é um ligante positivo para baterias de lítio PVDFO solvente de apoio também é necessário para o PVDF (polifluoroetileno). NMP com água, PVDF、 Materiais positivos e negativosEssas substâncias são intersolúveis e, portanto, são amplamente usadas na preparação de baterias de lítio, quando a placa de eletrodo é fabricada, o NMP como solvente pode fundir ligantes, substâncias ativas de pós positivos, condutores e outras substâncias necessárias para vários eletrodos, para que o ligante entre em contato completo com outras substâncias e distribua uniformemente.

Análise dos benefícios econômicos e ambientais do NMP

Beneficiando-se do rápido desenvolvimento da indústria de veículos de nova energia em 2021, os preços do NMP aumentaram continuamente, passando de 15.000 yuans / tonelada no início de 2021 para mais de 40.000 yuans / tonelada atualmente.

No processo de produção de baterias de lítio, o NMP é um solvente caro que produz gases de escape NMP de alta temperatura durante o revestimento. Sem uma reciclagem eficaz, não só o desperdício de matérias-primas, mas também a poluição ambiental. A China também tem requisitos de controle relevantes para as emissões de NMP, o sistema de indicadores de avaliação de produção limpa da indústria de baterias(Experimental) NMP do indicador de poluentes de gases de escape em 1,5 mg/m3". Normas de emissão de poluentes para a indústria das bateriasO limite exigido para a concentração de emissões organizadas de gases de escape NMP é de 50 mg / m3. Portanto, o fortalecimento do controle de emissões de NMP no processo de produção de baterias de lítio e a reciclagem têm grandes benefícios econômicos e ambientais.

Controle da produção e recuperação de NMP durante a produção de baterias de lítio

Análise do processo de produção de baterias de lítio：

Como pode ser visto no gráfico acima, o uso principal e as emissões de NMP são no processo de preparação do pósito, onde o principal processo de uso de NMP é o seguinte:

Revestimento: Adotar uma máquina de revestimento para pasta positiva (níquel-cobalto-manganato de lítiomistura de preto de carvão condutor, solvente NMP, ligante PVDF) uniformemente revestido em ambos os lados da folha de alumínio;

A secadora usa uma secadora de aspiração a pressão negativa fechada (canal de secagem). Durante o processo de revestimento, há uma pequena quantidade de NMP volátil apenas na entrada e saída da máquina de revestimento e os gases de escape dentro da secadora são conduzidos para o tratamento de gases de escape através do ventiladorEmissões em alta altitude após o tratamento das instalações; Os gases de escape do NMP são volatilizados sem tecido na oficina por motivos como secagem inadequada.

Cozinhar: após a conclusão do revestimento, no secador a vácuoA temperatura de cozimento é de 120 ± 5 ° C; Remova o componente NMP do eletrodo. O gás seco entra no dispositivo de reciclagem NMP para recuperação.

Em resumo, o NMP é usado principalmente no processo de produção de baterias de lítio, seguido pelo controle de reciclagem do NMP.

Controle de Recuperação NMP

O princípio do processo de reciclagem NMP: o gás NMP coberto na máquina de revestimento da oficina de revestimento é bombeado com um bombeador, através de tubos para o equipamento de reciclagem NMP, usando água de resfriamento e placas de água congelada para condensar o NMP do ar (temperatura de resfriamento é de cerca de 5 ° C), em seguida, através da coleta e purificação para alcançar o objetivo de reciclagem.

O processo de reciclagem NMP é mostrado abaixo:

No processo de produção de baterias de íons de lítio, a máquina de revestimento elimina o NMP no gás de escape com alta temperatura, a fase anterior utiliza gás de água, gás de troca de calor, etc. para a recuperação de condensação de refrigeração do gás de escape para a grande maioria do NMP, o gás de escape residual entra no sistema de tratamento da fase posterior, para tratar as emissões padrão posteriores.

Processo: após o resfriamento do gás de escape, a água de processo é usada para umidificar o preenchimento interno da torre, o preenchimento de aço inoxidável 304 tem uma área maior do que a superfícieO gás de escape e a água de processo no enchimento entram em contato completo com a fusão até o fundo para completar uma recuperação, o gás de escape continua a ser enviado com o aumento do número de ciclos de fusão, a concentração de resíduos NMP aumenta constantemente e, finalmente, atinge a concentração definida (≥80%) no tanque de armazenamento; Parte dos gases de escape são enviados para a torre de absorção secundária com água de processo de baixa concentração para lavar os gases de escape de baixa concentração novamente para atingir as emissões finais.

No processo de reciclagem NMP atualmente comumente utilizado, os produtos de sensores de concentração de líquidos NMP são instalados em tubos circulantes dentro de torres de pulverização para monitorar a concentração de soluções NMP em tempo real on-line.

Detecção de concentração de solução NMP desempenha um papel importante no processo de revestimento de baterias de lítio

No processo de fabricação de eletrodos de bateria de lítio, o solvente NMP na pasta revestida é aquecido e o gás NMP é tóxico. O NMP é um líquido inflamável e explosivo que pode explodir quando misturado com ar. Portanto, este link requer especialmente um dispositivo para realizar a detecção automática de concentrações de NMP para garantir a segurança pessoal dos trabalhadores que trabalham.

O concentrador on-line de solução NMP usa o princípio da refração para medir a refração da solução NMP, a refração corresponde à concentração da solução NMP, por meio da conversão para obter valores de concentração de solução precisos.

O princípio atual de recuperação de processo é o resfriamento de ar de alta temperatura de NMP com água de resfriamento através de um trocador de calor de gás e água, para que o NMP no gás de escape seja recuperado depois de ser separado do ar em forma líquida, usando sensores de concentração em linha para controlar o valor de concentração em tempo real do NMP, melhorando significativamente a eficiência de recuperação e a produtividade tecnológica de automação. O ar NMP separado é reciclado através de um trocador de calor gás-gás para troca de energia térmica, alcançando padrões de poupança de energia e proteção ambiental.

Os gases de escape da unidade de produção são adsorvidos pela unidade de absorção, de acordo com o NMP no gás de escape, que é essencialmente dissolvido em água ou vapor de água, após a separação do gás líquido e lavagem para que o NMP no gás de escape seja adsorvido.

Bombas de circulação montadas com base em dispositivos de reciclagem， Os sensores de concentração online NMP são instalados em tubos de bombas de circulação para detectar a concentração de líquidos NMP em tempo real, reduzindo eficazmente o desperdício de água e monitorando as emissões de líquidos reciclados de NMP do produto acabado.

O sensor de concentração em linha da solução NMP é geralmente instalado em um circuito de ciclo segmentado (ciclo interno), onde o solvente absorvente (como a água) vem do segundo circuito, o solvente já absorveu o componente alvo do gás de escape no segundo circuito de ciclo, após a absorção adicional no circuito de ciclo segmentado, a capacidade de absorção do solvente será reduzida, o concentrador monitora instantaneamente a concentração do componente alvo no solvente, avalia a capacidade de absorção do solvente para o componente alvo, decide se a solução de ciclo interno é eliminada e se o solvente absorvente fresco é adicionado para melhorar a eficiência de recuperação.

Sensores de concentração em linha para soluções NMP Vantagens da aplicação:

1. Aumentar a precisão da mediçãoRedução dos erros de medição (± 0,5%): o concentrador em linha da solução NMP com compensação automática de temperatura precisaFunciona para garantir a medição precisa da concentração da solução de NMP em diferentes ambientes de medição.

Aumentar a precisão do controleControle o interruptor da válvula de drenagem através da saída de sinais de controle padrão, detecção e controle de circuito fechado constantes para garantir a estabilidade e a precisão dos valores de concentração da solução NMP.

Melhorar a eficiência da reciclagem: evitar altas concentrações de águas residuais de circulação interna no processo de reciclagem, com a capacidade de troca e diluição do gás de escape reduzida, para que a reciclagem do NMP no gás de escape seja insuficiente e saída da torre, reduzindo a eficiência da reciclagem, causando desperdício de NMP.

Monitoramento contínuo 24 horasAumentar o nível de automação, reduzir a intensidade de trabalho e reduzir os custos de mão-de-obra.