Con el enfoque global en la reducción de las emisiones de CO2 y el desarrollo energético sostenible, la electrificación y la descarbonización de la energía se han convertido en cuestiones clave. Especialmente con el rápido crecimiento del mercado de baterías de iones de litio, la demanda de carbonatos orgánicos como el carbonato de etileno (EC) como disolvente clave y aditivo en el electrolito de las baterías de iones de litio ha aumentado drásticamente. Este documento analiza la aplicación de carbonato de etileno en baterías de iones de litio, los requisitos de alta pureza, la innovación del proceso de producción y los desafíos y oportunidades del reciclaje futuro.
1. crecimiento del mercado de la batería de iones de litio
-Según un estudio de consultoría, se espera que la demanda de baterías de iones de litio crezca a una tasa anual de 27% de 2022 a 2030. Este crecimiento es impulsado principalmente por la popularidad de los vehículos eléctricos y otros dispositivos electrónicos.
-China mantiene una posición de liderazgo en la producción de baterías de iones de litio, mientras que se espera que Europa y Estados Unidos aumenten significativamente su capacidad de producción en los próximos años.
2. Composición de las baterías de iones de litio y el papel del electrolito
-Las baterías de iones de litio consisten en un cátodo, ánodo, diafragma y electrolito. Aunque el electrolito solo representa 10-15% del peso de la batería, es fundamental para el rendimiento, la eficiencia y la seguridad de la batería.
-Las baterías de iones de litio consisten en un cátodo, ánodo, diafragma y electrolito. Aunque el electrolito solo representa 10-15% del peso de la batería, es fundamental para el rendimiento, la eficiencia y la seguridad de la batería.
3. diversidad de formulaciones de electrolito
-Los diferentes tipos de baterías de iones de litio utilizan diferentes formulaciones de electrolitos para cumplir con los requisitos específicos de la aplicación. Por ejemplo, las formulaciones de electrolito para baterías NMC y LFP tienen sus propias características.
-Las formulaciones de electrolitos típicas incluyen disolventes orgánicos como EC, DMC, EMC y aditivos como FEC para mejorar el rendimiento y la seguridad de la batería.
1. Impacto de la pureza en el rendimiento de la batería
-La pureza del electrolito afecta directamente la vida útil, la eficiencia y la seguridad de la batería. El Carbonato de vinilo de alta pureza puede mejorar significativamente la eficiencia del ciclo y la seguridad de la batería.
-Por lo general, se requiere que el carbonato de vinilo de grado de batería sea más de 99.99% puro, y el contenido de agua es inferior a 50ppm, o incluso inferior a 10ppm.
2. impurezas en el rendimiento de la batería
-Las impurezas como el agua y el metanol reaccionarán con la sal de litio para generar compuestos inestables, lo que lleva a la descomposición del electrolito, la liberación de gas y la formación de depósitos, lo que a su vez afecta el rendimiento y la seguridad de la batería.
-Las impurezas ácidas como el ácido clorhídrico y el ácido acético corroerán los componentes de la batería, reduciendo la efectividad del electrolito y provocando la degradación de los materiales de la batería.
1. Las limitaciones de la tecnología de destilación tradicional
-Aunque la tecnología de destilación puede lograr una mayor pureza, pero un alto consumo de energía, un alto riesgo de degradación térmica y una baja tasa de recuperación. Especialmente para compuestos como el carbonato de vinilo, se requieren relaciones extremadamente altas de extracción de vapor y reflujo, lo que conduce a un aumento adicional en el consumo de energía.
2. Ventajas de la cristalización del derretimiento
-Tecnología de cristalización de fusión, Especialmente la cristalización de película de doble caída, permite la producción de carbonato de vinilo de ultra alta pureza (>99.999%) a un bajo consumo de energía mientras mantiene un bajo contenido de agua.
-La tecnología de cristalización de película descendente se ha utilizado ampliamente en Varias industrias químicas debido a su alta capacidad de procesamiento, operación simple y sin necesidad de mantenimiento y reemplazo frecuente de piezas.
3. combinación de destilación y cristalización
-La combinación de destilación y el proceso de cristalización por fusión propuesta por DODGEN Company logra un equilibrio óptimo de eficiencia energética y pureza al eliminar primero la mayoría de las impurezas a través de la destilación, Y luego purificar adicionalmente el producto a través de tecnología de cristalización.
-El proceso también reduce aún más el consumo de energía a través de la tecnología de integración de calor, mediante la cual el calor residual del proceso de destilación se utiliza en la etapa de fusión de la cristalización, lo que resulta en reducciones significativas en los costos operativos (OPEX).
Cuando el carbonato de vinilo reaccionado es deDe buena calidad, se puede lograr un producto de carbonato de vinilo de calidad electrónica simplemente usando la cristalización en masa fundida en lugar de la destilación.
1. La necesidad de reciclaje
-Con el creciente número de vehículos eléctricos, el reciclaje de baterías de desecho se ha convertido en un tema importante. Europa y otros lugares han introducido leyes y regulaciones pertinentes para mejorar la tasa de reciclaje de los materiales de las baterías.
-El reciclaje no solo puede aliviar el problema de la escasez de recursos, sino también reducir la contaminación ambiental.
2. desafíos y oportunidades de la tecnología de reciclaje
-El proceso de reciclaje debe ocuparse de mezclas complejas de electrolitos y extraer valiosos disolventes orgánicos y elementos metálicos.
-Las tecnologías emergentes de reciclaje, como el proceso de reciclaje mecánico-termodinámico de Duesenfeld y el proyecto HORIZON, están trabajando para mejorar la eficiencia y pureza del reciclaje.
3. Previsiones y perspectivas del mercado
-Se espera que en 2040 esté disponible una gran cantidad de electrolito para su reciclaje en Europa. Existe una diferencia significativa en la cantidad de electrolito recuperado entre los escenarios de recuperación alta y baja.
-Las altas tasas de recuperación y el bajo consumo de energía en el proceso de reciclaje son clave para el desarrollo futuro.
1. Impulsado por la innovación tecnológica
-DODGENHa logrado con éxito la producción de carbonato de vinilo de ultra alta pureza a través de una combinación innovadora de tecnologías de destilación y cristalización, y ha reducido significativamente el consumo de energía y los costos operativos.
-Esta innovación tecnológica no solo satisface la demanda de electrolitos de alta pureza para baterías de iones de litio, sino que también da un ejemplo para el desarrollo sostenible de toda la industria química.
2. Desarrollos futuros en el reciclaje
-Con la promoción de las regulaciones y la madurez de la tecnología, el reciclaje de las baterías usadas se convertirá en una parte importante de la industria de las baterías de iones de litio.
-Al optimizar el proceso de reciclaje y mejorar la eficiencia del reciclaje, podemos reducir aún más los costos de producción, aliviar la carga sobre el medio ambiente y promover el desarrollo de una economía circular.
3. Fortalecimiento de la cooperación de la industria
-Frente al rápido crecimiento del mercado de baterías de iones de litio y la mayor demanda de materiales de alta pureza, toda la cadena industrial necesita fortalecer la cooperación y la comunicación.
