En febrero de este año, el sitio web del Ministerio de Industria y Tecnología DE LA Información publicó el estado operativo de la industria de baterías de iones de litio de China en 2022. La producción nacional de baterías de iones de litio alcanzó los 750 GWh, un aumento de más de 130% en comparación con el año anterior. Entre ellos, la producción de baterías de litio de almacenamiento de energía superó los 100 GWh. Los materiales de primer nivel en baterías de litio, incluidos materiales de cátodo, materiales de ánodo, separadores y electrolitos, tenían volúmenes de producción de aproximadamente 1,85 millones de toneladas, 1,4 millones de toneladas, 13 mil millones de metros cuadrados, Y 850.000 toneladas, respectivamente, todas experimentaron tasas de crecimiento de más de 60% en comparación con el año anterior. La escala de la industria se expandió aún más, con un valor de producción total que superó los 1,2 billones de yuanes.
En el futuro, ya que los vehículos eléctricos, como una fuerza de bajo carbono, continúan penetrando en el mercado, y con la continua disminución en el costo de las baterías de litio de almacenamiento de energía, la proporción de baterías de litio aplicadas en el campo de almacenamiento de energía aumentará. La industria de las baterías de litio tiene amplias perspectivas de desarrollo, lo que promoverá el crecimiento continuo del mercado de electrolitos.
El electrolito se compone principalmente de tres partes: sales de litio, disolventes orgánicos y aditivos. El costo del electrolito es relativamente pequeño pero determina el rendimiento integral de las baterías de iones de litio. Actualmente, 95% de los disolventes electrolíticos son ésteres de carbonato, incluyendo Carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de etilo metilo (EMC), carbonato de etileno (EC), y carbonato de propileno (PC). Los ésteres de carbonato lineal representan aproximadamente el 60% de la masa del disolvente, dividido principalmente en carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC) y carbonato de etilo metilo (EMC). Las proporciones de estos disolventes varían significativamente en diferentes tipos de baterías. Generalmente, EMC tiene una mayor proporción en baterías ternarias, mientras que DMC tiene una mayor proporción en baterías de fosfato de hierro y litio.
Cadena de la industria de carbonato de grado electrónico y ruta de proceso
El método de adición de epoxi etilo/propilo y dióxido de carbono: Este proceso de reacción implica el uso de dióxido de carbono.
Con la implementación de la estrategia "CCUS" en los últimos años, la utilización de reciclado para producir CO2 carbonatos se ha convertido en un nuevo enfoque de desarrollo, especialmente en la aplicación de baterías de iones de litio.
La reacción para la preparación de acrilato de carbonato etilo/propilo a través de la reacción de adición de epoxi etilo/propilo y dióxido de carbono es exotérmica y da como resultado una reducción de volumen. Desde una perspectiva de equilibrio químico, las condiciones de baja temperatura y alta presión son favorables para el progreso de la reacción. La selección de un catalizador apropiado es crucial para la implementación exitosa de la reacción.
El sistema para esta reacción consiste principalmente en sistemas catalíticos homogéneos y sistemas catalíticos heterogéneos. Actualmente, en los métodos de producción de acrilato de etilo/propilo de carbonato doméstico, se han desarrollado tres generaciones de tecnologías catalíticas. Sin embargo, sin excepción, todos utilizan catalizadores homogéneos, que tienen un umbral Técnico bajo. La mayoría de los fabricantes nacionales utilizan catalizadores de primera generación, mientras que algunos fabricantes nacionales y extranjeros utilizan principalmente catalizadores de segunda y tercera generación. La calidad de los productos domésticos en términos de color y contenido de impurezas es significativamente menor que la de los productos producidos con catalizadores de segunda y tercera generación. El catalizador heterogéneo de cuarta generación recientemente desarrollado no introduce componentes de catalizador en el producto durante la reacción, eliminando la necesidad de separación del catalizador y simplificando el proceso de separación entre el catalizador homogéneo y el producto de reacción.
Además, el catalizador de cuarta generación se mejora con nanomateriales, lo que da como resultado una estabilidad térmica (temperatura de descomposición) aumento de más de 15 ° C y un hinchamiento químico de menos de 5% en comparación con las resinas comerciales de intercambio iónico. Sin embargo, la evaluación de la desactivación del catalizador sigue siendo un desafío, y actualmente, solo un fabricante en China utiliza este catalizador, mientras que la gran mayoría de los fabricantes aún optan por catalizadores homogéneos.
El Método de intercambio de éster es el proceso principal en la industria actual de DMC, con la capacidad combinada de Ester excLos dispositivos de síntesis del método hange representan más del 87% de la capacidad total de producción de DMC. Este proceso tiene una alta seguridad de producción, alto rendimiento y un alto nivel de industrialización. Además, la instalación de coproducción puede producir al menos cuatro tipos de disolventes de carbonato, agregando un valor más alto. El Método de intercambio de éster es la ruta principal del proceso en China y se puede dividir en dos rutas: la ruta del óxido de propileno y la ruta del óxido de etileno.
Ruta de óxido de propileno:
Este es un nuevo proceso que combina óxido de propileno (PO), dióxido de carbono (CO2) y metanol (ME) para producir carbonato de dimetilo (DMC) y propilenglicol (PG). La reacción se lleva a cabo en dos pasos: la reacción entre CO2 y óxido de propileno para formar Carbonato de propileno, seguida de la reacción de intercambio de éster entre Carbonato de propileno y metanol para producir carbonato de dimetilo y propilenglicol.
El primer paso implica la reacción de óxido de propileno y dióxido de carbono bajo el efecto catalítico, dando como resultado la formación de carbonato de propileno. La ecuación de reacción es la siguiente:
PO + CO2 → PC
La segunda etapa implica la reacción entre Carbonato de propileno y metanol para producir carbonato de dimetilo y propilenglicol. La ecuación de reacción es la siguiente:
PC + ME → DMC + PG
EstoSíntesis de carbonato de etilenoEl proceso es relativamente maduro en China y actualmente es la principal ruta del proceso de producción para DMC de grado de batería.
Ruta de óxido de etileno:
Este es un nuevo proceso desarrollado por Texaco en los Estados Unidos que combina óxido de etileno (EO), dióxido de carbono (CO2) y metanol para producir carbonato de dimetilo (DMC) y etilenglicol (EG). La reacción se lleva a cabo en dos pasos: la reacción entre CO2 y óxido de etileno para formar Carbonato de etileno, seguida de la reacción de intercambio de éster entre Carbonato de etileno y metanol para producir carbonato de dimetilo y etilenglicol.
El Método de intercambio de éster para producir carbonato de dimetilo tiene buenos beneficios económicos y sociales, ya que opera en condiciones de reacción suaves y requiere una inversión de equipo relativamente pequeña. Además, el subproducto, etilenglicol (EG), tiene una mejor estabilidad en el mercado en comparación con el Propilenglicol (PG) en el método PO.
La ecuación de reacción para el método de intercambio de éster EO para producir carbonato de dimetilo es la siguiente:
(CH2)2O + CO2 → (CH2O)2CO
(CH2O)2CO + CH3OH → (CH3O)2CO + CH2OHCH2OH
Este proceso puede utilizar catalizadores con soporte heterogéneos, resolviendo completamente el desafío de separar catalizadores homogéneos y metanol sódico en el proceso de intercambio de éster.
Actualmente, el proceso de intercambio de éster que utiliza DMC y etanol se adopta comúnmente en China. Las materias primas para el intercambio de DMC y éster de etanol están fácilmente disponibles, y el subproducto metanol se puede utilizar como materia prima para la producción de DMC. Este proceso es particularmente adecuado para que los fabricantes de DMC produzcan EMC. El proceso tiene las ventajas de baja toxicidad en materias primas y productos intermedios, no hay "Tres desechos" generados durante la reacción, pequeña inversión en equipos, proceso simple, alta pureza del producto, proceso de producción acortado, línea de productos extendida y costo reducido.
La reacción de intercambio de DMC y éster de etanol se puede representar de la siguiente manera:
CH3OCOOCH3 + C2H5OH → CH3OH + C2H5OCOOC2H5 + CH3OCOOC2H5
La reacción de intercambio de DMC y éster de etanol para sintetizar EMC es una reacción reversible, y su constante de equilibrio es mayor en comparación con la reacción de intercambio de éster DMC y DEC para sintetizar EMC. La reacción emplea carbonatos de metal alcalino o sales orgánicas de metal alcalino como catalizadores. Cuando la cantidad de DMC es apropiada, EMC se produce principalmente. Cuando hay un exceso de etanol, el etanol reaccionará aún más con EMC para producir DEC.
Ventajas de la tecnología de proceso de electrolito DODGEN
Actualización del catalizador: el catalizador homogéneo de tercera generación se utiliza en la unidad EC, mientras que Los catalizadores heterogéneos se utilizan en la unidad DMC/EMC.
Utilización integral del calor: La tecnología de rectificación de la bomba de calor ahorra vapor; Utilización integral de la clasificación de calor a baja temperatura.
Actualización de la calidad del producto: EC/DMC/EMC/DEC se actualizan según los estándares de calidad del producto de grado de batería; el subproducto de etilenglicol cumple con los estándares de calidad del producto de grado poliéster.
