مع التركيز العالمي على خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتطوير الطاقة المستدامة ، أصبحت الكهرباء وإزالة الكربون من الطاقة من القضايا الرئيسية. خاصة مع النمو السريع لسوق بطاريات أيون الليثيوم ، الطلب على الكربونات العضوية مثل كربونات الإيثيلين (EC) كمذيب رئيسي ومضاف في إلكتروليت بطاريات أيون الليثيوم قد ارتفع بشكل كبير. تناقش هذه الورقة استخدام كربونات الإيثيلين في بطاريات أيون الليثيوم ، ومتطلبات النقاء العالي ، وابتكار عملية الإنتاج ، وتحديات وفرص إعادة التدوير في المستقبل.
1. نمو سوق بطارية أيون الليثيوم
-وفقاً لدراسة ، من المتوقع أن ينمو الطلب على بطاريات أيون الليثيوم بمعدل سنوي يصل من للاستشارات من ، من ، من ، إلى. هذا النمو مدفوع بشكل رئيسي بشعبية السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
تحتفظ الصين بمكانتها الرائدة في إنتاج بطاريات أيون الليثيوم ، في حين من المتوقع أن تزيد أوروبا و الولايات المتحدة من قدرتها الإنتاجية بشكل كبير في السنوات القادمة.
2. تكوين بطاريات أيون الليثيوم ودور المنحل بالكهرباء
-بطاريات أيون الليثيوم تتكون من الكاثود والأنود والحجاب الحاجز والإلكتروليت. على الرغم من أن الإلكتروليت لا يمثل سوى 10-من وزن البطارية ، فإنه أمر بالغ الأهمية لأداء وكفاءة وسلامة البطارية.
-بطاريات أيون الليثيوم تتكون من الكاثود والأنود والحجاب الحاجز والإلكتروليت. على الرغم من أن الإلكتروليت لا يمثل سوى 10-من وزن البطارية ، فإنه أمر بالغ الأهمية لأداء وكفاءة وسلامة البطارية.
3. تنوع تركيبات بالكهرباء
-تستخدم أنواع مختلفة من بطاريات أيون الليثيوم تركيبات مختلفة بالكهرباء لتلبية متطلبات التطبيق المحددة. على سبيل المثال ، تركيبات الإلكتروليت لبطاريات NMC و LFP لها خصائصها الخاصة.
-تشمل تركيبات الإلكتروليت النموذجية المذيبات العضوية مثل EC و DMC و EMC والمواد المضافة مثل FEC لتحسين أداء البطارية وسلامتها.
1. تأثير النقاء على أداء البطارية
-يؤثر نقاء الإلكتروليت بشكل مباشر على عمر الخدمة وكفاءة وسلامة البطارية. يمكن لكربونات الفينيل عالية النقاء تحسين كفاءة الدورة وسلامة البطارية بشكل كبير.
-كربونات الفينيل من درجة البطارية مطلوب عادة أن تكون أكثر من صفاء ، ومحتوى الماء أقل من 50 جزء في الدقيقة ، أو حتى أقل من 10 جزء في الدقيقة.
2. الشوائب على أداء البطارية
ستتفاعل الشوائب مثل الماء والميثانول مع ملح الليثيوم لتوليد مركبات غير مستقرة ، مما يؤدي إلى تحلل بالكهرباء وإطلاق الغاز وتشكيل الرواسب ، مما يؤثر بدوره على أداء البطارية وسلامتها.
-ستؤدي الشوائب الحمضية مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الخليك إلى تآكل مكونات البطارية ، مما يقلل من فعالية الإلكتروليت ، ويؤدي إلى تدهور مواد البطارية.
1. قيود تكنولوجيا التقطير التقليدية
-على الرغم من أن تقنية التقطير يمكن أن تحقق درجة نقاء أعلى ، ولكن استهلاك طاقة مرتفع ، ومخاطر عالية للتدهور الحراري ، ومعدل استرداد منخفض. خاصة بالنسبة للمركبات مثل كربونات الفينيل ، مطلوب استخراج البخار العالي للغاية ونسب الارتجاع ، مما يؤدي إلى زيادة أخرى في استهلاك الطاقة.
2. مزايا التبلور الذائب
-تقنية بلورة الصهر، خاصة التبلور المزدوج المتساقط ، يتيح إنتاج كربونات الفينيل فائقة النقاء (> our) باستهلاك منخفض للطاقة مع الحفاظ على محتوى مائي منخفض.
-تم استخدام تقنية تبلور الطبقة المتساقطة على نطاق واسع في العديد من الصناعات الكيميائية بسبب قدرتها العالية على المعالجة ، والتشغيل البسيط ، وعدم الحاجة إلى الصيانة المتكررة واستبدال الأجزاء.
3. مزيج من التقطير والتبلور
-تحقق عملية التبلور بالتقطير والصهر التي اقترحتها شركة دودجن توازنًا مثاليًا لكفاءة الطاقة ونقائها عن طريق إزالة معظم الشوائب أولاً عن طريق التقطير ، ومن ثم زيادة تنقية المنتج من خلال تكنولوجيا التبلور.
-كما تقلل العملية من استهلاك الطاقة من خلال تقنية التكامل الحراري ، حيث يتم استخدام الحرارة المهدرة الناتجة عن عملية التقطير في مرحلة ذوبان التبلور ، مما يؤدي إلى تخفيضات كبيرة في تكاليف التشغيل (OPEX).
عندما يكون تفاعل كربونات الفينيل منجودة جيدة ، يمكن تحقيق منتج كربوني فينيل من الدرجة الإلكترونية ببساطة باستخدام التبلور الذائب بدلاً من التقطير.
1. ضرورة إعادة التدوير
-مع تزايد عدد السيارات الكهربائية ، أصبحت إعادة تدوير بطاريات النفايات قضية مهمة. أدخلت أوروبا وغيرها من الأماكن قوانين ولوائح ذات صلة لتحسين معدل إعادة تدوير مواد البطاريات.
-لا يمكن لإعادة التدوير تخفيف مشكلة نقص الموارد فحسب ، بل يمكن أيضًا تقليل التلوث البيئي.
2. تحديات وفرص تكنولوجيا إعادة التدوير
-تحتاج عملية إعادة التدوير إلى التعامل مع الخلائط الكهربائية المعقدة واستخلاص المذيبات العضوية القيمة والعناصر المعدنية.
-تعمل تقنيات إعادة التدوير الناشئة مثل عملية إعادة التدوير الميكانيكية والديناميكيةduesenfeld ومشروع الأفق على تحسين كفاءة إعادة التدوير والنقاء.
3. توقعات السوق وآفاقه
-من المتوقع أن تتوفر كمية كبيرة من المنحل بالكهرباء لإعادة التدوير في أوروبا بواسطة هناك فرق كبير في كمية الإلكتروليت المستعاد بين سيناريوهات الاسترداد العالية والمنخفضة.
-معدلات الاسترداد العالية وانخفاض استهلاك الطاقة في عملية إعادة التدوير هي مفتاح التنمية في المستقبل.
1. مدفوعًا بالابتكار التكنولوجي
-دودجنحققت بنجاح إنتاج عالي النقاء لكربونات الفينيل من خلال مزيج مبتكر من تقنيات التقطير والتبلور ، وخفضت بشكل كبير استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل.
-لا يلبي هذا الابتكار التكنولوجي الطلب على الإلكتروليت عالي النقاء لبطاريات أيون الليثيوم فحسب ، بل يمثل أيضًا مثالًا للتنمية المستدامة للصناعة الكيميائية بأكملها.
2-التطورات المستقبلية في إعادة التدوير
-مع تعزيز اللوائح ونضج التكنولوجيا ، ستصبح إعادة تدوير البطاريات المستعملة جزءًا مهمًا من صناعة بطاريات أيون الليثيوم.
من خلال تحسين عملية إعادة التدوير وتحسين كفاءة إعادة التدوير ، يمكننا زيادة خفض تكاليف الإنتاج وتخفيف العبء على البيئة وتعزيز تنمية الاقتصاد الدائري.
3-تعزيز التعاون الصناعي
-في مواجهة النمو السريع لسوق بطاريات أيون الليثيوم وزيادة الطلب على المواد عالية النقاء ، تحتاج السلسلة الصناعية بأكملها إلى تعزيز التعاون والتواصل.
