في إطار هذا العام ، أصدر الموقع الإلكتروني لوزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات الوضع التشغيلي لصناعة بطاريات أيون الليثيوم في الصين في ، بالصين. وصل الإنتاج الوطني لبطاريات أيون الليثيوم إلى ، وهو ما يزيد عن العام السابق. من بينها ، تجاوز إنتاج بطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة صحن GWh. مواد الطبقة الأولى في بطاريات الليثيوم ، بما في ذلك مواد الكاثود ، ومواد الأنود ، والفواصل ، والإلكتروليتات ، بحجم إنتاج يبلغ حوالي مليون طن ، مليون طن ، 13 مليار متر مربع ، وقد شهدت جميعها معدلات نمو أعلى من ، على التوالي ، مقارنة بالسنة السابقة. توسع نطاق الصناعة بشكل أكبر مع تجاوز قيمة الإنتاج الإجمالية لتريليون يوان.
في المستقبل ، حيث تستمر المركبات الكهربائية ، كقوة منخفضة الكربون ، في اختراق السوق ، ومع الانخفاض المستمر في تكلفة بطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة ، ستزيد نسبة بطاريات الليثيوم المطبقة في مجال تخزين الطاقة. تتمتع صناعة بطاريات الليثيوم بآفاق تطوير واسعة ، مما سيعزز النمو المستمر لسوق الإلكتروليت.
يتكون الإلكتروليت بشكل رئيسي من ثلاثة أجزاء: أملاح الليثيوم ، والمذيبات العضوية ، والمواد المضافة. تكلفة الإلكتروليت صغيرة نسبيًا ولكنها تحدد الأداء الشامل لبطاريات أيون الليثيوم. في الوقت الحالي ، يمثل مذيبات الإلكتروليت استرات كربونات ، بما في ذلك كربونات ثنائي ميثيل (DMC) ، وكربونات ثنائي إيثيل (DEC) ، وكربونات إيثيل الميثيل (EMC) ، وكربونات الإيثيلين (EC) ، وكربونات البروبيلين (PC). تمثل استرات الكربونات الخطية كتلة المذيب تقريبًا ، مقسمة أساسًا إلى كربونات ثنائي ميثيل (DMC) وكربونات ثنائي إيثيل (DEC) وكربونات إيثيل ميثيل (EMC). تختلف نسب هذه المذيبات بشكل كبير في أنواع مختلفة من البطاريات. بشكل عام ، لدى EMC نسبة أعلى في البطاريات الثلاثية ، في حين أن DMC لديها نسبة أعلى في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.
سلسلة صناعة كربونات من الدرجة الإلكترونية ومسار العملية
إيثيل/بروبيل الإيبوكسي وطريقة إضافة ثاني أكسيد الكربون-تتضمن عملية التفاعل هذه استخدام ثاني أكسيد الكربون.
مع تنفيذ استراتيجية "CCUS" في السنوات الأخيرة ، أصبح استخدام ثاني أكسيد الكربون المعاد تدويره لإنتاج الكربونات طريقة تطوير جديدة ، خاصة في تطبيق بطاريات أيون الليثيوم.
رد فعل لإعداد كربونات إيثيل/بروبيل أكريلات من خلال إضافة تفاعل إيثيل الإيبوكسي/بروبيل وثاني أكسيد الكربون هو طارد للحرارة ويؤدي إلى تقليل الحجم. من منظور التوازن الكيميائي ، تكون درجات الحرارة المنخفضة وظروف الضغط العالي مواتية لتقدم التفاعل. اختيار عامل حفاز مناسب أمر حاسم لتنفيذ التفاعل بنجاح.
يتكون نظام هذا التفاعل بشكل رئيسي من أنظمة تحفيزية متجانسة وأنظمة تحفيزية غير متجانسة. في الوقت الحالي ، تم تطوير ثلاثة أجيال من التقنيات الحفازة في أساليب إنتاج إيثيل/بروبيل الكربونات المحلية. ومع ذلك ، وبدون استثناء ، فإنها جميعًا تستخدم محفزات متجانسة ، والتي لها عتبة فنية منخفضة. تستخدم معظم الشركات المصنعة المحلية الجيل الأول من المحفزات ، في حين يستخدم عدد قليل من الشركات المصنعة المحلية والأجنبية في المقام الأول الجيل الثاني والثالث من المحفزات. جودة المنتجات المحلية من حيث اللون ومحتوى الشوائب أقل بكثير من جودة المنتجات المنتجة باستخدام الجيل الثاني والثالث من المحفزات. لا يقوم المحفز المتنوع من الجيل الرابع المطور حديثًا بإدخال مكونات محفز في المنتج أثناء التفاعل ، مما يلغي الحاجة إلى فصل المحفز وتبسيط عملية الفصل بين المحفز المتجانس ومنتج التفاعل.
علاوة على ذلك ، يتم تعزيز محفز الجيل الرابع مع المواد النانوية ، مما يؤدي إلى استقرار حراري (درجة حرارة التحلل) زيادة تزيد عن 15 درجة مئوية وتورم كيميائي أقل من ، مقارنة مع راتنجات التبادل الأيوني التجارية. ومع ذلك ، لا يزال تقييم إلغاء تنشيط المحفز يمثل تحديًا ، وحاليًا ، تستخدم شركة تصنيع واحدة فقط في الصين هذا المحفز ، في حين أن الغالبية العظمى من الشركات المصنعة لا تزال تختار المحفزات المتجانسة.
طريقة تبادل الإستر هي العملية السائدة في صناعة DMC الحالية ، مع القدرة المجمعة لاستر excأجهزة توليف طريقة hange تمثل أكثر من ، إجمالي قدرة إنتاج DMC. هذه العملية لديها سلامة إنتاج عالية ، إنتاجية عالية ، ومستوى عال من التصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمرفق الإنتاج المشترك إنتاج أربعة أنواع على الأقل من المذيبات الكربونية ، مما يضيف قيمة أعلى. طريقة تبادل الإستر هي مسار العملية السائد في الصين ويمكن تقسيمها إلى طريقين: مسار أكسيد البروبيلين ومسار أكسيد الإيثيلين.
طريق أكسيد البروبيلين:
هذه عملية جديدة تجمع بين أكسيد البروبيلين (PO) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثانول (ME) لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل (DMC) والبروبيلين غليكول (PG). يتم إجراء التفاعل على خطوتين: التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون وأكسيد البروبيلين لتشكيل كربونات البروبيلين ، يليه تفاعل تبادل الإستر بين كربونات البروبيلين والميثانول لإنتاج كربونات البروبيلين والجليكول.
تتضمن الخطوة الأولى تفاعل أكسيد البروبيلين وثاني أكسيد الكربون تحت التأثير الحفاز ، مما يؤدي إلى تكوين كربونات البروبيلين. معادلة التفاعل هي كما يلي:
PO + CO2 → PC
تتضمن الخطوة الثانية التفاعل بين كربونات البروبيلين والميثانول لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل وبروبيلين غليكول. معادلة التفاعل هي كما يلي:
كمبيوتر + لي → DMC + PG
هذاتوليف كربونات الإثيلينالعملية ناضجة نسبيًا في الصين وهي حاليًا مسار عملية الإنتاج الرئيسي للبطارية DMC.
مسار أكسيد الإيثيلين:
هذه عملية جديدة طورها تيكساكو في الولايات المتحدة التي تجمع بين أكسيد الإيثيلين (EO) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثانول لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل (DMC) والإيثيلين جلايكول (على سبيل المثال). ويتم التفاعل على خطوتين: التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون وأكسيد الإيثيلين لتشكيل كربونات الإيثيلين ، يليه تفاعل تبادل الإستر بين كربونات الإيثيلين والميثانول لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل وجلايكول الإيثيلين.
تتميز طريقة تبادل الإستر لإنتاج ثنائي ميثيل الكربونات بفوائد اقتصادية واجتماعية جيدة ، حيث تعمل في ظروف رد فعل معتدل وتتطلب استثمارًا صغيرًا نسبيًا في المعدات. علاوة على ذلك ، فإن المنتج الثانوي ، جلايكول الإثيلين (على سبيل المثال) ، يتمتع باستقرار أفضل في السوق مقارنة بالبروبيلين جلايكول (PG) في طريقة PO.
تكون معادلة التفاعل لطريقة تبادل EO ester لإنتاج كربونات ثنائي الميثيل كما يلي:
(CH2)2O + ثاني أكسيد الكربون → (CH2O)2CO
(CH2O)2CO + CH3OH → (CH3O)2CO + CH2OHCH2OH
يمكن أن تستخدم هذه العملية محفزات مدعومة غير متجانسة ، مما يحل تمامًا تحدي فصل المحفزات المتجانسة وصديوم الميثانول في عملية تبادل الإستر.
حاليًا ، يتم اعتماد عملية تبادل الإستر باستخدام DMC والإيثانول بشكل شائع في الصين. تتوفر المواد الخام لتبادل DMC وإيثانول الإستر بسهولة ، ويمكن استخدام الميثانول الناتج الثانوي كمادة خام لإنتاج DMC. هذه العملية مناسبة بشكل خاص لمصنعي DMC لإنتاج EMC. تتميز العملية بمزايا منخفضة السمية في المواد الخام والمنتجات الوسيطة ، ولا توجد "ثلاث نفايات" تم توليدها أثناء التفاعل ، واستثمار المعدات الصغيرة ، وعملية بسيطة ، ونقاء منتج عالي ، وعملية إنتاج مختصرة ، خط إنتاج ممتد ، وتخفيض التكلفة.
يمكن تمثيل تفاعل تبادل DMC وإيثانول استر على النحو التالي:
CH3OCOOCH3 + C2H5OH → CH3OH + C2H5OCOOC2H5 + CH3OCOOC2H5
تفاعل تبادل DMC والإيثانول لتوليف EMC هو تفاعل قابل للعكس ، وثابت توازنه أكبر مقارنة بتفاعل تبادل DMC و DEC لتجميع EMC. يستخدم التفاعل كربونات المعادن القلوية أو الأملاح العضوية المعدنية القلوية كمحفزات. عندما تكون كمية DMC مناسبة ، يتم إنتاج EMC بشكل رئيسي. عندما يكون هناك فائض من الإيثانول ، سوف يتفاعل الإيثانول بشكل أكبر مع EMC لإنتاج DEC.
مزايا تكنولوجيا عملية DODGEN بالكهرباء
ترقية المحفز: يتم استخدام محفز متجانس من الجيل الثالث في وحدة المركز الأوروبي ، بينما يتم استخدام المحفزات غير المتجانسة في وحدة DMC/EMC.
الاستخدام الشامل للحرارة: تقنية تصحيح المضخة الحرارية توفر البخار ؛ الاستخدام الشامل لتصنيف الحرارة في درجات الحرارة المنخفضة.
ترقية جودة المنتج: تم ترقية كل من EC/DMC/EMC/DEC إلى معايير جودة المنتج بدرجة البطارية ؛ منتج ثانوي للإيثيلين جلايكول يلبي معايير جودة المنتج من الدرجة البوليستر.
