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实验(yàn)室内利(lì)用高(gāo)温固相法(fǎ)制备某一种钼(mù)元素掺杂的钠(nà)锰氧化物,用于电池的正极材料,在经过(guò)原料粉磨,混合,球磨,成型,在(zài)空气气氛下(xià)马弗炉中900℃煅烧15h后开始降温(wēn),待温度降为200℃后快速移至氩气气氛保护的手套箱中。
电解液生产工艺---灌装
经检测合格的(de)液体(tǐ)电解液被灌入合格的包装桶,充入氩气保护,最终进入仓库等待出厂。
由于电解液自身的物理、化学性质等因素,入库的电 解(jiě)液应在短时间内使用,防止(zhǐ)环境等因素导(dǎo)致电解 的变质。
进入21世纪以来,全球能源(yuán)紧张和(hé)生态环境污染的问题不断加剧。由于我国的能源特点是“多(duō)煤少油贫(pín)气”;因此,我国在石油能源(yuán)方面面临的压力更是(shì)十(shí)分巨(jù)大。面对(duì)这种(zhǒng)日益突出的全球能源危机形(xíng)势,同时,为了解决(jué)长期使用石化燃(rán)料而造成的生态环境破(pò)坏问题(tí),我国制定了碳达峰和碳中和的时间表,并随之开始(shǐ)大力发展新能源的开发和应用。
1 、新能源动力电池发展势头迅(xùn)猛
一般来说(shuō),新能源主要包括水力、风能、光伏、核(hé)能、生(shēng)物质能源;而从具体应用方面来(lái)看,目前应用场(chǎng)景最广,利(lì)用率最高(gāo),对石化燃料替代(dài)性最好的新能源就(jiù)是锂电(diàn),特别是作为汽车动力来源使用(yòng)的锂电池,是目前新能源领域当中,使(shǐ)用最广(guǎng)泛一种的方式。我国政府也把新能源汽车的推广作为用新(xīn)能源替代传统石化燃料的一个重要战略部署开始安排实施。
从2014年开始,从国务院到各地方政府都开始不断颁布推广新能源汽车的各项政策,并不断建设有利于新能源汽车普及的各(gè)种配套设置。2020年(nián)11月2 日,国务院办公厅印发《新能源汽车产业(yè)发展规(guī)划(2021-2035年)》,其中的规划(huá)要求“到 2025 年,我国新能源汽车新车销量占比达到(dào) 20%左右。”
在政策(cè)利好的不断刺激下,我国新能(néng)源汽(qì)车(chē)的销量增长迅猛。目前,我国已经成为全(quán)世界最大的新能源汽车市场和(hé)增长率最高的(de)新能源汽车市场。由于(yú)新能源(yuán)整车销(xiāo)量的井喷式增长(zhǎng),作(zuò)为(wéi)汽车核心的动力电池的销(xiāo)量也(yě)同样迎来了爆炸式的增长,进而也带来了新能源动力电池(chí)整个产业链的巨大发展。
新能源动力(lì)锂电池主要由四个部分组成,分别(bié)是正极材料、负极材料、电解液和电池(chí)隔膜。近些年,这四个部(bù)分材料的销量不仅出现巨量增长,材料价格也同样一路看涨(zhǎng)。这四个材料的生产商们都在各地扩产投资,由此也直接引发了各个生产商对于工业气体的大量需求。因正极材(cái)料(liào),负极材料以(yǐ)及电解液的(de)生产工(gōng)艺中要求,必(bì)须要使用氧气和氮气这类大宗工(gōng)业气体作为氧化气氛或保护气氛进入到生产装置当(dāng)中。
2 新能源动(dòng)力电池对(duì)于工业气体的(de)刚(gāng)性需求
2.1正极材料
正极材料在新能源动力电(diàn)池的组成(chéng)材料中成本约(yuē)为40%,是占比最大的部分(fèn)。正极材料的工艺路线包括锰酸锂、钴酸锂、三元材料和磷酸铁锂等四种生产工(gōng)艺。目前被新(xīn)能源动力电池厂选用最广的是(shì)三元材料和磷酸铁(tiě)锂两(liǎng)种生产工艺,这两种(zhǒng)工(gōng)艺(yì)在生产正极材料时都会大(dà)量使用工业气体。
三(sān)元材料(liào),无论是镍钴铝还是镍钴锰,都需要在生产过(guò)程将三种金属材料与锂来混合制备。因金属(shǔ)镍从正二价变到正三价(jià)需要在富氧环境中完成,而三元材料的制备过程需要使用(yòng)大量氧气。
磷酸铁锂(lǐ)的生产装置(zhì)为焙烧炉(lú)。在炉体内的燃烧过程中(zhōng),碳将三价铁还原为二价铁来制备磷酸铁锂。在整个制备过程中都需要使用高纯氮气作(zuò)为保护气,以免生产原料被氧化而成为废品。
2.2负极材料
负极材料主要分为两大类:碳材料(liào)和(hé)非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形(xíng)碳,如天然石(shí)墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭(如焦炭)和一(yī)些硬炭等;其(qí)他非碳负极材料有氮化物、硅基材料(liào)、锡基材(cái)料(liào)、钛基材料、合金材料等。
目前主流的负(fù)极材料是天然石墨、人造石墨和中间相碳微球(qiú)。在负(fù)极材料的(de)制备过程中,石墨粉等原料需要先混合,再通过烧结炉的高温焙烧来烘干。在(zài)烧结炉中需,要大量氮气来制造惰性气氛,以避焙(bèi)烧过程中(zhōng)混合原料被氧化。
2.3电解液
新能源动力电池的电解液中最主要的成分是(shì)六氟磷酸锂,约占(zhàn)到电解液总成(chéng)本的43%。目前(qián)最成熟的六氟磷酸锂制备工艺,就是采用无水氟化氢作为非水溶剂,来使氟化学物和磷进行化学反应而生成(chéng)六氟磷酸锂。整个的反应过程需要在高纯氮气的保护气氛中进行。
从上述介(jiè)绍(shào)中可以了解,新能源动力电池的四个组(zǔ)成部分中,有三个部分的材料制备(bèi)都必须使用到工业气体。由此可见:工业气体对于新能源动力电池行业有巨大辅助作用。
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