【SMM分析】锂电池制造过程中不可或缺的高效溶剂:NMP

来源:SMM发布时间:2024-08-23 09:40:00
张浩瀚
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【SMM分析】电池级N-甲基吡咯烷酮(NMP)是一种在锂电池生产中不可或缺的高效选择性溶剂,因其出色的溶解能力、化学稳定性、热稳定性以及低毒性等特点而广泛应用于锂电池正极材料的制备过程中 。

电池级N-甲基吡咯烷酮(NMP)是一种在锂电池生产中不可或缺的高效选择性溶剂,因其出色的溶解能力、化学稳定性、热稳定性以及低毒性等特点而广泛应用于锂电池正极材料的制备过程中 。NMP在锂电池制造中主要用作聚偏氟乙烯(PVDF)的溶剂,帮助将固体PVDF溶解成浆料,进而均匀涂布在金属基材上形成电极 。NMP在锂电池生产中的使用量较大,过去其价格也随着锂电池产业的快速发展而呈现上升趋势。但现阶段随着各企业新建或扩产的产能逐步投产,行业内进入玩家逐步增多,国产NMP进口替代的趋势提升,电池级NMP价格也逐步回落至目前10500元/吨(散水出厂价)左右。

资料来源:网络

电池级NMP对纯度有较高要求,通常纯度需达到99.9%以上,水分含量需小于0.01%,以确保电池的稳定性和性能 。随着新能源汽车的推广和锂电池出货量的增加,NMP的市场需求持续增长。

电池级NMP(N-甲基吡咯烷酮)在锂电池生产中的具体应用步骤主要包括以下几个环节:

  1. 正负极材料制备:在正负极材料的制备过程中,NMP起到溶剂的作用,用于制备正负极材料的浆料。首先对正负极材料进行表面预处理,去除杂质和氧化层,然后按照配方比例称量材料。将称量好的材料和预先加热的NMP加入混合器中进行搅拌,形成均匀浆料,并通过均质处理确保材料颗粒细小且分散均匀 。
  2. 电池组装:在电池组装阶段,将正负极材料浆料涂布在金属箔(正极涂在铜箔,负极涂在铝箔)上,通过加热干燥形成正负极片。接着,将正负极片与隔膜层叠放,形成电池的片状结构。在此过程中,NMP作为电解液的组成部分,有助于正负极片和隔膜的充分浸润 。
  3. 电池成型和静置:封装好的电池组件会进行充电和放电处理,以实现设计容量和性能。之后,电池会进行静置处理,确保化学反应的完全进行和稳定 。
  4. NMP回收:在锂电池生产过程中,由于NMP的挥发性,会在涂布烘干环节产生含NMP的废气。为了减少环境污染和资源浪费,电池制造商通常会采用冷凝回收系统对NMP进行回收,回收效率可以达到80%-90%。回收后的NMP经过提纯处理,可以循环使用,降低生产成本,同时满足环保要求 。
  5. NMP残留及其对电池性能的影响:尽管采取了回收措施,但微量的NMP可能会在电池的正极材料中残留。研究表明,残留的NMP可能会中和电解液添加剂,增加正极阻抗,导致电池在充放电循环期间容量损失率提高。因此,建立适当的烘烤程序以减少NMP残留对提高电池性能至关重要。

在锂电池生产过程中,NMP的挥发和残留可能对电池性能产生影响。因此,电池制造商需要建立适当的烘烤程序以减少NMP残留,并采用NMP回收系统以实现溶剂的循环利用,降低生产成本并满足环保要求 。随着技术的进步和市场需求的增长,电池级NMP的国产化进程正在加速,目前国产NMP质量和市场渗透率快速提升,目前,国内一些企业如安徽晟捷、迈奇化学、滨州裕能、中润化学、长信化学等在NMP生产方面已达到国际先进水平,并且正在积极扩建产能以满足市场需求 。

 

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