CO2 배출량 감소와 지속 가능한 에너지 개발에 전 세계적으로 초점을 맞추면서 전기 화 및 에너지 탈탄 소화가 핵심 문제가되었습니다. 특히 리튬 이온 배터리 시장의 급속한 성장으로 에틸렌 탄산염 (EC) 과 같은 유기 탄산염에 대한 수요 리튬 이온 배터리의 전해질에서 주요 용매 및 첨가제는 극적으로 증가했습니다. 이 논문은 리튬 이온 배터리에 에틸렌 카보네이트의 적용, 고순도 요구 사항, 생산 공정의 혁신 및 향후 재활용의 도전과 기회에 대해 설명합니다.
1. 리튬 이온 배터리 시장의 성장
-컨설팅 연구에 따르면 리튬 이온 배터리에 대한 수요는 2022 년부터 2030 년까지 연간 27% 증가 할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 주로 전기 자동차 및 기타 전자 장치의 인기에 의해 주도됩니다.
-중국은 리튬 이온 배터리 생산에서 선도적 인 위치를 유지하고 있으며 유럽과 미국은 향후 몇 년 동안 생산 능력을 크게 늘릴 것으로 예상됩니다.
2. 리튬 이온 배터리의 구성 및 전해질의 역할
-리튬 이온 배터리는 음극, 양극, 다이어프램 및 전해질로 구성됩니다. 전해질은 배터리 중량의 10-15% 만 차지하지만 배터리의 성능, 효율성 및 안전성에 중요합니다.
-리튬 이온 배터리는 음극, 양극, 다이어프램 및 전해질로 구성됩니다. 전해질은 배터리 중량의 10-15% 만 차지하지만 배터리의 성능, 효율성 및 안전성에 중요합니다.
3. 전해질 제형의 다양성
-다른 유형의 리튬 이온 배터리는 특정 응용 요구 사항을 충족시키기 위해 다른 전해질 제형을 사용합니다. 예를 들어, NMC 및 LFP 전지용 전해질 제형은 그 자체의 특성을 갖는다.
-전형적인 전해질 제형은 전지 성능 및 안전성을 향상시키기 위해 EC, DMC, EMC와 같은 유기 용매 및 FEC와 같은 첨가제를 포함한다.
1. 배터리 성능에 순도의 영향
-전해질의 순도는 배터리의 수명, 효율성 및 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다. 고순도 탄산 비닐은 배터리의 사이클 효율과 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
-배터리 급 탄산 비닐 은 일반적으로 99.99% 이상 순수해야하며 수분 함량은 50ppm 미만 또는 10ppm 미만이어야합니다.
2. 배터리 성능에 대한 불순물
-물과 메탄올과 같은 불순물은 리튬 염과 반응하여 불안정한 화합물을 생성하여 전해질 분해, 가스 방출 및 침착 물 형성을 유발하여 배터리의 성능과 안전성에 영향을 미칩니다.
-염산 및 아세트산과 같은 산 불순물은 배터리 성분을 부식시켜 전해질의 효과를 감소시키고 배터리 재료의 저하를 유발합니다.
1. 전통적인 증류 기술의 한계
-증류 기술은 더 높은 순도를 달성 할 수 있지만 높은 에너지 소비, 높은 열 분해 위험 및 낮은 회수율을 달성 할 수 있습니다. 특히, 탄산비닐과 같은 화합물의 경우, 매우 높은 증기 추출 및 환류비가 요구되고, 이는 에너지 소비를 더욱 증가시킨다.
2. 용융 결정화의 장점
-용융 결정화 기술특히 이중 낙하 필름 결정화는 낮은 물 함량을 유지하면서 낮은 에너지 소비에서 초고순도 (>99.999%) 탄산 비닐 생산을 가능하게합니다.
-떨어지는 필름 결정화 기술은 높은 처리 능력, 간단한 작동 및 부품의 빈번한 유지 보수 및 교체가 필요 없기 때문에 여러 화학 산업에서 널리 사용되었습니다.
3. 증류 및 결정화의 조합
-DODGEN Company에서 제안한 증류 및 용융 결정화 공정의 조합은 먼저 증류를 통해 대부분의 불순물을 제거함으로써 에너지 효율과 순도의 최적 균형을 달성합니다. 그런 다음 결정화 기술을 통해 제품을 더 정제합니다.
-이 공정은 또한 열 통합 기술을 통한 에너지 소비를 더욱 감소시켜, 증류 공정으로부터의 폐열이 결정화 용융 단계에서 사용되어, 운영 비용 (OPEX) 을 상당히 감소시킨다.
반응 된 탄산 비닐이좋은 품질의 전자 등급의 탄산 비닐 제품은 증류 대신 용융 결정화를 사용하여 얻을 수 있습니다.
1. 재활용의 필요성
-전기 자동차의 수가 증가함에 따라 폐 배터리의 재활용이 중요한 문제가되었습니다. 유럽 및 기타 지역에서는 배터리 재료의 재활용 속도를 개선하기 위해 관련 법률 및 규정을 도입했습니다.
-재활용은 자원 부족 문제를 완화 할뿐만 아니라 환경 오염을 줄일 수 있습니다.
2. 재활용 기술의 도전과 기회
-재활용 공정은 복잡한 전해질 혼합물을 다루고 귀중한 유기 용제와 금속 원소를 추출해야합니다.
-기계 열역학 Duesenfeld 재활용 공정 및 HORIZON 프로젝트와 같은 신흥 재활용 기술은 재활용 효율성과 순도를 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
3. 시장 예측 및 전망
-2040 년까지 유럽에서 많은 양의 전해질을 재활용 할 수있을 것으로 예상됩니다. 높은 회수 시나리오와 낮은 회수 시나리오 사이에서 회수된 전해질의 양에 상당한 차이가 있다.
-재활용 과정에서 높은 회수율과 낮은 에너지 소비는 미래 개발의 열쇠입니다.
1. 기술 혁신에 의해 구동
-다저스증류 및 결정화 기술의 혁신적인 조합을 통해 탄산 비닐 초고순도 생산을 성공적으로 달성했으며 에너지 소비 및 운영 비용을 크게 줄였습니다.
-이 기술 혁신은 리튬 이온 배터리의 고순도 전해질에 대한 수요를 충족시킬뿐만 아니라 전체 화학 산업의 지속 가능한 발전을위한 모범을 보여줍니다.
2. 재활용의 미래 발전
-규제의 촉진과 기술의 성숙으로 중고 배터리의 재활용은 리튬 이온 배터리 산업의 중요한 부분이 될 것입니다.
-재활용 프로세스를 최적화하고 재활용 효율성을 개선함으로써 생산 비용을 더욱 절감하고 환경에 대한 부담을 덜어주고 순환 경제 발전을 촉진 할 수 있습니다.
3. 산업 협력 강화
-리튬 이온 배터리 시장의 급속한 성장과 고순도 재료에 대한 수요 증가에 직면하여 전체 산업 체인은 협력과 통신을 강화해야합니다.
