올해 2 월 산업 정보 기술부 웹 사이트는 2022 년 중국의 리튬 이온 배터리 산업의 운영 상태를 발표했다. 리튬 이온 배터리의 국가 생산은 전년 대비 130% 이상 증가한 750 GWh에 도달했습니다. 그 중 에너지 저장 리튬 배터리의 생산은 100 GWh를 초과했습니다. 음극 재료, 양극 재료, 분리기 및 전해질을 포함한 리튬 배터리의 1 차 재료는 약 1.85 만 톤, 1.4 만 톤, 130 억 평방 미터의 생산량을 가졌습니다. 각각 850,000 톤은 전년 대비 60% 이상의 성장률을 경험합니다. 총 생산액이 1.2 조 위안을 넘어서면서 업계 규모가 더욱 확대됐다.
미래에는 저탄소의 힘으로 전기 자동차가 시장에 계속 침투하고 에너지 저장 리튬 배터리의 비용이 지속적으로 감소함에 따라, 에너지 저장 분야에서 적용되는 리튬 배터리의 비율이 증가합니다. 리튬 배터리 산업은 전해질 시장의 지속적인 성장을 촉진 할 광범위한 개발 전망을 가지고 있습니다.
전해질은 주로 리튬 염, 유기 용매 및 첨가제의 세 부분으로 구성됩니다. 전해질의 비용은 상대적으로 작지만 리튬 이온 배터리의 포괄적 인 성능을 결정합니다. 현재, 95% 전해질 용매는 디메틸 카보네이트 (DMC), 디에틸 카보네이트 (DEC), 에틸 메틸 카보네이트 (EMC), 에틸렌 카보네이트 (EC), 및 프로필렌 탄산염 (PC). 선형 탄산염 에스테르는 주로 디메틸 카보네이트 (DMC), 디에틸 카보네이트 (DEC) 및 에틸 메틸 카보네이트 (EMC) 로 나누어진 용매 질량의 약 60% 차지한다. 이러한 용매의 비율은 배터리의 종류에 따라 크게 다릅니다. 일반적으로 EMC는 삼원 배터리에서 더 높은 비율을 갖는 반면 DMC는 리튬 철 인산염 배터리에서 더 높은 비율을 가지고 있습니다.
전자 등급 탄산염 산업 체인 및 공정 경로
에폭시 에틸/프로필 및 이산화탄소 첨가 방법-이 반응 과정은 이산화탄소의 사용을 포함합니다.
최근 몇 년 동안 "CCUS" 전략을 구현함에 따라 재활용 된 CO2 를 사용하여 탄산염을 생산하는 것이 특히 리튬 이온 배터리의 적용에서 새로운 개발 접근법이되었습니다.
에폭시 에틸/프로필 및 이산화탄소의 첨가 반응을 통한 탄산염 에틸/프로필 아크릴레이트의 제조를 위한 반응은 발열성이며, 부피 감소를 초래한다. 화학적 평형 관점에서, 저온 및 고압 조건은 반응의 진행에 유리하다. 적절한 촉매의 선택은 반응의 성공적인 실행을 위해 중요하다.
이 반응 시스템은 주로 균질 촉매 시스템과 이종 촉매 시스템으로 구성됩니다. 현재, 국내 탄산염 에틸/프로필 아크릴레이트 제조 방법에서는 3 세대의 촉매 기술이 개발되고 있다. 그러나, 예외없이, 이들은 모두 낮은 기술 역치를 갖는 균질 촉매를 사용한다. 대부분의 국내 제조업체는 1 세대 촉매를 사용하는 반면 일부 국내외 제조업체는 주로 2 세대 및 3 세대 촉매를 사용합니다. 색상 및 불순물 함량 측면에서 국내 제품의 품질은 2 세대 및 3 세대 촉매를 사용하여 생산 된 제품보다 현저히 낮습니다. 새로 개발된 4 세대 이종 촉매는 반응 동안 촉매 성분을 생성물에 도입하지 않고, 촉매 분리의 필요성을 제거하고, 균질 촉매와 반응 생성물 사이의 분리 공정을 단순화한다.
또한 4 세대 촉매는 나노 물질로 향상되어 열 안정성 (분해 온도) 상업용 이온 교환 수지에 비해 15 ° C 이상의 증가 및 5% 미만의 화학적 팽윤이 발생합니다. 그러나 촉매 불활성화에 대한 평가는 여전히 어려운 과제로 남아 있으며 현재 중국의 한 제조업체 만이이 촉매를 사용하는 반면 대다수의 제조업체는 여전히 균질 촉매를 선택합니다.
에스테르 교환 방법은 에스테르 엑스의 결합 된 용량과 함께 현재 DMC 산업의 주류 공정입니다.전체 DMC 생산 능력의 87% 이상을 차지하는 hange 방법 합성 장치. 이 공정은 높은 생산 안전성, 높은 수율 및 높은 수준의 산업화를 갖는다. 또한, 공동 생산 설비는 적어도 4 가지 유형의 탄산염 용매를 생산할 수 있으며, 더 높은 값을 부가한다. 에스테르 교환 방법은 중국의 주류 공정 경로이며 프로필렌 산화물 경로와 에틸렌 산화물 경로의 두 가지 경로로 나눌 수 있습니다.
프로필렌 산화물 경로:
이것은 프로필렌 옥사이드 (PO), 이산화탄소 (CO2) 및 메탄올 (ME) 을 결합하여 디메틸 카보네이트 (DMC) 및 프로필렌 글리콜 (PG) 을 생산하는 새로운 공정입니다. 반응은 두 단계로 수행된다: CO2 와 프로필렌 옥사이드를 반응시켜 프로필렌 카보네이트를 형성하고, 이어서 프로필렌 카보네이트와 메탄올 사이의 에스테르 교환 반응을 수행하여 디메틸 카보네이트 및 프로필렌 글리콜을 생성한다.
첫 번째 단계는 촉매 효과 하에서 프로필렌 옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 프로필렌 카보네이트를 형성하는 것입니다. 반응 방정식은 다음과 같다.
PO + CO2 → PC
제 2 단계는 프로필렌 카보네이트와 메탄올 사이에서 반응하여 디메틸 카보네이트 및 프로필렌 글리콜을 생성하는 단계를 포함한다. 반응 방정식은 다음과 같다.
PC + ME → DMC + PG
이에틸렌 탄산염 합성공정은 중국에서 상대적으로 성숙하고 현재 배터리 등급 DMC의 주요 생산 공정 경로입니다.
에틸렌 산화물 경로:
이것은 미국에서 Texaco가 개발 한 새로운 공정으로 에틸렌 옥사이드 (EO), 이산화탄소 (CO2) 및 메탄올을 결합하여 디메틸 카보네이트 (DMC) 를 생산합니다. 및 에틸렌 글리콜 (EG). 반응은 두 단계로 수행된다: CO2 와 에틸렌 옥사이드를 반응시켜 에틸렌 카보네이트를 형성하고, 이어서 에틸렌 카보네이트와 메탄올 사이의 에스테르 교환 반응을 수행하여 디메틸 카보네이트 및 에틸렌 글리콜을 생성한다.
디메틸 카보네이트를 생산하는 에스테르 교환 방법은 온화한 반응 조건에서 작동하고 상대적으로 적은 장비 투자가 필요하기 때문에 경제적 및 사회적 이점이 우수합니다. 또한, 부산물인 에틸렌 글리콜 (EG) 은 PO 방법에서 프로필렌 글리콜 (PG) 에 비해 시장 안정성이 우수하다.
디메틸 카보네이트를 생산하는 EO 에스테르 교환 방법에 대한 반응 방정식은 다음과 같습니다.
(CH2)2O + CO2 → (CH2O)2CO
(CH2O)2CO + CH3OH → (CH3O)2CO + CH2OHCH2OH
이 공정은 에스테르 교환 공정에서 균질 촉매 및 메탄올 나트륨을 분리하는 문제를 완전히 해결하면서 불균일 지지 촉매를 이용할 수 있다.
현재, DMC 및 에탄올을 사용하는 에스테르 교환 공정은 일반적으로 중국에서 채택된다. DMC 및 에탄올 에스테르 교환을 위한 원료는 용이하게 입수할 수 있고, 부산물 메탄올은 DMC 생산을 위한 원료로서 사용될 수 있다. 이 공정은 DMC 제조업체가 EMC를 생산하는 데 특히 적합합니다. 이 공정은 원료 및 중간 제품의 독성이 낮고 반응 중에 생성되는 "세 가지 폐기물" 없음, 작은 장비 투자, 간단한 공정, 높은 제품 순도, 생산 공정 단축, 확장 된 제품 라인 및 비용 절감.
DMC 및 에탄올 에스테르 교환 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
CH3OCOOCH3 C2H5OH → CH3OH C2H5OCOOC2H5 CH3OCOOC2H5
EMC를 합성하기 위한 DMC 및 에탄올 에스테르 교환 반응은 가역적 반응이며, 그의 평형 상수는 EMC를 합성하기 위한 DMC 및 DEC 에스테르 교환 반응에 비해 더 크다. 반응은 촉매로서 알칼리 금속 탄산염 또는 알칼리 금속 유기 염을 사용한다. DMC의 양이 적절할 때, EMC가 주로 생산된다. 과량의 에탄올이 존재하는 경우, 에탄올은 EMC와 추가로 반응하여 DEC를 생성할 것이다.
DODGEN 전해질 공정 기술 장점
촉매 업그레이드: 동종 3 세대 촉매가 EC 단위에 사용되고, 이종 촉매가 DMC/EMC 단위에 사용된다.
포괄적 인 열 활용: 열 펌프 정류 기술은 증기를 절약합니다. 저온 열 등급화의 포괄적 인 활용.
제품 품질 향상: EC/DMC/EMC/DEC는 모두 배터리 등급 제품 품질 표준으로 업그레이드됩니다. 에틸렌 글리콜 부산물은 폴리 에스테르 등급 제품 품질 표준을 충족합니다.
