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己二腈國產(chǎn)化進入電解液添加劑時代

   2024-08-15 中化新網(wǎng)

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核心提示:隨著電動汽車、儲能等對鋰離子電池容量要求的不斷提高,需要開發(fā)具有更高能量密度、功率密度的鋰離子電池來實現(xiàn)長久續(xù)航及儲能。

隨著電動汽車、儲能等對鋰離子電池容量要求的不斷提高,需要開發(fā)具有更高能量密度、功率密度的鋰離子電池來實現(xiàn)長久續(xù)航及儲能。傳統(tǒng)的碳酸酯電解液會在4.5V電壓以上發(fā)生分解,電解液的持續(xù)分解會嚴重影響電池性能,而高工作電壓下,需要開發(fā)具有較寬電化學窗口、對鋰鹽溶解度高且低毒的新型有機溶劑。

己烷三腈具有獨特的三腈結構,具有較寬的電化學窗口、高陽極穩(wěn)定性、低黏度,并且沸點高,在高溫及低溫性能等方面都具有更優(yōu)越的電化學性能,提高電池的高電壓穩(wěn)定性具有明顯的作用,減少了傳統(tǒng)有機碳酸酯溶劑在高電壓下的分解。

己烷三腈中的氰基官能團能夠參與正極成膜,同時能夠捕捉電極材料中溶出的過渡金屬離子,避免其對電池的破壞,提升電池的高溫性能、安全性,還可以保護電池負極 SEI 膜。

己烷三腈在高電壓下具有較好的穩(wěn)定性,可以去除電解液中的水分和氟化氫,改善電池的循環(huán)壽命、高溫性能。

己烷三腈在電動汽車電池和儲能電池電解質(zhì)添加應用后證明,在150 次循環(huán)后電子轉移提升20%, 放電容量增加 25%,改善電池壽命和整體性能,有效減少25%以上的有害氣體排放,具有較好的高溫儲存和循環(huán)性能,并保護目前和下一代鋰離子電池陰極免受降解。

作為一種新型高壓鋰離子電池的電解質(zhì)添加劑,現(xiàn)有的己烷三腈生產(chǎn)方法存在各種短板,如:原材料不易獲得、涉及高危反應劇毒試劑、“三廢”多、流程長、方法復雜、成本高等。

己二腈的國產(chǎn)化,不僅以己二腈為原料合成己烷三腈成本大幅下降,而且丁二烯氫氰化法、己二酸催化氨化法、丙烯腈電解二聚法等多種路線的發(fā)展,為合成己烷三腈或單體開辟了短流程、低成本、高質(zhì)量的新技術路線。

丙烯腈電解二聚合成己二腈的同時,產(chǎn)生副產(chǎn)己烷三腈,己二酸催化氨化法合成己二腈過程中,嚴格控制1-氨基-2-氰基-1-環(huán)戊烯(ACCP)生成,而ACCP正是合成己烷三腈的關鍵中間體。

如果反其道而行之,創(chuàng)造性的通過工藝、反應器結構調(diào)整,就可以把己二腈產(chǎn)量降到相對較低,己烷三腈或ACCP產(chǎn)生比例提高到最大,實現(xiàn)己二腈-己烷三腈多聯(lián)產(chǎn)。

添加劑決定了電解液的基本理化性能,有助于改善其性能指標,受全球電解液出貨量增加帶動,預計到2025年全球功能性添加劑市場增長率超過40%,其中1,3,6-己烷三腈作為高壓鋰離子電池使用的功能性添加劑,未來市場將保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。

己二腈聯(lián)產(chǎn)己烷三腈,生產(chǎn)規(guī)模完全可以在2000-5000噸/年左右,規(guī)模不同于以己二腈為目標產(chǎn)物達到10萬噸/年那樣大型化,降低了建設規(guī)模、投資成本、建設成本。

己二腈-己烷三腈多聯(lián)產(chǎn),延伸了己二腈產(chǎn)業(yè)鏈,在己二腈國產(chǎn)化后,己二腈將逐漸成為大宗產(chǎn)品,通過聯(lián)產(chǎn)己烷三腈,將推動己二腈產(chǎn)業(yè)重構與升級。

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