一种锂离子电池生产中NMP溶剂的回收方法

一种锂离子电池生产中NMP 溶剂回收方法
沈军(宁德新能源科技有限公司, 福建 宁德 352000)
摘要:NMP 又称N-甲基吡咯烷酮,它是形成锂电池正极配料中的一种必不可少的溶剂,但是该溶剂在生产和使用的过程中对环境
有一定的污染性,为了保护环境,本文分析了锂电池在生产时对NMP 溶剂的使用过程和排污情况,提出了回收NMP 溶剂的一些方法,希望能给生产锂电池的厂商提供借鉴,使锂电池的生产过程降低对环境的污染,更好的实现经济效益和环保效益。关键词:锂离子电池;NMP 溶剂;回收方法
0 引言
NMP 的分子式为C 5H 9NO,属于一种无透明的液体,其分子量 99,相对密度 1.0260,熔点-24.4℃,沸点 203℃,闪点95℃,具有稳定性好和选择性强的特点,对人的皮肤具有轻微的刺激性。该溶剂虽然对环境有一定的污染性,但因其毒性低又可以生物降解,因此只要能够采取有效的方法进行回收将会大大降低其对环境的污染度。NMP 溶剂除了作为锂电池正极的配料,还广泛的被应用于医药、清洁剂和绝缘材料当中。
1 锂电池生产过程分析
近几年来,NMP 作为锂电池一种重要的辅助材料,其使用量显著增加,若不能及时采取有效的方法进行回收,将会对环境产生不良影响。对锂电池生产的过程进行分析,对于探究有效的回收方法起着重要的作用。研究锂电池的主要生产流程可知,NMP 主要用在制作锂电池正极的这道工序上。其制作的工序有以下几个流程,涂布:利用涂布机把一些正极浆料如镍钴锰酸锂、溶剂 NMP、粘结剂 PVDF 的混合物均匀的涂抹在铝箔的两端;涂布烘干时要采用的烘干机(其属于一种封闭的负压抽风烘干机),烘干机要保证极片上的失重比合格,还要保证烘干机内的NMP 气体浓度在50%LEL 以内。烘烤:涂布步骤完成之后,下一步要将正极片放入干燥机里进行烘烤干燥处理,温度要保持在115℃~125℃之间,这一步骤可以除掉正电极上的一些NMP 成分[1]。烘干后的气体引入至NMP 回收的装置里,这样便完成了NMP 气体的回收。冷压制片:对于电极材料而言,要保证其平整和密实性的特点,这就需要将烘干后的所有电极材料输送到辊压机进行进一步的碾压。裁片:在保证电极材料的平整和密实之后,利用输送带将电极材料送进分切机,对机器进行设定目标尺寸,下一步就是根据设定好的尺寸对电极材料进行分切。超声波焊接正极耳:正极材料制作的最后一步是要将准备好的条状电极材料通过超声波焊接机自动焊接铝带,经过这一系列的步骤,锂电池的正极材料制作完成[2]。
3 NMP溶剂控制回收措施
根据锂电池的生产流程,设计的NMP 溶剂的回收方法如
下:废气经过涂布机后温度有120℃左右,经过风换热器,把烘干机需要的新风加热到80℃左右,NMP 废气则降低到70℃左右,再经过一级冷凝器(冷却水)降低到30℃,再用二冷(冷冻水)冷到15℃。就可以对一部分的NMP 气体进行回收了。部分未冷却的气体将经过少量未凝气体最后经活性炭进行吸附塔处理,然后再经由冷凝器进行处理,通过涂布机向高空外排出
去。冷却后的NMP 废气在进入活性炭时,被一些体积较大的
活性炭截留,并在活性炭的表面形成一层较为平衡的表面浓度,活性炭还将一些NMP 溶剂中的有机物吸附到活性炭的细空中。一块新的活性炭在使用的初期其吸附的效果很好,但使用的次数和时间一长它的吸附力便逐渐减弱,其效果也大大的降低了。35%的吸附量已经使活性炭的吸附能力达到饱和的状态,活性炭达到饱和状态之后会自觉的吸收热空气来使自身达到再生的状态,活性炭产生的废气体浓度较高,可以与NMP 产生的废气一同排入到冷凝塔进行回收。为了使NMP 废气体进行达标排放,活性炭的吸附效率要高达90%以上才可以。因此这就需要我们定期的检查活性炭装置,并对其吸附能力进行检查调整,当活性炭的使用时间过长和使用次数过多时应该及时的进行更换,以保证NMP 废气体有效达标排放,进而减轻对环境的污染。另外,还要严加监管锂电池的生产工序,及时检查排气处理的设备,保障设备的正常运行,如果在生产的过程中发现设备出现问题,应立即停止生产并对其进行修理,防止不达标的气体对外排放。
4 NMP泄露的风险防范
因高温NMP 气体挥发性较强,并且具有一定的毒性,一旦发生泄露的现象,对周围的环境将会带来恶劣的影响。泄露的原因有很多,其中主要的一点在于在回收系统中的温度失常,或者冷凝系统的损坏都会导致废气的泄露。此外,由于NMP 溶剂的水溶解度较强,泄露的废气极容易经由雨水淋到地面并进入到地表水体中,对周围的土壤和地表水产生污染的现象。若NMP 的回收系统发生温度失常以及冷凝系统发生故障,必须要立刻停止涂布机的运行,并及时维修人员查明原因进行修理。
5 结语
NMP 溶剂是制作锂电池的重要原材料之一,辅助锂电池能够正常的使用。采取有效的方法对NMP 溶剂进行回收利用对于环境保护有着巨大的意义,也是实现经济效益和环境效益的必然选择。综上所述可知,增强活性炭的吸附能力,将大大增加对NMP 废气处理的效果,其最大的效率可以达到90%以上,使废气能够达标排放,减少对环境的污染。
参考文献:
[1]郎鹏,任剑.发展我国锂离子动力电池关键工艺设备
思考[J].电子工业专用设备,2009,(11):18.
[2]刘娜.甲醇三塔精制过程的优化[J].化学工程与装备,2010,(11):90.

本文发布于:2024-09-23 05:22:10,感谢您对本站的认可!

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