| 鋰電池新材料目前主流材料有三元、磷酸鐵鋰等材料，因生產(chǎn)過濾中保證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，需要采用高純水進(jìn)行配置，高純水設(shè)備采用反滲透加EDI處理技術(shù)，可以將水中的離子去除率達(dá)到99.99百分之以上，金屬離子可以降的非常低。 | |
| 反滲透設(shè)備技術(shù) | |
| 反滲透是一種借助選擇透過（半透過）性膜的功能，以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)膜元件，由反滲透膜導(dǎo)流布和中管等制作而成，將多根RO元件裝入不銹鋼耐壓殼體內(nèi)，組成RO組件。本工藝脫鹽系統(tǒng)的關(guān)鍵，成熟的工藝設(shè)計(jì)和合理的操作，控制及管理，直接決定著系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定出水。并關(guān)系到反滲透膜的使用壽命，經(jīng)反滲透處理后的出水，去除了絕大部分無機(jī)鹽和幾乎所有的有機(jī)物，微生物（細(xì)菌、熱源等）從而確保了本系統(tǒng)產(chǎn)品水的高質(zhì)量、高品質(zhì)。 | |
| 完成預(yù)處理后的出水其出水由淤積密度指數(shù)SDI測(cè)試儀監(jiān)測(cè)，當(dāng)SDI值<4時(shí)，即可進(jìn)入RO系統(tǒng)，由高壓泵增壓后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)（RO），反滲透出水（脫鹽純水）去中間水箱，另一部分由管道匯集后成濃水（主要含鹽份、機(jī)械雜質(zhì)、膠體、有機(jī)物等）隨小部分未透過水排入下水道。反滲透主體設(shè)備選用美國(guó)海德能公司生產(chǎn)的高脫鹽率低壓BW30-400和BW30-365芳香族聚酰胺膜元件。該膜元件屬節(jié)能型低壓膜，具有結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)水量特別大（單支RO膜產(chǎn)水量可達(dá)1.3t/h），脫鹽率高（單支膜試驗(yàn)數(shù)據(jù)>99.5百分之），操作壓力低，耐細(xì)菌侵蝕性好，適用PH范圍廣（PH為3~10）的優(yōu)點(diǎn)。 | |
| 反滲透配套控制系統(tǒng)功能： | |
| 設(shè)備配制工作儀表及監(jiān)視儀表： 顯示系統(tǒng)的運(yùn)行工況（RO出水電導(dǎo)率、混床出水電阻率、高壓泵的開關(guān)、進(jìn)出水流量、壓力等參數(shù)）； 反滲透高壓泵進(jìn)口設(shè)低壓保護(hù)器，當(dāng)高壓泵進(jìn)水壓力<0.1Mpa時(shí)，高壓泵自動(dòng)停止工作。 反滲透高壓泵出口設(shè)高壓傳感器，當(dāng)工作壓力大于某一設(shè)定值，高壓泵停止運(yùn)行，以防損壞后級(jí)管道及膜元件。 進(jìn)水、濃水、淡水閥：主要調(diào)節(jié)RO進(jìn)水量、產(chǎn)水量、進(jìn)水壓力、濃水壓力及回收率。 電導(dǎo)儀：電導(dǎo)儀用于監(jiān)測(cè)RO進(jìn)出水電導(dǎo)率的變化情況，溫度表顯示RO膜在不同溫度下產(chǎn)水量的變化。 高壓泵：增壓滿足RO膜元件進(jìn)水壓力要求。 止回閥：主要用于停機(jī)后，防止RO壓力管中的回壓而損壞高壓泵及泵前低壓管道件。 液位自控：主要用于防止停水情況下，高壓泵繼續(xù)運(yùn)行而使高壓泵損壞，另一作用是如中間水箱高位時(shí)，可使RO停止運(yùn)行，防止中間水箱溢流。 清洗系統(tǒng)：反滲透清洗系統(tǒng)由清洗水箱、清洗水泵、清洗過濾器組成，在系統(tǒng)中主要用于反滲裝置膜元件的清洗，當(dāng)反滲透裝置運(yùn)行流量、含鹽量或壓力下降10百分之時(shí)應(yīng)配套相應(yīng)的藥劑進(jìn)行清洗，反滲透裝置的清洗形式為分段清洗。 | |
| EDI電除鹽系統(tǒng) | |
| EDI（Electrodeionization）是應(yīng)用電再生離子交換樹脂除鹽工藝來取代傳統(tǒng)的混合離子交換除鹽工藝的一種革命性水處理技術(shù)。EDI工藝采用一種離子選擇性膜和離子交換樹脂夾在直流電壓下的兩個(gè)電J之間，在兩J間的直流電源電場(chǎng)從RO預(yù)處理過的水中去除離子。流入EDI模塊的RO水被分成了三股獨(dú)立的水流：產(chǎn)水水流、濃水水流和J水水流。EDI工藝從水中去除不想要的離子，依靠在淡水室的樹脂吸附離子，然后將它們遷移到濃水室中。離子交換反應(yīng)在模塊的淡水室中進(jìn)行，在那里陰離子交換樹脂釋放出氫氧根離子（OH-）而從溶解鹽中交換陰離子（如氯化物、Cl-）。同樣，陽離子交換樹脂釋放出氫離子(H+)而從溶解鹽中交換陽離子(Na+)。高質(zhì)量的模塊可以連續(xù)產(chǎn)生高達(dá)18MΩ.CM的高純水。通過這種技術(shù)，可以用較低的能源成本就能去除溶解鹽，并且不需要化學(xué)再生。 | |
| EDI的特點(diǎn) | |
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| 隨著新能源汽車的發(fā)展，鋰電池越來越多的需求，傳統(tǒng)的鋰電池技術(shù)已經(jīng)接近物理J限。我們需要新的材料或者技術(shù)去實(shí)現(xiàn)鋰電池的突破，以下幾種電池材料被業(yè)內(nèi)人士一直看好，或?qū)⒊蔀榇蚱其囯姵卣系K的突破口。 | |
| 1、硅碳復(fù)合負(fù)J材料 數(shù)碼終端產(chǎn)品的大屏幕化、功能多樣化后，對(duì)電池的續(xù)航提出了新的要求。當(dāng)前鋰電材料克容量較低，不能滿足終端對(duì)電池日益增長(zhǎng)的需求。 硅碳復(fù)合材料作為未來負(fù)J材料的一種，其理論克容量約為4200mAh/g以上,比石墨類負(fù)J的372mAh/g高出了10倍有余，其產(chǎn)業(yè)化后，將大大提升電池的容量。 現(xiàn)在硅碳復(fù)合材料存在的主要問題有： 充放電過程中，體積膨脹可達(dá)300百分之，這會(huì)導(dǎo)致硅材料顆粒粉化，造成材料容量損失。同時(shí)吸液能力差。 循環(huán)壽命差。目前正在通過硅粉納米化，硅碳包覆、摻雜等手段解決以上問題，且部分企業(yè)已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 目前各大材料廠商紛紛在研發(fā)硅碳復(fù)合材料，如BTR、斯諾、星城石墨、湖州創(chuàng)亞、上海杉杉、華為、三星等。國(guó)內(nèi)負(fù)J材料企業(yè)研發(fā)硅基材料的情況是：大部分材料商都還處于研發(fā)階段，目前只有上海杉杉已進(jìn)入中試量產(chǎn)階段。 | |
| 2、鈦酸鋰 近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)鈦酸鋰的研發(fā)熱情較高。 鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)主要有： 循環(huán)壽命長(zhǎng)(可達(dá)10000次以上)，屬于零應(yīng)變材料(體積變化小于1百分之)，不生成傳統(tǒng)意義的SEI膜; 放心性高。其插鋰電位高，不生成枝晶，且在充放電時(shí)，熱穩(wěn)定性高; 可快速充電。 目前限制鈦酸鋰使用的主要因素是價(jià)格太高，高于傳統(tǒng)石墨，另外鈦酸鋰的克容量很低，為170mAh/g左右。只有通過改善生產(chǎn)工藝，降低制作成本后，鈦酸鋰的長(zhǎng)循環(huán)壽命、快充等優(yōu)勢(shì)才能發(fā)揮作用。結(jié)合市場(chǎng)及技術(shù)，鈦酸鋰比較適合用于對(duì)空間沒有要求的大巴和儲(chǔ)能領(lǐng)域。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 珠海銀隆、四川興能、湖州微宏動(dòng)力有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、湖南杉杉新材料有限公司以及安徽和深圳周邊的多家規(guī)模較小的鈦酸鋰生產(chǎn)廠家。 | |
| 3、石墨烯 石墨烯自2010年獲得諾獎(jiǎng)以來，廣受關(guān)注，特別在中國(guó)。國(guó)內(nèi)掀起了一股石墨烯研發(fā)熱潮，其具諸多優(yōu)良性能，如透光性好，導(dǎo)電性能優(yōu)異、導(dǎo)熱性較高，機(jī)械強(qiáng)度高。 石墨烯在鋰離子電池中的潛在應(yīng)用有： 作負(fù)J材料。石墨烯的克容量較高，可逆容量約700mAh/g,高于石墨類負(fù)J的容量。另外，石墨烯良好的導(dǎo)熱性能確保其在電池體系中的穩(wěn)定性，且石墨烯片層間距大于石墨，使鋰離子在石墨烯片層間擴(kuò)散通暢，有利于提高電池功率性能。由于石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟，結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定，導(dǎo)致石墨烯作為負(fù)J材料仍存在一定問題，如剛開始放電效率較低，約65百分之;循環(huán)性能較差;價(jià)格較高，明顯高于傳統(tǒng)石墨負(fù)J。 作為正負(fù)J添加劑，可提高鋰電池的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)循環(huán)壽命、增加內(nèi)部導(dǎo)電性能。 鑒于石墨烯當(dāng)前的批量生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格高昂、性能不穩(wěn)定，石墨烯將作為正負(fù)J添加劑在鋰離子電池中使用。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 珈偉股份，東旭光電，青島昊鑫新能源，廈門凱納等 | |
| 4、碳納米管 碳納米管在負(fù)J中的另一個(gè)應(yīng)用是與其他負(fù)J材料(石墨類、鈦酸鋰、錫基、硅基等)復(fù)合，利用其的中空結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)電性及大比表面積等優(yōu)點(diǎn)作為載體改善其他負(fù)J材料的電性能。 | |
| 5、富鋰錳基正J材料 高容量是鋰電池的發(fā)展方向之一，但當(dāng)前的正J材料中磷酸鐵鋰的能量密度為580Wh/kg,鎳鈷錳酸鋰的能量密度為750Wh/kg，都偏低。富鋰錳基的理論能量密度可達(dá)到900Wh/kg，成為研發(fā)熱點(diǎn)。 富鋰錳基作為正J材料的優(yōu)勢(shì)有： 能量密度高、主要原材料豐富 由于開發(fā)時(shí)間較短，目前富鋰錳基存在一系列問題： 剛開始放電效率很低、材料在循環(huán)過程析氧，帶來放心隱患、循環(huán)壽命很差、倍率性能偏低。 目前解決這些問題的手段有包覆、酸處理、摻雜、預(yù)循環(huán)、熱處理等。富鋰錳基雖然克容量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，潛力巨大，但限于技術(shù)進(jìn)展較慢，其大批量上市還需時(shí)間。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 寧波材料所等 | |
| 6、動(dòng)力型鎳鈷錳酸鋰材料 一直以來，動(dòng)力電池的路線存在很大爭(zhēng)議，因此磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料等路線都有被采用。國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池路線以磷酸鐵鋰為主，但隨著特斯拉火爆，其使用的三元材料路線引起了一股熱潮。 磷酸鐵鋰雖然穩(wěn)定性高，但其能量密度偏低軟肋無法克服，而新能源汽車要求更長(zhǎng)的續(xù)航里程，因此長(zhǎng)期來看，克容量更高的材料將取代磷酸鐵鋰成為下一代主流技術(shù)路線。 鎳鈷錳酸鋰三元材料有可能成為國(guó)內(nèi)下一代動(dòng)力電池主流材料。國(guó)內(nèi)陸續(xù)推出三元路線的電動(dòng)車，如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ、蔚藍(lán)等，單位重量密度較磷酸鐵鋰電池有很大提升。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 湖南杉杉、當(dāng)升科技、廈門鎢業(yè)、科恒股份等 | |
| 7、涂覆隔膜 隔膜對(duì)鋰電池的穩(wěn)定性至關(guān)重要，這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及反復(fù)充放電過程中對(duì)電解液保持高度浸潤(rùn)性。 涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。涂覆隔膜的作用是： A、提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路; B、涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 星源材質(zhì)、上海恩捷、中材科技、義騰隔膜、天津東皋、璞泰來等 | |
| 8、陶瓷氧化鋁 在涂覆隔膜中，陶瓷涂覆隔膜主要針對(duì)動(dòng)力電池體系，因此其市場(chǎng)成長(zhǎng)空間較涂膠隔膜更大，其核心材料陶瓷氧化鋁的市場(chǎng)需求將隨著三元?jiǎng)恿﹄姵?span style="font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; color: rgb(89, 87, 87); font-family: 微軟雅黑;">的興起而大幅提升。 用于涂覆隔膜的陶瓷氧化鋁的純度、粒徑、形貌都有很高要求，日本、韓國(guó)的產(chǎn)品較成熟，但價(jià)格比國(guó)產(chǎn)的貴一倍以上。國(guó)內(nèi)目前也有多家企業(yè)在研發(fā)陶瓷氧化鋁，希望減少進(jìn)口依賴。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 國(guó)瓷材料等 | |
| 9、高電壓電解液 提高電池能量密度乃鋰電池的趨勢(shì)之一，目前提高能量密度方法主要有兩種： 一種是提高傳統(tǒng)正J材料的充電截止電壓，如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V、4.4V。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的，進(jìn)一步提升電壓會(huì)導(dǎo)致鈷酸鋰結(jié)構(gòu)坍塌，性質(zhì)不穩(wěn)定; 另一種則是開發(fā)充放電平臺(tái)更高的新型正J材料，如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等。 正J材料的電壓提升后，需要與之配套的高電壓電解液，添加劑對(duì)電解液的高電壓性能起到關(guān)鍵性作用，其成為近年來的研發(fā)中心。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 新宙邦、天賜材料等 | |
| 10、水性粘結(jié)劑 目前正J材料主要使用PVDF做粘結(jié)劑，用有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解。負(fù)J的粘結(jié)劑體系中有SBR、CMC、含氟烯烴聚合物等，也會(huì)用到有機(jī)溶劑。在電J片制作過程中，需要將有機(jī)溶劑烘干揮發(fā)，這既污染環(huán)境，又危害員工健康。干燥蒸發(fā)的溶劑需用特殊的冷凍設(shè)備收集并加以處理，且含氟聚合物及其溶劑價(jià)格昂貴，增加了鋰電池的生產(chǎn)成本。 另外，SBR/CMC粘結(jié)劑在加工過程中易粘輥，且難以用于正J片制備，使用范圍受到限制。 出于環(huán)保、降低成本、增加J片性能等需求考量，水性粘結(jié)劑的開發(fā)勢(shì)在必行。 | |
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