| 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測試儀監(jiān)測，當(dāng)SDI值<4時，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。 |  |
| 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，高壓泵自動停止工作。 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，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電J之間，在兩J間的直流電源電場從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。 | |
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| EDI的特點 | |
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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，不能滿足終端對電池日益增長的需求。 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，這會導(dǎo)致硅材料顆粒粉化，造成材料容量損失。同時吸液能力差。 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，國內(nèi)對鈦酸鋰的研發(fā)熱情較高。 鈦酸鋰的優(yōu)勢主要有： 循環(huán)壽命長(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，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，鈦酸鋰的長循環(huán)壽命、快充等優(yōu)勢才能發(fā)揮作用。結(jié)合市場及技術(shù)，鈦酸鋰比較適合用于對空間沒有要求的大巴和儲能領(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年獲得諾獎以來，廣受關(guān)注，特別在中國。國內(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。 富鋰錳基作為正J材料的優(yōu)勢有： 能量密度高、主要原材料豐富 由于開發(fā)時間較短，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優(yōu)勢明顯，潛力巨大，但限于技術(shù)進(jìn)展較慢，其大批量上市還需時間。 相關(guān)研發(fā)企業(yè)： 寧波材料所等 | |
| 6、動力型鎳鈷錳酸鋰材料 一直以來，動力電池的路線存在很大爭議，因此磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料等路線都有被采用。國內(nèi)動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的續(xù)航里程，因此長期來看，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內(nèi)下一代動力電池主流材料。國內(nèi)陸續(xù)推出三元路線的電動車，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)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。 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動力電池體系，因此其市場成長空間較涂膠隔膜更大，其核心材料陶瓷氧化鋁的市場需求將隨著三元動力電池的興起而大幅提升。 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、韓國的產(chǎn)品較成熟，但價格比國產(chǎn)的貴一倍以上。國內(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)勢在必行。 | |
