随着“碳达峰和碳中和”发展目标的提出,新能源汽车行业迅猛发展。锂电池相比传统电池,具有体积小,重量轻,充电次数多,使用寿命长等优点,成为新能源汽车动力电池的首选,在过去一年,其价格涨幅超过 400%。
锂电池生产工艺复杂,也涉及到多种原辅材料。其中,N-甲基吡咯烷酮在锂电池的生产中消耗巨大,价格一路上涨,已经从2021年年初的1.5万元/吨涨至4万元/吨以上。当前价格虽有所回落,但仍是居高不下。
1、什么是NMP?
NMP即N-甲基吡咯烷酮,是重要的化工原料,化学式为C5H9NO,为无色至淡黄色透明液体,具有毒性小、沸点高、溶解力出众、选择性强和稳定性好等优点。主要应用于涂料、锂电池、塑胶、化学生产药剂、农用化学制品、清除,清理和脱脂、聚合物溶剂以及聚合反应溶剂等领域。
2、NMP应用领域
(1)NMP是一种无腐蚀性高boiler with优良溶剂性能,化学和热电阻。因此,NMP提高了很多表面涂料系统的性能。特别是这些影响有利于干燥涂料,在相对较高温度下的硫化。NMP适用高度填充油漆的生产。因为它提高了流变性质,让油漆提高流动性和覆盖力.因此,涂料更均匀,无孔,无裂纹,表现出更大的耐性和较高的机械强度。
(2)芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”(PPTA)是当今世界耐高温纤维中发展最快、综合性能优良的高科技特种纤维,这种纤维柔软轻便,具有良好的绝缘性、耐酸耐碱和耐高温性能。因此被广泛运用于航空航天、国防、电子通讯等高科技领域。目前,以NMP为溶剂的低温溶液缩聚法是合 成芳纶纤维最成熟的工艺方法,能够合成高比浓对数黏度的 芳纶纤维。
(3)通常来说,锂电辅材主要包括溶剂和粘结剂,溶剂的主要作用是溶解正负极活性物质,而粘结剂的主要作用是将活性物质粘结在集流体上。其中,PVDF(聚偏氟乙烯)是最常用的正极粘结剂,而NMP是最常用的溶剂。在配料阶段,NMP作为PVDF的溶剂,参与浆料分散,形成介质均匀,在一定粘度范围内长时间保持稳定的浆料;在涂布阶段,NMP作为浆料的主要液体载体,能使浆料以稳定的厚度均匀涂覆在金属基材上;在涂覆烘烤阶段,NMP以稳定的速度从湿膜中挥发,形成孔径均匀的多孔微电极结构。
3、NMP回收利用
在国家政策的支持下,中国高分子材料产业快速发展,芳纶纤维、聚苯硫醚等行业对NMP的需求量快速增长,2021年中国NMP需求量已超过55万吨。由于NMP在各应用领域消耗量大,产生大量NMP废水,回收废N-甲基吡咯烷酮进行循环再利用既能节省原材料成本,也很大程度减轻环境压力,顺应国家循环化经济的发展需求。
以芳纶行业为例,芳纶行业的NMP废水NMP含量大概在40-55%,氯化钙含量大概有5-10%。对该NMP废水现在主要的回收手段为蒸馏法,蒸馏法能耗高、回收率低(约80%),生成大量蒸馏残渣和无机盐,造成设备堵塞,并且后续还要面对固废处理的难题。
面对聚苯硫醚行业、芳纶行业和锂电池行业生产过程中产生的NMP废水,该如何更好的处理呢?
目前,郑州天一萃取推出了采用新型离心萃取工艺来处理NMP废水的方案,通过合适的萃取,利用CWL-M系列连续逆流离心萃取机进行萃取,将NMP组分从NMP废水中提取出来,并将萃取相进行精馏分离,萃取条件温和,产品纯度高,无设备腐蚀堵塞问题,设备费用大幅度降低,且萃取剂回收容易,具有较好社会效益。