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电池知识

简述锂离子电池生产废气处理技术!新型固态电池对锂离子电池三大缺陷是什么??

来源:未知    2019-04-10 12:56    点击量:

伴随电动汽车给传统汽车行业带来革命性的变化,对电池的生产加工要求也更高,在锂电池生产过程中,尤其是化成时不同时间段将会产生不同的气体,这些气体对生成操作人员及环境有很大的危害。锂离子电池生产极片制造过程需要使用N-甲基吡咯烷酮,这些N-甲基吡咯烷酮在极片制造涂布过程中会散发到大气中去。

  南京永研环保科技公司首先提出“高温等离子焚烧”概念(发明专利),是唯一掌握该技术并实际应用的企业(世界范围)。为有机废气治理开辟了一条全新的途径。

  高温等离子焚烧技术是高频(30KHz)高压(100KV)大功率电源在特定条件下的聚能放电,产生3千℃等离子态高温气流。

  有机废气在反应器中经过压缩、高压聚能放电成为高温等离子体。反应器压力增高,气体体积急剧膨胀,在高温、高电势的双重作用下,有机废气瞬间(万分之5秒)成为高温等离子体,其中长分子链裂解成单质原子,有机物清除率大于98%。

  高温等离子焚烧装置无需浓缩,便可直接处理低浓度、大风量有机废气。每处理1万立方米/小时有机废气,仅消耗10kW电力。

  从资金投入和营运成本考量,高温等离子焚烧方案要优于浓缩吸附+RTO焚烧方案。

 

  工艺流程示意图:

  高温等离子焚烧”技术优势:

  模块化设计,配置灵活,经济高效,可处理从几百立方到几十万立方不同浓度、流量的有机废气。

  无需预热,即开即用。

  能效比高,高温等离设备废气排放口温度,比进气口温度仅提高几十度。能够处理高浓度、成分复杂、易燃易爆及含有水分、固态、油状物的工业废气,实现达标排放。

  风阻小,能耗低,不消耗天然气,无碳排放问题。没有阀门等运动部件,能够无故障,不间断运行上万小时。

  苯并芘、二恶英等难以处理的物质,瞬间分解,实现达标排放。(是垃圾焚烧尾气排放二恶英问题的理想解决方案)

  天燃气焚烧法因其工作机理及自身结构上的缺陷,在易燃易爆场所,或处理废气中含有可燃成分时需要考虑防爆问题。

  高温等离子焚烧技术是一个划时代的技术变革。

  青海泰丰先行锂能科技有限公司,依托青海盐湖资源优势,依托北大先行在锂离子电池及其关键材料方面雄厚的产业化经验和基础,联合北京大学进行产学研合作,从事新能源电池正极材料研发、生产和销售。建设我国具有自主知识产权的新型锂离子电池正极材料大规模研究和产业化基地。

  此次与永研环保就废气治理项目的合作是对永研环保在环保领域的充分信任,也为企业的废气污染、技术进步、提高效益、维护人民群众的身体健康作出了巨大的贡献。得克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院教授,锂电池的发明人之一,94岁的JohnGoodenough带领的工程师团队研制出了首个全固态电池。这种更安全、充电更快、使用寿命更长的充电电池将为智能手机、电动汽车和能源存储站提供新的选择。


  JohnGoodenough,锂电池的发明人之一,在他的电池材料实验室里来源:科克雷尔工程学院

  Goodenough,跟科克雷尔学院高级研究员MariaHelenaBraga共同实现了这项突破。他们研制的低成本全固态电池优点在于:不仅没有燃烧风险,而且使用寿命长,体积能量密度高,充放电速度快。这项研究成果发表在《能量和环境》期刊上。

  “成本、安全性、能量密度、充放电速率和使用寿命是决定电动汽车能否被公众接纳的重要因素。我们相信这项成果解决了今天电池面临的很多问题。”Goodenough说。

  研究人员的演示表明这种新电池的能量密度是当今锂电池的三倍。对电动汽车而言,电池的能量密度决定了它的行驶里程,电池的能量密度越高,每次充电后汽车就能跑得越远。这种新电池的配方还增加电池的充放电次数,进而延长了电池的使用寿命。另外,新电池的充电速度更快(几分钟之内,不再是以往的几个小时)。

  当今的锂电池用的是液体电解质将锂离子从阳极(电池的负极)传递到阴极(电池的正极)。如果电池充电过快,电池中会形成枝晶,也叫“金属晶须”,并穿透液体电解质形成短路,可能导致爆炸或火灾。摒弃液体电解质后,研究人员使用了一种玻璃电解质,后者允许研究人员用碱金属做电极,并且不会有枝晶的形成。

  在传统电池中,碱金属(锂、钠、钾)是不能用作电极的。但在全固态电池里,碱金属电极增加了阴极的能量密度,还延长了电池的使用寿命。研究人员在实验室中观察到这种电池在保持低槽电阻的情况下能充放电1200余次。

  另外,因为固态电池的电解质在零下20摄氏度下还能保持较高的电导率,使用这种电池的汽车在零度以下的环境中仍然可以正常运行。这种全固态电池在零下60摄氏度下也能工作。

  科克雷尔学院高级研究员Braga在葡萄牙波尔图大学时开始研制固态电解质电池。两年前,她开始跟Goodenough教授、奥斯汀德州大学研究员AndrewJ.Murchison合作进行这一课题。Braga还透露,正是Goodenough教授对固态玻璃电解质的组成和性质的理解让它得以应用到电池中,这项技术已被奥斯汀德州大学技术商业化办公室申请了专利保护。

  这种玻璃电解质允许研究人员将碱金属电镀到阳极和阴极上,不用担心枝晶的形成,同时也简化了电池制造过程。

  这种电池另一个优点是,制造材料不会影响环境。“玻璃电解质可以用钠替代锂,而钠广泛分布在海水中,很容易获得。”Braga说。

  Goodenough教授和Graga还在继续进行电池研究,并申请相关专利。下一步,他们希望与电池制造商合作,开发和测试为电动汽车和能源存储装置提供的新型电池。