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锂离子电池核心材料高纯晶体六氟磷酸锂关键技术开发及产业化
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM242
  • 关键词:
  • 成果简介:
    六氟磷酸锂是综合性能最好、用量最多的锂离子电池电解质,是典型的化工新材料。作为锂离子电池的核心材料之一,其质量指标决定了锂离子电池充放电性能、使用寿命和安全性,是锂离子电池行业技术发展水平的重要标志。锂离子电池广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车、储能、国防工业等领域。发展以锂离子电池为动力的新能源汽车是解决雾霾频发的重要手段,也是中国汽车工业实现“弯道超车”的必然选择。锂离子电池对六氟磷酸锂产品纯度、一致性要求极为苛刻。六氟磷酸锂易潮解,制备涉及低温、强腐蚀、无水无尘工况,要求原料超纯、工艺精准,技术壁垒很高,长期被日本三家企业封锁,市场垄断。多年来,国内相关科研机构做了大量研究,但始终未能突破,严重制约了锂离子电池及相关产业发展。该项目于2006年开始攻关,从原料纯化到反应工程、技术装备等均取得重大突破,率先实现了产业化,使中国成为全球第二个能够自主生产晶体六氟磷酸锂的国家。主要创新点如下:1.首次开发了工业氟化氢、工业碳酸锂提纯工艺。以预氧化、多级精馏、膜过滤集成技术提纯工业氟化氢;组合运用苛化、碳化、离子交换及重结晶方法提纯工业碳酸锂。解决了原料纯化关键技术难题,保证了高纯晶体六氟磷酸锂稳定生产。2.率先研制了专用耐腐蚀、高传热装备。将氟材料内衬技术引入到大型反应装置制造中,避免金属溶出导致产品不纯。解决了设备腐蚀和传热差难题,提升了装置的安全系数,确保系统长期稳定运行。3.首创了双釜循环切换、反应气气流搅拌的反应工程技术,在深入研究六氟磷酸锂制备化学反应基础上,巧妙利用化学平衡移动原理,创制了以反应气为传质推动力的双釜循环切换工艺。降低了原材料和能源消耗,主要原料利用率提高约30%,节约了投资,同时避免了机械搅拌长期运转密封装置磨损,导致强腐蚀物料泄漏、空气及水分渗入等系统污染问题。4.发明了超声诱导成核、梯度降温结晶工艺。利用超声诱导技术快速形成一次晶核,抑制二次成核;采用梯度降温,使晶核在接近可逆平衡状态下均匀生长,构晶离子能够顺利迁移至晶格结点,驱除了晶粒形成过程表面吸附或包藏的杂质。形成了规则、均匀、高纯的六氟磷酸锂晶粒,粒径基本在180-220μm之间,理化性能优于现行的国家标准和进口产品指标。项目授权专利29项,发表论文14篇,修订了《六氟磷酸锂产品分析方法》和《六氟磷酸娌》产品标准,完成了国家863计划1项。具备3200吨/年晶体六氟磷酸锂生产能力,产量和市场份额均居全球第一。经鉴定,工艺技术水平和产品指标达到国际领先。生产过程产生的废液用于高硅氟化钠的处理,废渣开发了含锂氟化铝新产品,拓展了产业链,实现了低值资源的高值利用。项目实施,掌握了晶体六氟磷酸锂制造关键技术,打破了国外技术封锁和市场垄断,为中国锂电池及相关产业做出了重大贡献,推动了中国新能源汽车产业发展。
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