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《面向锂电池产业的超高纯度碳酸亚乙烯酯制备关键技术研发与应用》公示材料

2019-05-11 17:20:05 苏州华一新能源科技有限公司 阅读

面向锂电池产业的超高纯度碳酸亚乙烯酯制备关键技术研发与应用》公示材料

一、项目名称面向锂电池产业的超高纯度碳酸亚乙烯酯制备关键技术研发与应用

二、奖项类别:应用类

三、完成人:管国锋,万辉,王振一,王小龙,丁靖,冯能杰

四、完成单位:南京工业大学, 苏州华一新能源科技有限公司

五、项目简介: 

随着全球气候恶化及化石能源的逐渐短缺,新能源成为研究热点。锂离子电池是新能源的一种,具有自放电率低、循环性能好等优良特性。在锂离子电池,电解液居于中心位置,直接影响电池的比容量工作温度范围循环效率及安全性能等。我国是全球第一大锂电池电解液生产国,约占全球产能的67%。碳酸亚乙烯酯是理想电解液成膜添加剂,能够抑制溶剂分子在碳负极表面发生还原和分解反应,需求量约为1.5万吨/年。随着碳酸亚乙烯酯纯度的增加,会使得SEI膜致密性增加,能够有效阻止电解液分解,从而大幅提高锂离子电池的能量储存密度和充放电效率。

目前碳酸亚乙烯酯生产主要采用的是氯代碳酸乙烯酯脱氯反应和多步精馏分离组合工艺,存在的主要问题有:(1)脱氯反应过程中碳酸亚乙烯酯收率只有59%,产品收率低,生产成本高。(2) 采用普通精馏工艺进行碳酸亚乙烯酯的提纯,产品纯度仅能达到99.95%,微量杂质的存在会降低SEI膜的致密性,影响电池能量储存密度和充放电效率。(3) 超高纯度碳酸亚乙烯酯贮存时与空气接触,易发生自聚反应,仅能稳定贮存1个月。

该项目超高纯碳酸亚乙烯酯为研究对象,深入进行了脱氯反应机理、反应动力学、反应器和分离设备的优化等方面研究,在江苏省科技成果转化项目资助下,开发了超高纯度碳酸亚乙烯酯工业化技术与装备,实现了锂离子电池用纯度为99.999%的超高纯碳酸亚乙烯酯的产业化制备。主要技术创新包括:(1) 针对氯代碳酸乙烯酯脱氯工艺存在的反应收率低问题,通过脱氯反应机理和反应动力学等研究,优化设计了脱氯反应器和反应工艺,实现碳酸亚乙烯酯收率的提升比现有工艺技术提高了60% (2) 针对多步精馏分离工艺存在的产品纯度低问题,通过研究不同工艺与分离性能的构效关系,构建了多过程能/质耦合的高效精馏-熔融结晶-吸附分离集成强化工艺,碳酸亚乙烯酯的纯度由99.95%提高到99.999%(3) 针对超高纯度碳酸亚乙烯酯在空气中易发生自聚,贮存周期短的问题,根据灌装和贮存要求,研制了高纯度碳酸亚乙烯酯长周期稳定贮存的关键工艺和装备,采用0.03-0.08MPa的高纯氩气保护,稳定贮存周期提高了6倍,达到180天。

该项目共获授权知识产权13项,其中授权发明专利11项。研究成果已在苏州华一新能源科技有限公司成功应用,建立了1000/年的超高纯度碳酸亚乙烯酯工业化装置,碳酸亚乙烯酯产品纯度99.999%,收率≥90%2累计生产纯度99.999%的碳酸亚乙烯酯2000经江苏省经济和信息化委员会组织的鉴定,整体技术水平达到了国际先进水平,突破了国外技术封锁。该项目的实施促进了新能源产业的技术升级,推动了我国锂离子电池电解液领域技术水平的进步,形成了较强的国际影响力,社会、经济效益显著。

六、主要成果目录:

序号

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

权利人

发明人

1

发明专利

一种高纯度磷脂酰胆碱的制备工艺

中国

ZL201410554603.6

2016.08.31

南京工业大学

管国锋, 万辉, 翟崇铭

2

发明专利

一种生产碳酸亚乙烯酯的方法

中国

ZL201611223640.4

2018.08.14

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙, 管国锋, 陆觉明, 万辉, 顾乃刚

3

发明专利

一种高纯度碳酸亚乙烯酯的制备方法

中国

ZL201611223688.5

2018.06.26

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙, 管国锋, 陆觉明, 万辉, 顾乃刚

4

发明专利

一种萃取分离丁二酸的方法

中国

ZL201510690002.2

2017.04.12

南京工业大学

管国锋, 冯波, 万辉, 王磊

5

发明专利

一种碳酸亚乙烯酯的制备方法

中国

ZL201710610079.3

2018.08.14

苏州华一新能源科技有限公司

周龙, 王小龙, 顾乃刚, 汪许诚, 陆觉明, 卢正

6

发明专利

一种碳酸亚乙烯酯的提纯方法

中国

ZL201510921009.0

2018.10.26

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙

7

发明专利

一种高压锂离子电池用电解液及锂离子电池

中国

ZL201510956600.X

2019.01.29

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙

8

发明专利

一种制备碳酸亚乙烯酯的方法

中国

ZL201110367395.5

2013.09.04

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙, 顾乃刚, 浦文娟

9

发明专利

一种催化燃烧用负载型复合氧化物催化剂的制备方法

中国

ZL201310420135.9

2015.07.08

南京工业大学

管国锋, 孙志传, 万辉, 王磊

10

发明专利

一种氟代碳酸亚乙酯的纯化方法

中国

ZL200910115732.4

2012.05.30

苏州华一新能源科技有限公司

王小龙

 

 



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