Älykäs kemiallinen laitteisto tehostaa uusiutuvan energian alaa: Shanghai YHChem Technologyn innovatiivinen sovellus litiumionibatterioiden materiaalien valmistuksessa

Johdanto

 

Koska maailmanlaajuinen uusiutuvan energian ajoneuvojen teollisuus on kehittynyt nopeasti, litiumioniakkujen keskeisenä energiavarastoteknologiana niiden teollisuuden ketjun teknologian päivittäminen ja kapasiteetin laajentaminen ovat nousseet teollisuuden keskiöön. Koska elektrolyytin ja katodimateriaalien kaltaiset avainmateriaalit ovat litiumakkuja ydinkomponentteina, niiden valmistusprosessit vaikuttavat suoraan akun suorituskykyyn, turvallisuuteen ja kustannuksiin. Shanghai YHCHEM  Intelligent Technology Co., LTD., joka on ammattilaissuunnittelija kemialliseen erottamiseen ja puhdistukseen tarkoitettuja laitteita, toimii merkittävässä osassa uusiutuvien energiamateriaalien valmistuksessa edistyneiden ydinlaitteidensa, kuten molekyylierotuksen ja reaktoripullojen, avulla.

 

Yritystausta ja tekninen osaaminen

 

Shanghai YHCHEM  Intelligent Technology perustettiin vuonna 2009. Se on listattu yhtiö Shanghain pörssin STAR-markkinalla, kansallinen korkean teknologian yritys sekä erikoistunut, kehittynyt, erilainen ja innovatiivinen yritys. Yritys on omistautunut tarjoamaan maailmanlaajuisille asiakkaille kattavia ratkaisuja ja laitteita reaktioon, konsentraatioon, erotteluun, puhdistukseen ja lämpötilan säätöön. Yrityksen kymmeniätuhansia laitejärjestelmiä palvelevat yli tuhatta tunnettua yritystä yli sadassa maassa ja alueella ympäri maailmaa. Uusiutuvien energiamateriaalien alalla YHCHEM  Technology, jolla on syvät osaamiset kemiallisessa erotusteknologiassa, on tarjonnut keskeistä prosessilaitteistotukea litiumionibatteriaineiden valmistukseen.

 

Ydintekniikoiden soveltaminen uusiutuvan energian alalla

 

Molekyylierotuksen tekniikan käyttö elektrolyytin liuottimien puhdistuksessa

Tekninen tausta

 

Litiumioniakkujen elektrolyytin muodostavat pääasiassa litiumsuolat, liuottimet ja lisäaineet. Liuottimet muodostavat 70–80 % elektrolyytin painosta ja niitä ovat etenkin karbonaattiyhdisteet kuten etyleenikarbonaatti (EC), propyleenikarbonaatti (PC), dimetyylikarbonaatti (DMC), metyylieetyylipropionaatti (EMC) ja dietyylikarbonaatti (DEC). Näiden liuottimien puhdaste vaikuttaa suoraan akun kestoon, turvallisuuteen ja sähkökemialliseen suorituskykyyn.

 

YHCHEM  Teknologiaratkaisut

 

Teknologian lyhyen polun molekyylierotusjärjestelmä YHCHEM  On osoittanut merkittäviä etuja elektrolyytin liuottimien puhdistuksessa

 

Prosessin ominaisuudet

 

• Alhainen käyttölämpötila: Molekyylierotus toimii tyhjiössä, ja sen käyttölämpötila on 50–100 ℃  alempi kuin ilmakehäpaineessa toimivassa tislausjärjestelmässä, mikä estää tehokkaasti lämpöherkkien karbonaattiyhdisteiden hajoamisen

 

• Korkean puhtauden erottaminen: Se pystyy tehokkaasti erottamaan matalan kiehumispisteen ja korkean kiehumispisteen epäpuhtaudet liuottimesta, jolloin tuotteen puhtaus saavutetaan yli 99,9 %

 

• Lyhyt oleskeluaika: Nestelevy-höyrystysteknologia mahdollistaa materiaalin viipymisen korkeassa lämpötilassa erittäin lyhyen ajan, mikä vähentää sivureaktioiden esiintymistä

 

Käytännön sovellustapaukset Tunnettu elektrolyyttivalmistaja on ottanut käyttöön YMD-10S:n lyhyen polun molekyylierottimen YHCHEM  Tekniikka dimetyyliekabonaatin (DMC) jalostukseen. Järjestelmän käsittelykapasiteetti on 80 kg/h, jolloin DMC:n puhtaus nousee 98,5 %:sta 99,95 %:iin ja kosteuspitoisuus laskee alle 10 ppm:iin, parantaen huomattavasti elektrolyytin elektrokemiallista suorituskykyä.

 

Jatkuvavirtausmikroreaktorien käyttö litiumsuolan synteesissä

 

Tekninen tausta

 

Lithiumheksafluorifosfaatti (LiPF ₆) on tärkein litiumsuola elektrolyytissä. Sen synteesiin liittyy vetyfluoridin ja difosforipentoksidin reaktio. Prosessin aikana reaktio-olosuhteita on hallittava tiukasti sivureaktioiden estämiseksi.

 

YHCHEM  Teknologiaratkaisut

 

Jatkuvan virtauksen mikroreaktorijärjestelmä YHCHEM  Technology tarjoaa tarkemman ja turvallisemman prosessireitin litiumsuolan synteesiin

 

Tekniset edut

 

• Nopea sekoittuminen: Laminaarinen sekoittuminen mikrokanaaleissa varmistaa nopean ja yhtenäisen reagenssien kontaktin

 

• Tarkka säätö: Reaktiolämpötilan, asettumisajan ja materiaalisuhteen reaaliaikainen säätö

 

•  Turvallinen tuotanto: Pienet reaktoritilavuudet vähentävät vaarallisten aineiden varastointia

 

• Jatkuva tuotanto on parantanut tuotantotehokkuutta ja tuotelaadun johdonmukaisuutta

 

Pyörivän haihdutusteknologian käyttö orgaanisten liuottimien kierrätyksessä

 

Tekninen tausta

 

Uusiutuvien materiaalien valmistusprosessissa syntyy suuria määriä orgaanisia liuottimia sisältävää jätteenestettä, mukaan lukien elektrolyytin tuotannon sivutuotteet, katodimateriaalien synteesiprosessin emakonsentraatit sekä orgaanisten komponenttien erottaminen akkujen purkamis- ja kierrätysprosessissa. Näiden liuottimien kierrättäminen ja hyödyntäminen voi vähentää tuotantokustannuksia ja minimitoida ympäristösaasteita, mikä on linjassa vihreän valmistuksen ja kiertotalouden kehityskäsitteiden kanssa.

 

YHCHEM  Teknologiaratkaisut

 

YHCHEM  Teknologian suurikokoisen roottievaporointijärjestelmän avulla uusiutuvien energiamateriaalien yritykset saavat tehokkaat liuotinvähennysratkaisut

 

Laitteiden ominaisuudet

• Suuritehoisuus: Yhden laitteen käsittelykapasiteetti voi saavuttaa 50–200 litraa, täyttäen teollisen tuotannon vaatimukset

 

• Tehokas kondensaatio: Monivaiheinen kondensaatiojärjestelmä, jossa liuottimen talteenottoprosentti ylittää 95 %

 

• Automaatio-ohjaus: Integroitu automaattinen ohjelma lämpötilan, paineen ja pyörimisnopeuden säätöön, helppokäyttöinen

 

• Räjähdyssuojasuunnittelu: Täyttää orgaanisten liuottimien käsittelyyn liittyvät turvallisuusvaatimukset, räjähdyssuojaluokka ExdIIBT4

 

• Materiaalin valinta: Valitaan sopiva materiaali liuottimen ominaisuuksien mukaan, kuten 316L -ruostumaton teräs, PTFE-pinnoite jne.

 

Prosessin edut

 

• Lämpötilaolosuhteet: Alhainen lämpötila ja alipaine suojataan lämpöherkkiä aineita

 

• Korkea talteenottoprosentti: Monivaiheinen kondensaatio- ja tyhjiöjärjestelmä varmistaa korkean talteenottotehokkuuden

 

• Eräkäsittely: Soveltuu katkonaiseen tuotantotilaan

 

• Joustava käyttö: Käsittelee erilaisia orgaanisten liuottimien seoksia

 

Sovelluskentät

• Liitteiden valmistusprosessissa tapahtuva DMC-, EMC- ja DEC-liuottimien talteenotto

 

• N-metyyli-pyrrolidoniin (NMP) liittyvän liuottimen kierrätys katodimateriaalien valmistuksen aikana

 

• Orgaanisten elektrolyyttien erottaminen ja uudelleenottaminen akkujen kierrätysprosessissa

 

• Arvokkaiden liuottimien talteenotto laboratorion jätteistä

 

Ohutkalvohäyrtytysteknologian soveltaminen jätteiden käsittelyssä

 

Tekninen tausta

 

Uusiutuvien energiamateriaalien tuotannossa syntyvien korkean viskositeetin, korkean kiehumispisteen ja lämpöherkkien jätteiden käsittely on tekninen haaste. Näissä jätteissä on usein arvokkaita komponentteja, mutta perinteiset käsittelymenetelmät ovat tehottomia tai aiheuttavat hyödyllisten komponenttien hajoamista ja vahingoittumista.

 

YHCHEM  Teknologiaratkaisut

 

Ohutkalvohäyrtytin teknologiasta YHCHEM  Tarjoaa tehokkaan ratkaisun erittäin vaativien jätteiden käsittelyyn

 

Prosessin edut

• Vahva sopeutuvuus: Se pystyy käsittämään korkean viskositeetin (jopa 50 000 cP), lämpöherkkien ja helposti kertyvien materiaalien

 

• Lämmönsiirtotehokkuus on korkea: Ohutkalvohäyrtytyksen lämmönsiirtokerroin on 3–10-kertainen perinteisiin haihduttimeen verrattuna

 

• Asuintaika on lyhyt: Materiaalin asuintaika lämmityspinnalla on vain muutama sekunti kymmeniin sekunteihin, mikä vähentää huomattavasti termistä hajoamista

 

• Joustava käyttö: Laitetta voidaan käyttää korkean tyhjiön olosuhteissa, mikä alentaa entisestään höyrystymislämpötilaa

 

• Jatkuva käyttö: Tukee jatkuvaa syöttöä ja poistoa, sopii laajakaaluisen teollisen tuotannon tarpeisiin

 

Laitetyyppi

• Rapautuslevytyyppinen ohutkalvohaihdutin: Sopii keskiviskoottisille materiaaleille

 

• Sentrifugio-ohutkalvo-haihdutin: Sopii korkean viskositeetin ja helposti kalkisoituvien materiaalien käsittelyyn

 

• Tyhjiöpohjainen laskevalla kalvolla toimiva ohutkalvo-haihdutin: Sopii lämpöherkille materiaaleille

 

Sovellusskenaariot

• Polymeerielektrolyytin jätteen käsittely ja kierrätys

 

• Höyrystysliuoksen orgaanisten komponenttien talteenotto

 

• Korkean kiehumispisteen lisäaineiden konsentrointi ja puhdistus

 

• Metallisuoloja sisältävän jäteveden käsittely

 

• Prosessin optimointi ja teknologinen innovaatio

 

Älykäs ohjausjärjestelmä

 

YHCHEM  Teknologia on integroinut laitteistoon edistyneen DCS-järjestelmän (Distributed Control System), saavuttaen seuraavat toiminnot:

 

• Reaaliaikainen valvonta: Kerää reaaliaikaisesti keskeisiä parametreja, kuten lämpötilaa, painetta, virtausnopeutta ja nestetasoa

 

• Automaattinen säätö: Säätää automaattisesti reaktio-olosuhteita prosessivaatimusten mukaan

 

• Tietojen tallennus: Täydelliset tuotantotietojen tallennukset helpottavat laadun jäljitettävyyttä

 

• Etävalvonta: Tukee etädiagnostiikkaa ja teknistä tukea

 

Vihreä ja ympäristöystävällinen suunnittelu

 

Uusiutuvien energiamateriaalien valmistuksessa YHCHEM  Teknologia pitää ympäristönsuojelua ja kestävää kehitystä erittäin tärkeänä

 

• Liuenneen palautus: Mukana tuleva liuospalautusjärjestelmä saavuttaa yli 95 %:n palautusasteen

 

• Jätteiden käsittely: Integroitu kaasunpuhdistuslaitteisto, joka takaa päästömääräysten noudattamisen

 

• Energiankulutuksen optimointi: Prosessioptimoinnin ja laitteiston parantamisen kautta tuoteyksikköä kohti kulutettava energia vähenee 20–30 %

 

Teknologian kehityksen suunnat ja näkymät

 

Kiinteän olomuodon akkujen materiaalien valmistus

 

Kiinteän olomuodon akkuteknologian kehittyessä sulfaatteihin ja oksideihin perustuvien kiinteiden elektrolyyttimateriaalien valmistukselle on asetettu uusia vaatimuksia laitteistoille. YHCHEM  Teknologia kehittää erityisesti kiinteiden elektrolyyttimateriaalien valmistukseen tarkoitettuja laitteita, mukaan lukien:

 

• Erittäin korkea tyhjiö -molekyylitislatusjärjestelmä

 

• Inerttikaasukehän korkealämpötilareaktori

 

• Tarkkuushiomaja dispersiovarusteet

 

2. Kierrätys ja uudelleenkäyttö

 

Käytettyjen litiumakkujen kierrätys ja käsittely on tärkeä osa uusiutuvan energian alan kestävää kehitystä. YHCHEM  Teknologian tekniset varat akkumateriaalien kierrätyksessä sisältävät:

 

• Orgaanisen liuottimen talteenotto- ja puhdistusjärjestelmä

 

• Metallisuolan erottelu- ja puhdistuslaitteisto

 

• Jätteiden vaarattomaksi käsittelylaitteisto

 

Digitaalinen ja älykäs uudistaminen

 

Yhdistämällä Industry 4.0 - ja tekoälytekniikat YHCHEM  Teknologia edistää laitteistonsa älykästä uudistamista

 

• Youdaoplaceholder0 Prosessin optimointialgoritmi koneoppimisen perusteella

 

• Ennakointihuoltosysteemi

 

• Koko prosessin digitaalinen hallintaympäristö

 

Lopussa

 

Shanghai YHCHEM  Intelligent Technology on hyödyntänyt menestyskäytännössä kemiallisen erottelun ja puhdistuksen alalla omaa teknologista osaamistaan yhdistäen perinteistä kemiallista laitteistoa uusien energiamateriaalien valmistustarpeisiin tarjoten ratkaisevaa teknistä laitteistotukea litiumioniakkujen teollisuuden ketjuun. Ydinlaitteiden, kuten molekyylierotuksen, reaktorien ja jatkuvavirtausreaktorien innovatiivisella käytöllä on paitsi parannettu uusien energiamateriaalien tuotelaatua ja tuotantotehokkuutta, myös edistetty koko alan kehittymistä vihreämpään, älykkäämpään ja tehokkaampaan suuntaan.

 

Uusien energiamateriaalien alan jatkuvan nopean kehityksen ja teknologian tasaisen edistyksen myötä YHCHEM  Teknologia jatkaa teknologisen innovoinnin ja markkina-alan laajentamisen syventämistä uusien energiamateriaalien valmistuksen alalla, tarjoamalla lisää teknisiä ratkaisuja ja laitteistotukea maailmanlaajuisen uusiutuvan energian alan korkealaatuiseen kehitykseen.