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储能市场蓝海,钠离子电池正极材料获突破

作者:   时间:2022-07-29   浏览次数:133

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一、钠离子电池行业前景


目前,储能市场多种技术路线并存,不过电化学储能占比近年来快速攀升。锂电依旧是业内主流路线,但随着宁德时代、中科海钠等多家企业入局,钠离子电池也在快速崛起,成为储能市场中的焦点。

钠电池近年来研究逐渐走向成熟,由于钠离子储量为锂储量420倍,存量丰富、价格低廉,理论bom成本较锂电池可减低30%-40%,且钠电池安全性、高低温、快充性能更优异,因此在储能、两轮车等市场具备广阔应用空间。目前,锂资源的短缺限制了下游发展,市场开始重视元素丰度更高的钠电池。


二、正极材料普鲁士蓝制备技术

普鲁士蓝是目前研究比较广泛的一种钠离子电池正极材料,通常可采用溶液共沉淀法制备。将沉淀剂Na4Fe(CN)6(黄血盐钠)加入一定浓度的FeCl3和NiCl2混合溶液中,生成含有Fe、Ni阳离子的沉淀,经过滤、洗涤后,最后得到了掺杂了Ni的普鲁士蓝。



制备普鲁士蓝所用的沉淀剂Na4Fe(CN)6(黄血盐钠)也称“亚铁氰化钠”,从原料天然气到Na4Fe(CN)6的生产工艺原理为:

氢氰酸合成反应:CH4 + NH3 + 3/2O2 → HCN + 3H2O

氰化钠合成反应:HCN+NaOHNaCN+H2O

黄血盐钠合成反应:6NaCN + Fe+ 12H2O Na4Fe(CN)6·10H2O + 2NaOH+ 2H2

庚化工在氢氰酸及其衍生物工艺技术方面拥有国内外的设计经验和国内多套装置实践的经验,已与上市公司山东新和成控股有限公司合作了10万吨/年液体氰化钠项目开车运营成功,产品达到世界先进水平。




三、东庚成套工艺解决方案

东庚结合山东新和成生产需求及自身丰富的工程技术经验,提供10万吨/年液体氰化钠生产工艺包成套设备的设计,并副产硫酸铵和硫酸钠。整套工艺系统涉及上十套单元,系统成熟可靠、安全性高,全自动化控制。




  • 1、氢氰酸合成系统

HCN合成系统主要分为HCN合成和HCN脱氨两部分,脱氨工艺采用东庚专有DSV吸收反应器,脱氨效率高,硫铵采出控制水平佳,连续自动化采出;同时采出硫铵进行蒸发脱氰,脱氰指标及工艺达到国际先进脱氰工艺水平。脱氰硫铵液通氨中和,打入三效蒸发器进行蒸发浓缩,再结晶、离心、干燥、包装得到副产品硫酸铵。




  • 2、氰化钠合成系统

脱氨后的HCN和液碱直接进行吸收反应合成液体NaCN,同样采用东庚DSV反应器进行吸收反应。DSV反应器反应效率高,停留时间短,可有效减少因CO2气体产生的碳酸钠杂质和氰化钠水解产生的甲酸钠杂质。操作弹性大,下限可以在50%的负荷下稳定运行,副反应产生的碳酸钠杂质少,原料氢氧化钠消耗低。

此项目中,东庚提供的高效气液分离器、规整填料等在NaCN单元对于提高产品纯度起到了关键作用。



  • 3、黄血盐钠合成系统

对于黄血盐钠合成反应过程:

6NaCN + Fe+ 12H2O Na4Fe(CN)6·10H2O + 2NaOH+ 2H2

东庚提供相应的工艺技术解决方案及装置,工艺流程如下:



随着钠离子电池逐步走向产业化,全球近三十家企业开始布局钠离子电池,储能、电动车应用多点开花。黄血盐钠作为钠离子电池正极材料普鲁士蓝制备的关键原料,其产业布局也不再遥远。东庚在新能源储能材料领域不断深耕,在氰化物(腈类/普鲁士蓝/普鲁士白)、氟化物(LIFSI/氟醚)、硫化物、聚丙烯酸/丙烯腈、硅烷等领域拥有大量的反应与分离技术,同时不断进行技术迭代以应对市场的变化,满足我们的客户需求并创造价值。

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