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化工原料常见问题

NMP在锂电池中起什么作用?怎样分辨NMP的质量?

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  BDO研究院报道,NMP是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂,具有沸点高、溶解力强、稳定性好、可生物降解、可回收利用等特点,在锂电池、高分子材料、电子、清洗剂、医药、农药、颜料等行业中被广泛应用,其中锂电池行业中NMP的应用规模最大。

  在制备锂电池时,NMP主要用作正极材料溶剂,锂电池简要结构和NMP在锂电池中应用场景如下所示:

  锂电池简要结构和 NMP 在锂电池中应用场景.png

  锂电池是通过锂离子在正极和负极之间来回嵌入、脱嵌,将化学能转化为电能的装置,主要由正极、负极、隔膜、电解液、电池外壳五个部分组成,其中正极是锂离子电池的核心部分,是决定电池性能的关键组分,对产品最终的能量密度、电压、使用寿命以及安全性等方面具有直接影响,也是锂电池中成本最高的部分,约占锂电池成本的40%以上。

  在制备电池正极时,需要进行浆料制备、涂布、烘干等关键环节,NMP因为自身溶解能力强、腐蚀性低、稳定性好等优点,是锂离子电池正极涂布的主流溶剂;同时因为NMP沸点较高易冷凝,在烘干后可以对含有NMP的废气进行冷凝回收,精馏提纯后再使用。NMP在各环节中的用途如下:

  a.浆料制备:NMP作为粘结剂(PVDF)的溶剂,将粘结剂、导电剂、正极活性物质等各种电极所需物质进行混合、溶解、搅拌、分散,形成均匀的浆料,浆料分散质量的好坏直接影响了锂离子电池的质量及性能。

  b.涂布:是制备浆料完成后的下一道工序,将稳定性好、粘度高、流动性好的浆料均匀地涂敷在正极金属箔片上,NMP作为浆料的液体载体,有非常好的润湿性和流动性,是主流的涂布溶剂。涂布环节对锂离子电池的容量、使用寿命、安全性具有重要的意义。

  c.烘干:涂布完成后,正极片在真空干燥机内进行烘烤干燥,烘烤温度为120±5摄氏度,去除电极浆料中的NMP,使浆料中粘合剂、导电剂、正极材料形成孔径均匀、分布均匀的多孔薄膜,覆盖在电极片上。

  因此,NMP作为溶剂参与锂电池生产的核心环节,其质量直接影响锂电池涂布质量。随着动力和储能电池快速扩张,引发锂电池行对NMP需求剧增,为NMP扩产带来空间。

  NMP作为锂离子电池正极材料常用的溶剂和新型导电剂碳纳米管必备的溶剂,用量较大根据研究报告数据显示,每GWh锂电池生产需要1700吨NMP。据了解,到2025年NMP需求量预计超200万吨,未来NMP市场发展前景广阔。


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