鈉離子電池行業(yè)前景

目前，儲能市場多種技術(shù)路線并存，不過電化學(xué)儲能占比近年來快速攀升。鋰電依舊是業(yè)內(nèi)主流路線，但隨著寧德時(shí)代、中科海鈉等多家企業(yè)入局，鈉離子電池也在快速崛起，成為儲能市場中的焦點(diǎn)。

鈉電池近年來研究逐漸走向成熟，由于鈉離子儲量為鋰儲量420倍，存量豐富、價(jià)格低廉，理論bom成本較鋰電池可減低30%-40%，且鈉電池安全性、高低溫、快充性能更優(yōu)異，因此在儲能、兩輪車等市場具備廣闊應(yīng)用空間。目前，鋰資源的短缺限制了下游發(fā)展，市場開始重視元素豐度更高的鈉電池。

正極材料普魯士藍(lán)制備技術(shù)

普魯士藍(lán)是目前研究比較廣泛的一種鈉離子電池正極材料，通常可采用溶液共沉淀法制備。將沉淀劑Na4Fe(CN)6（黃血鹽鈉）加入一定濃度的FeCl3和NiCl2混合溶液中，生成含有Fe、Ni陽離子的沉淀，經(jīng)過濾、洗滌后，最后得到了摻雜了Ni的普魯士藍(lán)。

普魯士藍(lán)及上游原材料合成鏈路

制備普魯士藍(lán)所用的沉淀劑Na4Fe(CN)6（黃血鹽鈉）也稱“亞鐵氰hua鈉”，從原料天然氣到Na4Fe(CN)6的生產(chǎn)工藝原理為：

氫qing酸合成反應(yīng)：CH4 + NH3 + 3/2O2 → HCN + 3H2O

氰hua鈉合成反應(yīng)：HCN+NaOH→NaCN+H2O

黃血鹽鈉合成反應(yīng)：6NaCN + Fe+ 12H2O → Na4Fe(CN)6·10H2O + 2NaOH+ 2H2

東庚化工在氫qing酸及其衍生物工藝技術(shù)方面擁有國內(nèi)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)多套裝置實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，已與上市公司山東新和成控股有限公司合作了10萬噸/年液體氰hua鈉項(xiàng)目，開車運(yùn)營成功，產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)秀水平。

從天然氣到液體NaCN的反應(yīng)過程

東庚成套工藝解決方案

東庚結(jié)合山東新和成生產(chǎn)需求及自身豐富的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提供10萬噸/年液體氰hua鈉生產(chǎn)工藝包、成套設(shè)備的設(shè)計(jì)，并副產(chǎn)硫酸銨和硫酸鈉。整套工藝系統(tǒng)涉及上十套單元，系統(tǒng)成熟可靠、安全性高，全自動化控制。

氰hua鈉合成系統(tǒng)

• 氫qing酸合成系統(tǒng)

HCN合成系統(tǒng)主要分為HCN合成和HCN脫氨兩部分，脫氨工藝采用東庚專有DSV吸收反應(yīng)器，脫氨效率高，硫銨采出控制水平佳，連續(xù)自動化采出；同時(shí)采出硫銨進(jìn)行蒸發(fā)脫氰，脫氰指標(biāo)及工藝達(dá)到國際優(yōu)秀脫氰工藝水平。脫氰硫銨液通氨中和，打入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，再結(jié)晶、離心、干燥、包裝得到副產(chǎn)品硫酸銨。

接進(jìn)行吸收反應(yīng)合成液體NaCN，同樣采用東庚DSV反應(yīng)器進(jìn)行吸收反應(yīng)。DSV反應(yīng)器反應(yīng)效率高，停留時(shí)間短，可有效減少因CO2氣體產(chǎn)生的碳酸鈉雜質(zhì)和氰hua鈉水解產(chǎn)生的甲酸鈉雜質(zhì)。操作彈性大，下限可以在50%的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，副反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鈉雜質(zhì)少，原料氫氧化鈉消耗低。

東庚DSV吸收反應(yīng)器

東庚DSV吸收反應(yīng)器內(nèi)剖圖

• 氰hua鈉合成系統(tǒng)

脫氨后的HCN和液堿直接進(jìn)行吸收反應(yīng)合成液體NaCN，同樣采用東庚DSV反應(yīng)器進(jìn)行吸收反應(yīng)。DSV反應(yīng)器反應(yīng)效率高，停留時(shí)間短，可有效減少因CO2氣體產(chǎn)生的碳酸鈉雜質(zhì)和氰hua鈉水解產(chǎn)生的甲酸鈉雜質(zhì)。操作彈性大，下限可以在50%的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，副反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鈉雜質(zhì)少，原料氫氧化鈉消耗低。

項(xiàng)目中，東庚提供的高效氣液分離器、規(guī)整填料等在NaCN單元對于提高產(chǎn)品純度起到了關(guān)鍵作用。

規(guī)整填料與氣液分離器

• 黃血鹽鈉合成系統(tǒng)

對于黃血鹽鈉合成反應(yīng)過程：

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

東庚提供相應(yīng)的工藝技術(shù)解決方案及裝置，工藝流程如下：

東庚-黃血鹽鈉合成工藝設(shè)計(jì)

隨著鈉離子電池逐步走向產(chǎn)業(yè)化，近三十家企業(yè)開始布局鈉離子電池，儲能、電動車應(yīng)用多點(diǎn)開花。黃血鹽鈉作為鈉離子電池正極材料普魯士藍(lán)制備的關(guān)鍵原料，其產(chǎn)業(yè)布局也不再遙遠(yuǎn)。東庚在新能源儲能材料領(lǐng)域不斷深耕，在氰hua物(腈類/普魯士藍(lán)/普魯士白)、氟化物(LIFSI/氟醚)、硫化物、聚丙烯酸/丙烯腈、硅烷等領(lǐng)域擁有大量的反應(yīng)與分離技術(shù)，同時(shí)不斷進(jìn)行技術(shù)迭代以應(yīng)對市場的變化，滿足我們的客戶需求并創(chuàng)造價(jià)值。