己烷三腈:己二腈国产化进入电解液添加剂时代

  随着电动汽车、储能等对锂离子电池容量要求的不断提高,需要开发具有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现长久续航及储能。传统的碳酸酯电解液会在4.5V电压以上发生分解,电解液的持续分解会严重影响电池性能,而高工作电压下,需要开发具有较宽电化学窗口、对锂盐溶解度高且低毒的新型有机溶剂。

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锂离子电池工作原理图

  己烷三腈具有独特的三腈结构,具有较宽的电化学窗口、高阳极稳定性、低黏度,并且沸点高,在高温及低温性能等方面都具有更优越的电化学性能,提高电池的高电压稳定性具有明显的作用,减少了传统有机碳酸酯溶剂在高电压下的分解。

  己烷三腈中的氰基官能团能够参与正极成膜,同时能够捕捉电极材料中溶出的过渡金属离子,避免其对电池的破坏,提升电池的高温性能、安全性,还可以保护电池负极 SEI 膜。

  己烷三腈在高电压下具有较好的稳定性,可以去除电解液中的水分和氟化氢,改善电池的循环寿命、高温性能。

  己烷三腈在电动汽车电池和储能电池电解质添加应用后证明,在150 次循环后电子转移提升20%, 放电容量增加 25%,改善电池寿命和整体性能,有效减少25%以上的有害气体排放,具有较好的高温储存和循环性能,并保护目前和下一代锂离子电池阴极免受降解。

  作为一种新型高压锂离子电池的电解质添加剂,现有的己烷三腈生产方法存在各种短板,如:原材料不易获得、涉及高危反应剧毒试剂、“三废”多、流程长、方法复杂、成本高等。

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  己二腈的国产化,不仅以己二腈为原料合成己烷三腈成本大幅下降,而且丁二烯氢氰化法、己二酸催化氨化法、丙烯腈电解二聚法等多种路线的发展,为合成己烷三腈或单体开辟了短流程、低成本、高质量的新技术路线。

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  丙烯腈电解二聚合成己二腈的同时,产生副产己烷三腈,己二酸催化氨化法合成己二腈过程中,严格控制1-氨基-2-氰基-1-环戊烯(ACCP)生成,而ACCP正是合成己烷三腈的关键中间体。

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  如果反其道而行之,创造性的通过工艺、反应器结构调整,就可以把己二腈产量降到相对较低,己烷三腈或ACCP产生比例提高到最大,实现己二腈-己烷三腈多联产。

  添加剂决定了电解液的基本理化性能,有助于改善其性能指标,受全球电解液出货量增加带动,预计到2025年全球功能性添加剂市场增长率超过40%,其中1,3,6-己烷三腈作为高压锂离子电池使用的功能性添加剂,未来市场将保持稳定增长态势。

  己二腈联产己烷三腈,生产规模完全可以在2000-5000吨/年左右,规模不同于以己二腈为目标产物达到10万吨/年那样大型化,降低了建设规模、投资成本、建设成本。

  己二腈-己烷三腈多联产,延伸了己二腈产业链,在己二腈国产化后,己二腈将逐渐成为大宗产品,通过联产己烷三腈,将推动己二腈产业重构与升级。


首届己烷三腈技术与应用研讨会

  近年来,随着新能源汽车行业的蓬勃发展,续航里程对电池性能提出了更高的要求。电解液作为电池的关键组成部分,它的性质直接决定了电池的性能和寿命。己烷三腈是一种新兴的腈类添加剂,具有高沸点、分解温度高等优越的电化学性能,作为电解液添加剂使用,可使电池在高温高压下保持良好的循环寿命,并有效减少有机碳酸酯溶剂在高电压下的分解,这使其在电解液中应用越来越受到重视。此外,己烷三腈在聚氨酯、农药等领域中的应用效果也很显著。

  作为一种新兴产品,己烷三腈在生产过程中存在原材料不易获得、涉及剧毒试剂、流程长、成本高等瓶颈,限制了其产业化应用步伐。同时,随着己二腈国产化进程加快,以己二腈为主要原料合成己烷三腈的技术路线受到行业关注,己二腈多种路线的发展为合成己烷三腈或单体开辟了短流程、低成本、高质量的新赛道。例如,丙烯腈电解二聚合成己二腈的同时,副产己烷三腈;己二酸催化氨化法合成己二腈过程中有 1-氨基-2-氰基-1-环戊烯 (ACCP)副产物生成,而 ACCP 正是合成己烷三腈的关键中间体。通过工艺创新、反应器结构调整等方式,提高己烷三腈或 ACCP 的产率,从而实现己二腈-己烷三腈多联产。

  为进一步推动己烷三腈产业化步伐,研讨己二腈-己烷三腈在技术路线创新、新能源和新材料应用以及产业链协同方面的进展,《中国化工报》社有限公司定于2024年10月9~10日在山东青岛组织召开首届己烷三腈技术和应用研讨会,研讨会拟邀请相关专家、企业代表围绕如何聚智聚势加快己烷三腈开发与应用等展开交流讨论。

  一、组织机构

  主办单位:

  《中国化工报》社有限公司

  二、时间和地点

  时间:10月9-10日(9日报到)

  地点:山东青岛

  三、主要议题

  1.丙烯腈电解制己二腈联产己烷三腈

  2.己二酸氨化制己二腈联产ACCP

  3.己二酸酯化氨化制ACCP

  4.己二腈环化制ACCP

  5.己烷三腈添加剂在电解液中的应用

  6.1-氨基-2-氰基环戊烯下游开发

  7.己烷三腈-ACCP生产成本与市场价格分析

  8.己烷三腈在异氰酸酯-聚氨酯中应用

  9.己二腈、丙烯腈合成己烷三腈

  主题报告和技术持续征集……

  四、高层座谈

  高层市场座谈

  五、会议费用

  1、每人收取会务费3800元(含餐饮费、资料费、场地费等);

  2、9月25日之前报名且汇款,优惠至3600元∕人;

  汇款信息:

  单位名称:《中国化工报》社有限公司

  开 户 行:工行北京分行六铺炕支行

  账 号:0200022309004600937

  六、联系方式

  手机:18612838579(微信)

  电话:010- 82032600

  邮箱:526441836@qq.com

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