近期,華為技術(shù)有限公司、深圳新宙邦科技股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司等多家行業(yè)龍頭公布了添加己烷三腈的電解液、電池以及己烷三腈合成專利。己烷三腈作為高壓鋰電池功能性添加劑,正在受到越來越多的關(guān)注。
傳統(tǒng)的鋰電池電解液會(huì)在4.5伏電壓以上發(fā)生分解,嚴(yán)重影響鋰電池性能。而在高工作電壓下,鋰電池需要具有較寬電化學(xué)窗口、對(duì)鋰鹽溶解度高且低毒的新型有機(jī)溶劑,己烷三腈正是這種新型有機(jī)溶劑之一。
這是因?yàn)?,己烷三腈具有?dú)特的三腈結(jié)構(gòu),具有較寬的電化學(xué)窗口、高陽極穩(wěn)定性、低黏度,并且沸點(diǎn)高,在高溫及低溫性能等方面都具有更優(yōu)越的電化學(xué)性能,在提高電池的高電壓穩(wěn)定性方面具有明顯作用。而且,己烷三腈中的氰基官能團(tuán)能夠參與正極成膜,同時(shí)能夠捕捉電極材料中溶出的過渡金屬離子,避免其對(duì)電池的破壞,提升電池的高溫性能、安全性。此外,己烷三腈在高電壓下具有較好的穩(wěn)定性,可以去除電解液中的水分和氟化氫,改善電池的循環(huán)壽命、高溫性能。
實(shí)踐證明,己烷三腈在電動(dòng)汽車電池和儲(chǔ)能電池電解質(zhì)添加應(yīng)用后,在150次循環(huán)后電子轉(zhuǎn)移提升20%,放電容量增加25%,能夠改善電池壽命和整體性能,有效減少25%以上的有害氣體排放,具有較好的高溫儲(chǔ)存和循環(huán)性能,并保護(hù)鋰電池陰極免受降解。
但作為一種新型高壓鋰離子電池的電解質(zhì)添加劑,現(xiàn)有的己烷三腈生產(chǎn)方法存在各種短板,如原材料不易獲得、成本高、工藝流程長等問題。
新技術(shù)的出現(xiàn)有望改變這一現(xiàn)狀。己烷三腈是以己二腈為原料合成的,己二腈的國產(chǎn)化使得己烷三腈成本大幅下降。丁二烯氫氰化法、己二酸催化氨化法、丙烯腈電解二聚法等多種己二腈工藝的發(fā)展,則有望為合成己烷三腈或單體開辟短流程、低成本、高質(zhì)量的新技術(shù)路線。其中,丙烯腈電解二聚合成己二腈的同時(shí)會(huì)副產(chǎn)己烷三腈;己二酸催化氨化法合成己二腈過程中,嚴(yán)格控制1-氨基-2-氰基-1-環(huán)戊烯(ACCP)生成,而ACCP正是合成己烷三腈的關(guān)鍵中間體?;诖耍憾媛?lián)產(chǎn)己烷三腈的工藝路徑將成為可能,通過工藝、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)調(diào)整,可以把己二腈產(chǎn)量降到相對(duì)較低,己烷三腈或ACCP產(chǎn)生比例提高到最大,實(shí)現(xiàn)己二腈-己烷三腈多聯(lián)產(chǎn)。
目前來看,己二腈聯(lián)產(chǎn)己烷三腈生產(chǎn)規(guī)模可達(dá)2000至1萬噸。聯(lián)產(chǎn)方式降低了投資成本和建設(shè)成本,還可以延伸己二腈產(chǎn)業(yè)鏈條,甚至通過聯(lián)產(chǎn)己烷三腈,推動(dòng)己二腈產(chǎn)業(yè)重構(gòu)與升級(jí)。