循环式低露点NMP回收系统的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池
技术领域：
，尤其是在锂离子电池生产涂布工艺中采用的一种循环式低露点NMP回收系统。
背景技术：
：在锂离子电池生产过程中，NMP(N-甲基吡咯烷酮)常常被用作正极合浆时的溶剂，在随后的涂布工序中，NMP需要被烘烤去除。NMP回收是锂离子电池企业必须解决的问题。现行的NMP回收系统，大多是采取“换热+冷凝+冷水喷淋吸收”的技术方案：工艺气体(从涂布烘箱出来的热出风，其中含有大量的NMP蒸汽)首先与进风、回风进行换热，以充分利用余热；对换热降温后的工艺气体再进行冷凝，以实现大部分NMP回收；冷凝后的工艺气体再进入喷淋塔进行冷水喷淋，最终实现NMP几乎完全回收。这种NMP回收系统可满足之前的涂布技术要求。随着市场对锂离子电池能量密度的期望越来越高，正极活性材料使用高比容量材料正在成为一种趋势，高比容量正极活性材料的使用越来越广泛。但这些高比容量正极活性材料通常呈碱性、易吸水，吸水后正极活性材料部分失去电化学活性，导致电池性能劣化。当生产使用高比容量正极活性材料的锂离子电池时，需要严格控制水分。现行的NMP回收系统大多从室外进风，其进风中水含量不可控；又由于使用冷水喷淋，其回风中不可避免的含有大量水分。在此背景下，有必要开发新的NMP回收系统，以满足高镍材料涂布时对水分的严格要求。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本实用新型提供一种循环式低露点NMP回收系统，通过采用水分含量较小的低露点干燥空气作为工艺气体，实现NMP的高效回收，满足高比容量正极活性材料对水分的严苛要求。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于锂离子电池生产涂布工艺中在回收NMP的同时降低工艺气体的露点，包括换热机构、回收塔、溶剂储罐以及溶液储罐，所述的换热机构管路连通涂布工艺所用的涂布烘箱，溶剂储罐向回收塔内加入可兼具吸收NMP和H2O特性的溶剂，回收塔管路连接有用于冷却回收塔内溶剂溶液的冷却机构，回收塔将换热机构传送来的工艺气体通过溶剂吸收降温处理后作为回风经换热机构返回涂布烘箱，回收塔底部与溶液储罐连通。所述的换热机构和回收塔上均设置有对应的气流入口和气流出口，换热机构与涂布烘箱之间的气流管道上设有实现工艺气体在换热机构、回收塔和涂布烘箱之间循环流动的风机。所述的工艺气体来源于与涂布烘箱两端狭缝相互开放的车间，优选地，所述的溶剂为85％wt的NMP水混合液。所述的回收塔和冷却机构之间设有实现溶剂溶液在回收塔与冷却机构之间循环流动的压力泵。所述的回收塔内设有控制溶剂储罐向回收塔补充溶剂的NMP浓度检测计、控制回收塔向溶液储罐排放溶液的液位感应器，回收塔与溶剂储罐之间的管路上设有由NMP浓度检测计信号反馈控制启闭的溶剂补入阀门，回收塔与溶液储罐之间的管路上设有由液位感应器信号反馈控制启闭的溶液排出阀门。本实用新型的有益效果是：本实用新型采用兼具吸收NMP和吸收H2O特性的液体作为溶剂，通过工艺气体在涂布烘箱、换热机构、回收塔中反复循环流动使得水分不断被吸收，工艺气体的露点不断降低，从而实现在回收NMP的同时降低工艺气体的露点的目的，满足碱性正极活性材料涂布时对低露点工艺气体的需求。附图说明下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型的流程结构示意图。图2是涂布烘箱回风口处露点随时间变化趋势图。图中：1.换热机构，2.回收塔，3.冷却机构，4.溶剂，5.溶剂储罐，6.溶液储罐，7-1.溶剂补入阀门，7-2.溶液排出阀门8.压力泵，9.风机，10.NMP浓度检测仪，11.液位感应器12.涂布烘箱具体实施方式现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。如图1所示的一种循环式低露点NMP回收系统，用于锂离子电池生产涂布工艺中在回收NMP的同时降低工艺气体的露点。该回收系统包括换热机构1、回收塔2、冷却机构3、溶剂4、存放溶剂4的溶剂储罐5、溶液储罐6、压力泵8、风机9以及必要的管道及附件等。工艺气体首先进入换热机构1，与回风进行热交换，换热降温后的工艺气体再从侧下方进入回收塔2，溶剂4从回收塔2顶部喷淋，工艺气体中的NMP和H2O被溶剂4喷淋吸收，经过NMP回收后的工艺气体从回收塔2顶部的气流出口排出，作为回风重新进入换热机构1，然后再进入涂布烘箱12；溶剂4吸收了NMP和H2O后产生的溶液间歇排入溶液储罐6；排液后，根据回收塔2中的液位情况从溶剂储罐5通过溶剂补充阀门7.1控制补充溶剂4。在换热机构1和回收塔2上均设置气流入口和气流出口，风机9设在换热机构1与涂布烘箱12之间的气流管道上，实现工艺气体能在涂布烘箱12、换热机构1和回收塔2之间的循环流动。在回收塔2和冷却机构3上分别设置溶液循环入口和溶液循环出口，压力泵8设在回收塔2和冷却机构3之间的液体管路上，使得溶剂4吸收NMP和H2O后形成的溶液在回收塔2和冷却机构3中实现循环流动。所述的回收塔2内设有控制溶剂储罐5向回收塔2补充溶剂4的NMP浓度检测计10、控制回收塔2向溶液储罐6排放溶液的液位感应器11，回收塔2与溶剂储罐5之间的管路上设有由NMP浓度检测计10信号反馈控制启闭的溶剂补入阀门7-1，回收塔2与溶液储罐6之间的管路上设有由液位感应器11信号反馈控制启闭的溶液排出阀门7-2，实现溶剂4从溶剂补入阀门7-1间歇补入回收塔2，溶液从溶液排出阀门7-2间歇排出回收塔2。所述的回收塔2为高12m的圆柱形填料塔，内部直径1400mm，溶液循环出口的上沿距离回收塔2底部200mm，回收塔2的气流入口的下沿距离回收塔2底部1000mm。当回收塔2内混合溶液中NMP浓度升高至某一值时，溶液排出阀门7-2打开，溶液排出；当液位降低至液位下限(300mm)时，溶液排出阀门7-2关闭，随即溶剂补入阀门7-1打开，定量向回收塔2内补入溶剂4。本实施例中，混合溶液中NMP浓度上限值设置为97％，溶剂4的定量补入量设置为77.9L。当液位感应器11检测到回收塔2内部液位小于等于液位下限时，溶剂补入阀门7-1打开，溶剂4补入；当回收塔2内部液位大于液位下限时，溶剂补入阀门7-1关闭，停止溶剂4补入；当液位感应器11检测到回收塔2内部液位上升至液位上限时，溶液排出阀门7-2打开，溶液排出至溶液储罐6；当回收塔2内部液位降低至液位下限时，溶液排出阀门7-2关闭；溶剂补入阀门7-1与溶液排出阀门7-2设置为不能同时开启。本实施例中，回收塔2内的液位下限设置为300mm，液位上限设置为800mm。溶剂4采用NMP初始浓度为85％wt的NMP水混合液，NMP与H2O可无限比互溶，因此溶剂4同时具备吸收NMP和H2O的功能。工艺气体最初来源于与涂布烘箱12两端狭缝相连通的涂布机头车间和涂布机尾车间，通过控制涂布机头车间和涂布机尾车间的湿度，使最初进入涂布烘箱12的工艺气流中水含量可控。并且根据实际需要，可以通过调节涂布车间的湿度，以调节涂布烘箱12中工艺气流的水含量。采用本实施方式的低露点NMP回收系统进行涂布实验，实验条件如下：(1)涂布机头车间和涂布机尾车间的温度均设置为25℃、露点均设置为-30℃；(2)换热机构1、回收塔2、冷却机构3、溶液储罐6、溶剂储罐5放置在室外，室外环境温度平均为30℃、相对湿度平均为70％RH。(3)涂布使用的浆料是正极三元(NCM)浆料，固含量为65％，单面涂布量为170g/m2、涂布宽度为396mm、涂布速度为10m/min，连续涂布120h。涂布实验结果如下：(1)涂布实验前后回收塔、溶液储罐、溶剂储罐液位变化：回收塔2液位(mm)溶液储罐6液位(mm)溶剂储罐5液位(mm)实验前3000932实验后491838808回收塔2、溶液储罐6、溶剂储罐5均为空心的圆柱体，其中回收塔2的内径为1400mm，溶液储罐6内径为2000mm，溶剂储罐5内径为2000mm。计算可知，NMP总回收量约为2607.4kg(＝1028*3.14*0.7*0.7*(491-300)/1000+1028*3.14*1*1*(838-0)/1000-1028*3.14*1*1*(932-808)/1000)；涂布120h理论应回收的NMP总量为2609.9kg(＝0.396m*10m/min*60min/h*120h*170g/m2/65％*35％/1000)。因此，本NMP回收系统能有效的回收NMP，其回收效率高达99.9％。(2)在涂布烘箱12的回风口处设置在线露点仪，根据记录，回风口处的露点随时间变化趋势如图2所示。(3)根据控制系统记录，回收塔2内排液、补液、NMP浓度信息记录如下：1)运行0h，液位高300mm，溶液中NMP浓度为85％；2)运行至36h又24分钟又0秒，液位达到800mm，溶液中NMP浓度为94.38％，溶液排出阀门7-2打开；3)运行至37小时又10分钟又12秒，液位降低至300mm，溶液中NMP浓度为94.56％，溶液排出阀门7-2关闭；4)运行至54小时又50分钟又13秒，液位升高至543mm，NMP浓度97.0％，溶液排出阀门7-2打开；5)运行至55小时又13分钟又36秒，液位降低至300mm，NMP浓度97.1％，溶液排出阀门7-2关闭，溶剂补入阀门7-1打开；6)运行至55小时又17分钟又17秒，液位351mm，NMP浓度95.36％，溶剂补入阀门7-1关闭；7)运行至69小时又12分钟又11秒，液位542mm，NMP浓度97.0％，溶液排出阀门7-2打开；8)运行至69小时又30分钟又49秒，液位降低至300mm，NMP浓度97.08％，溶液排出阀门7-2关闭，溶剂补入阀门7-1打开；9)运行至69小时又35分钟又30秒，液位351mm，NMP浓度95.36％，溶剂补入阀门7-1关闭；10)运行至83小时又29分钟又24秒，液位542mm，NMP浓度97.0％，溶液排出阀门7-2打开；11)运行至83小时又34分钟又5秒，液位降低至300mm，NMP浓度97.08％，溶液排出阀门7-2关闭，溶剂补入阀门7-1打开；12)运行至84小时又29分钟又59秒，液位升高至351mm，NMP浓度95.36％，溶剂补入阀门7-1关闭；13)运行至97小时又34分钟又40秒，液位542mm，NMP浓度97.0％，溶液排出阀门7-2打开；14)运行至98小时又29分钟又34秒，液位降低至300mm，NMP浓度97.08％，溶液排出阀门7-2关闭，溶剂补入阀门7-1打开；15)运行至98小时又33分钟又18秒，液位升高至351mm，NMP浓度95.36％，溶剂补入阀门7-1关闭；16)运行至112小时又18分钟又0秒，液位542mm，NMP浓度97.0％，溶液排出阀门7-2打开；17)运行至112小时又40分钟又19秒，液位降低至300mm，NMP浓度97.08％，溶液排出阀门7-2关闭，溶剂补入阀门7-1打开；18)运行至112小时又45分钟又0秒，液位升高至351mm，NMP浓度95.36％，溶剂补入阀门7-1关闭；从记录信息可知，NMP浓度检测仪10和液位感应器11测得的信号可以有效控制溶剂补入阀门7-1和溶液排出阀门7-2的开启和关闭，NMP回收系统运行正常。通过上述实施方式可以看出，本实用新型所述的循环式低露点NMP回收系统可以有效回收涂布烘箱工艺气体中的NMP和H2O，并且能够实现工艺气流中水含量很低，即工艺气流是低露点的干燥空气。以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。当前第1页1 2 3