N-메틸피프로닐(NMP)은 고극성 비이다양성자 전달용매, 외관은 무색 투명 또는 미황색 기름 모양의 액체로 아민 냄새가 약간 나 피부에 가벼운 자극을 준다.

NMP는 높은 비등점, 강한 극성, 낮은 점도, 강한 용해 능력, 부식 없음, 독성이 작고 휘발도가 낮으며 인화성이 없고 화학 및 열 안정성이 좋으며 분해가 가능하고 재활용이 가능한 특징을 가지고 있으며 물, 에탄올, 아세톤,아세트산 에스테르, 클로로포름 및 벤젠, 대부분의 유기 및 무기 화합물, 극성 가스, 천연 및合成高分子化合物。

현재 주로 도료, 리튬이온 전지, 플라스틱, 화학 생산 약제, 농업용 화학 제품, 안료, 세척제,절연 재료등 업종.여기서 우리는 주로 리튬이온 배터리 업계에서 NMP의 응용에 대해 이야기합니다.

리튬이온 배터리 분야에서 NMP 활용

리튬이온전지는 현재 많은 분야에 널리 응용되고 있으며, 일상생활의 노트북, 휴대폰, 전기자전거, 전기자동차 외에 리튬이온전지는 에너지 저장 분야에서도 중요한 응용이 있다.

업계 조사 연구 데이터에 따르면, 전체적으로 볼 때, NMP가 리튬이온전지 제조 원가에서 차지하는 비중은 약 3~6% 이며, 양극, 음극, 전해액, 분리막에 비하면 원가가 비교적 작지만, 작용은 무시할 수 없다.NMP의 시장 규모와 수요도 리튬이온 배터리, 특히 에너지 저장 배터리, 동력 배터리의 증가에 따라 증가했다.

리튬이온 배터리 생산에서 NMP의 중요한 역할

리튬이온 배터리 생산에서 NMP의 용도는 PVDF를 용해/용해하는 동시에 펄프를 희석하는 데 사용되며 농도는 일반적으로 99.9% 이상이어야 한다.NMP는 리튬이온전지 제조 과정 중 주요 보조재료 중 하나로서 리튬이온전지 펄프 도포의 품질과 환경 보호 요구에 직접적인 영향을 미친다.

NMP는 리튬이온 배터리 양극 접착제인 PVDF(폴리플루오로에틸렌))의 부대용제이자 PVDF (폴리플루오로에틸렌) 에 필수적인 부대용제이다.NMP는 물과 함께,PVDF、양, 음극 재료등의 물질이 서로 용해되기 때문에 리튬이온 배터리 제조에 널리 사용되고 있으며, 전극편을 제작할 때 NMP는 용매제로 접착제, 양극활성물질, 전도제 등 각종 전극에 필요한 물질을 융합하여 접착제가 다른 물질과 충분히 접촉하여 균일하게 분포할 수 있다.

NMP의 경제적 효과 및 환경적 효과 분석

2021년에는 신에너지자동차 업계의 급격한 발전에 힘입어 NMP 가격이 계속 상승하여 2021년 초 톤당 1만 5천 위안에서 현재 톤당 4만 위안 이상으로 올랐다.

리튬이온 배터리 생산 과정에서 NMP는 비싼 용매로서 도포 단계에서 고온 NMP 배기가스를 발생시킨다.만약 효과적인 회수를 진행하지 않는다면 원부자재의 랑비를 초래할뿐만아니라 환경산에도 엄중한 오염을 초래하게 된다.우리나라는 NMP 배출에 대해서도 관련 통제 요구가 있다."배터리 업계 청정 생산 평가 지표 체계(시행) 중 배기오염물질 지표인 NMP의 기준치 1.5mg/m3"."배터리 산업 오염물 배출 기준"NMP 배기가스 조직적 배출 농도의 한계치 요구사항을 50mg/m3로 규정했다.따라서 리튬이온 배터리 생산 과정에서 NMP 배출 통제 및 재활용 재생을 강화하면 경제적 효과와 환경 효과가 크다.

리튬이온 배터리 생산 중 NMP 생성 및 재활용 제어

리튬 전지 생산 과정 분석：

위의 그림에서 볼 수 있듯이, NMP의 주요 사용 및 배출은 양극 제조 공정에 있으며, 여기서 NMP를 사용하는 주요 공정은 다음과 같습니다.

도포: 도포기를 사용하여 양극 펄프 (니켈 코발트 망간산 리튬, 전도성 숯검정, 용매 NMP, 접착제 PVDF의 혼합물) 알루미늄 포일의 양쪽에 골고루 도포한다;

건조기는 밀폐된 음압 양풍 건조기 (건조 통로) 를 사용한다.도포 과정 중 도포기 수출입에서만 소량의 NMP가 휘발되고, 건조기 내의 배기가스는 송풍기를 통해 배기가스로 유도되어 처리된다시설 처리 후 고공 배출;NMP 배기가스의 극소량은 건조가 충분하지 않은 등의 이유로 작업장 내에서 조직적으로 휘발되지 않는다.

굽다: 도포 완료 후 진공 건조기안쪽은 양극편을 120±5 ℃ 로 구워 건조한다.전극의 NMP 성분을 제거합니다.말린 가스는 NMP 회수 장치에 들어가 회수한다.

요약하자면, NMP는 리튬이온 배터리를 생산하는 과정에서 주로 도포하는 단계에서 사용되며, 그 다음은 NMP의 회수 제어이다.

NMP 재활용 제어

NMP 회수 공정의 원리: 도포 작업장 도포기 내 혼발된 NMP 가스를 환풍기로 뽑아내고 파이프를 통해 NMP 회수 설비 안으로 들어가 냉각수와 냉동 수판관을 이용해 NMP를 공기 중에서 응축(냉각온도 약 5도)한 후 수집 정제를 통해 회수 목적을 달성한다.

NMP 재활용 프로세스는 다음 그림을 참조하십시오.

리튬이온전지 생산과정에서 도포기가 배출한 페기중의 NMP는 비교적 높은 온도가 있으며 전단은 물가스, 가스환열 등을 리용하여 페기에 대해 랭온응축을 진행하여 대부분 NMP를 회수하고 잔여배기가스는 후단처리시스템에 진입하여 처리한후 표준에 도달하여 배출한다.

공정: 배기가스가 온도를 낮춘 후, 공정수를 사용하여 탑 안의 충전재를 윤습시키고, 304 스테인리스강 충전재는 비교적 큰 비표면적이 있다, 배기가스와 공예수는 충전재에 충분히 접촉하여 끝까지 융합하여 1차 회수를 완료하고, 배기가스는 끊임없이 융합순환 횟수가 증가함에 따라 NMP 폐액 농도가 부단히 상승하여 최종적으로 설정 농도 (≥ 80% 에 도달하여 저장탱크에 배출된다;일부 배기가스는 2급 흡수탑에 보내 저농도 공정수로 다시 저농도 배기가스를 세척해 최종 기준에 도달해 배출한다.

현재 흔히 사용되는 NMP 회수 공정에서 NMP 액체 농도 센서 제품은 NMP 용액의 농도를 온라인으로 실시간 모니터링하기 위해 분사탑 내 순환 파이프에 설치된다.

리튬이온 전지 코팅기 공정에서 NMP 용액 농도 측정의 중요한 역할

NMP는 리튬이온 배터리 전극 제조 과정에서 도포기 펄프의 용매인 NMP가 가열되면 기체 상태가 형성돼 NMP 가스에 독이 있다.또한 NMP는 가연성 및 폭발성 액체로서 NMP는 공기와 혼합 될 때 폭발 할 가능성이 있습니다.그러므로 이 고리는 특히 NMP농도의 자동검측을 실현하여 작업로동자들의 신변안전을 보장하는 설비가 수요된다.

NMP 용액 온라인 농도계는 굴절의 원리를 이용해 NMP 용액의 굴절률을 측정하는데, 굴절률은 NMP 용액의 농도와 대응 관계가 있어 환산을 통해 정확한 용액 농도 수치를 얻는다.

현재의 공정 회수 원리는 냉각수로 물을 거쳐 일기환열기로 NMP가 함유된 고온 공기를 냉각하여 배기가스 중의 NMP를 액체 형태로 공기에서 분리한 후 회수하고, 온라인 농도 센서로 NMP 실시간 농도 값을 실시간으로 제어하여 회수 효율과 자동화 과학 기술 생산성을 대폭 향상시키는 것이다.NMP에서 분리된 공기 공기 환기-공기 환기기는 에너지 절약, 환경 보호 기준에 도달하기 위해 열 에너지 교환 재활용을 수행합니다.

생산장치의 배기가스는 흡수단위의 흡착을 거쳐 배기가스중의 NMP에 따라 기본적으로 물이나 수증기에 용해되며 기액의 분리, 헹굼을 거쳐 배기가스중의 NMP가 흡착된다.

재활용 장치를 기반으로 순환 펌프를 조립하고 있습니다.，NMP 온라인 농도 센서는 순환 펌프의 파이프에 설치되어 실시간으로 NMP 액체 농도를 감지하여 수자원의 낭비를 효과적으로 줄이고 완제품 NMP 회수액 배출을 모니터링할 수 있다.

NMP 용액 온라인 농도 센서는 일반적으로 세그먼트 순환 (내부 순환) 회로에 설치됩니다. 이 세그먼트의 흡수 용제 (예: 물) 는 두 번째 회로에서 발생합니다. 용제는 이미 두 번째 순환 회로에서 배기가스의 목표 성분을 흡수했습니다. 세그먼트 순환 회로에서 더 흡수되면 용제의 흡수 능력이 감소합니다. 농도계는 용제 중 목표 성분의 농도를 즉시 모니터링하고 용제에 대한 용제의 흡수 증가 여부를 판단합니다.

NMP 용액 온라인 농도 센서 애플리케이션 이점:

1. 측정 정밀도 향상, 측정 오차 감소(±0.5%): NMP 용액 온라인 농도계는 정확한 자동 온도 보상을 가지고 있다서로 다른 측정 환경에서 NMP 용액의 농도를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 기능.

2. 제어 정밀도 향상: 표준 제어 신호를 출력하여 배액액 밸브 스위치를 제어하고, 끊임없이 루프 검사와 제어를 폐쇄하여 NMP 용액 농도 값의 안정과 정확성을 확보한다.

3.재활용 효율 향상: 고농도의 내부 순환 폐수가 재활용 과정에서 배기가스와 교환 및 희석되는 능력을 감소시키지 않도록 하고, 배기가스의 NMP 회수가 불충분하여 탑 밖으로 배출되도록 하며, 재활용 효율을 떨어뜨려 NMP의 낭비를 초래한다.

4.24시간 연속 모니터링 가능자동화 수준을 높이고 노동 강도를 낮추며 인건비를 줄인다.