多氟多的科技“路径”
2018年01月25日 9:37 2960次浏览 来源: 中国有色金属报 分类: 科技创新 作者: 张弦
“我们获得这个奖感觉非常不容易!”多氟多化工股份有限公司总经理侯红军一见到记者就激动地表示。前几天,他刚刚和多氟多副董事长李云峰一起代表公司在人民大会堂领取了国家科技奖项。在2017年度国家科学技术奖励大会上,多氟多“锂离子电池核心材料高纯晶体六氟磷酸锂关键技术开发及产业化”获得了国家科技进步二等奖。
今年,河南省有7个项目获奖,仅多氟多是一家独立完成的,可以说是众望所归。据了解,多氟多本次获奖项目是历经12年、自主研发的锂离子电池核心关键材料新技术。该项目先后突破了原料纯化、反应工程、技术装备等难关,首创了以工业无水氢氟酸、工业碳酸锂制备晶体六氟磷酸锂的新型原料路径,实现了从产品工艺到设备的全面创新。
六氟磷酸锂是锂离子电池的关键材料。2011年之前,六氟磷酸锂生产技术主要掌握在日本森田化学、关东电化和瑞星化工手中,长期的技术封锁和市场垄断导致高品质、低成本、大规模晶体六氟磷酸锂制造技术未得到有效突破。而中国是全球锂离子电池最大的生产国,国内锂电池生产所需的六氟磷酸锂基本上依赖进口,严重制约了我国锂电池及相关产业的发展。
为打破技术壁垒,多氟多决定进行六氟磷酸锂产品研制开发,针对产品技术难题进行攻关。由于六氟磷酸锂性质十分不稳定,60℃左右发生分解,也极易潮解。而且锂电池对六氟磷酸锂的纯度、稳定性、一致性要求非常高。“下游客户主要是往锂离子电池和动力电池上发展,在车上应用对产品的稳定性和一致性要求很高,这一点很重要。”侯红军说。
同时,六氟磷酸锂生产过程涉及低温、强腐蚀、无水无尘等苛刻工况条件,工艺难度极大。侯红军表示,在整个生产过程中,也会涉及到无毒无害、防爆等要求,对整个操作环境的要求很苛刻。这样的要求造成了六氟磷酸锂非常难做。当时,六氟磷酸锂不仅无法在国内生产,就连生产六氟磷酸锂所需要的原料,都没有国内厂商能够提供。
多氟多如何把六氟磷酸锂做成功?他们把原料的提纯作为非常重要的任务进行创新突破。首先对碳酸锂提纯后,再做成超纯的氟化锂,之后再反应生成超纯的六氟磷酸锂。在原料的纯化过程中,无论是氟的来源还是锂的来源,多氟多有着非常多的原始创新。“现在我们从盐湖的锂矿一直能做到超纯碳酸锂。原料做不纯,肯定是做不成的。”侯红军介绍说。在后来的六氟磷酸锂生产中,多氟多用的都是自产的超纯氢氟酸,以及自用工业级碳酸锂提炼的超纯碳酸锂和氟化锂。
在氢氟酸体系下,整个过程中不能生成杂质,这是生产六氟磷酸锂最难的一点。“微量的水分也是杂质,最重要的一个工序就是结晶,到现在为止,我们还在不断地摸索这个参数,要把纯度达到更高。”侯红军表示。多氟多发明的超声诱导成核、梯度降温结晶工艺,通过这些技术,把六氟磷酸锂非常纯的结晶出来。
另一方面,在整个装备体系中也需要进行改变。因为含氟,氢氟酸不仅具有强腐蚀性,而且渗透性非常强,比硫酸、盐酸要强得多。在装备的材质、厚度、结构等方面要求很多。
在如此严苛的操作环境和要求下,如何保证产品的稳定性?关键在人。据了解,生产六氟磷酸锂的普通员工都是从传统氟化工转过来的,这些人如何严格按照流程并操作到位?多氟多在这方面花了不少力气。“一方面把专家请过来进行讲解,另一方面公司每年都会把一线员工派到日本的化工企业、食品企业去学习,每批大约100多人,他们学习以后回来再去操作就会不一样。”李云峰表示。
同时,多氟多与中科院、清华大学、北京化工大学等科研院所和知名院校建立了长期稳定的合作关系,不断提升创新能力,并应用到工业化生产中。
该项目自2006年开始,历经多年攻关,从理论到应用、从原料纯化到技术装备、反应工程、工艺开发等全面突破了高纯晶体六氟磷酸锂生产关键技术。2008年,多氟多建设完成年产2吨实验装置;2010年,建成年产200吨生产线;2013年,年产2000吨晶体六氟磷酸锂生产线投产,使我国成为全球能自主生产晶体六氟磷酸锂的国家。目前,多氟多具备年产3200吨生产能力,产能、产量居世界第一,成为全球六氟磷酸锂主要供应商。国内市场占有率达35%,全球市场占有率达20%,出口日本、韩国,成为全球和国内市场份额最大的企业。
回想这段历程,从开始研发的艰辛到今天获得的荣誉,凝聚了几代多氟多人的智慧和汗水在里面。“六氟磷酸锂就是氟化工皇冠上的明珠,很有代表性。”侯红军表示。
近年来,凭借先进的氟化工技术和氟资源优势,多氟多以六氟磷酸锂打破国外技术垄断为突破口,又自主研发了电解液、正极材料、隔膜等核心原材料,最终实现了自主生产动力锂离子电池。“对国内动力锂离子电池健康可持续发展提供了强有力的支撑,对化工行业的转型升级、结构调整,进一步发展精细化、专用化也有非常好的示范作用。”侯红军自豪地说。
从锂离子电池到电动汽车动力总成,如今多氟多又将目光投向了电动汽车整车的研发和生产。多氟多针对旗下产业构成,将公司划分为四大事业部,分别为氟化盐事业部、电子化学品事业部、锂电事业部和新能源汽车事业部,形成了以新材料体系为支撑、以新能源汽车为引领、以电动汽车动力总成为核心的新能源汽车全产业链,产品布局氟化物、电子化学品、锂电池、电动汽车四大板块。
六氟磷酸锂,这颗多氟多的科技“明珠”,正让多氟多逐步实现新能源汽车的产业报国梦。
责任编辑:杨净茹
如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。
中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:cnmn@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。