锂电池生产过程中NMP的产生及回收控制策略

董德恒

摘要：NMP是锂电池正极配料的溶剂，全称是N-甲基吡咯烷酮，在锂电池生产过程中不可避免地会产生排污情况，在NMP物料平衡分析当中提出，需要将NMP回收控制，同时降低泄露风险。不仅如此，还鼓励锂电池生产企业将NMP回收再利用，这样做的目的在于减少NMP派往，同时顺应清洁生产的号召，最终实现环境保护以及经济效益提升的同步发展。本文先分析了锂电池的生产过程，以及NMP物料平衡、回收，最终提出了NMP泄露预防的具体措施，希望为相关工作的优化提供合理参考。

关键词：锂电池;生产;NMP;回收控制

nmp属于化学物质，其分子式是C5H9NO，分子量则是99。通过观察能够发现这是一种无色透明的物质，常规状态下呈现液态，略有氨味，熔点很低，仅需要-24.4℃就会融化，但沸点比较高，需要202℃，属于极性溶剂的一种，其选择性以及稳定性优势都十分明显，若与皮肤直接接触有刺激性。但NMP的毒性不强，且可以被生物降解，但对这种物质最好的处理方式实际是回收利用，使其在锂电池的生产中实现循环。

一、锂电池生产分析过程

NMP本身作为锂电池生产的关键辅助原料，近年来随着电池生产和化工行业的发展，使用量成倍增加[1]，但如果没有回收NMP，则不仅会导致这种辅助材料浪费，还会造成环境负担。近几年我国对NMP的派往也提出了标准要求，即废气当中的NMP基准值为1.5mg/m³，浓度则要<50mg/m³。显而易见加强对锂电池生产过程中NMP排放的控制程度，并注意将其回收利用的经济效益十分明显[2]，对环境保护工作的优化来讲也有明显提升作用。

锂电池的NMP主要使用和排放都处于正极制备工作环节当中，其制备细节主要有以下几点。首先是涂布，这一环节的工作需要用到涂布机，使用设备将镍钴锰酸锂、导电炭黑以及溶剂NMP等材料制作承德正极浆料均匀地涂抹在铝箔两侧，并使用烘干机的负压抽风功能对铝箔进行烘干处理。在这一工序落实的过程中，一般只会在涂布机设备的铝箔进出口位置产生NMP挥发，烘干机会将这些挥发的NMP收集到废气处理设备当中在高空排放。在整个工作过程中，只会有少量的NMP废弃由于烘干工作进行不彻底，导致在车间当中随意挥发。

其次是烘烤，在涂布工作结束之后，技术人员就要将材料放置到真空干燥设备当中，烘烤锂电池正极片，为保障效果，需要将烘烤温度设定在120℃±5℃之间，这也能够就能去除电极位置上的NMP。后续只需要将烘干产生的气体导入NMP回收设备即可实现回收。

最后是冷压制片环节，这一环节需要提前做好烘干，即将烘干之后的电极材料通过输送带导入到锟压机碾压，这一环节的工作主要是为了促使电极材料的平整程度与规定的要求相符。

此外锂电池的裁片和超声波焊接正极耳环节也需要注意回收NMP，其中的裁片环节就是要将已经被碾压平整的电极材料放入分切机当中，这样分切机能够按照设定好的尺寸将材料分成条状，方便后续锂电池的生产。而超声波焊接正极耳则是在裁片环节之后落实，需要将已经分切成条状的电极材料使用超声波焊接机与铝带焊接起来，这样锂电池的正极材料就制作完毕了[3]。

二、NMP物料平衡分析

通常情况下，NMP会使用钢桶密封保存，同时在生产操作规范的要求下，技术人员将NMP抽干之后，需要立即盖上钢桶密封盖，这样在正常情况下NMP就不会无组织排放。通过分析锂电池生产的流程可以发现NMP主要是存在于正极浆料当中，而搅拌容器内的残留浆料会在清水冲洗的作用下，经过多个不同目数的筛网，技术人员后期注意回收晒网上附着的NMP即可。同时清洗正极浆料存放容器的清水也要先进入污水处理中心，不能随意排放到自然环境当中。NMP废气的主要来源就是涂布烘干环节，这一环节中使用的生产设备多是密闭的，NMP本身作为溶剂，在涂布干燥阶段，在设备口会有少量挥发。由于NMP沸点较高，因此只需要在设备的

一侧使用风机收集NMP废气即可，后续再进行冷凝处理。且需要注意的是NMP废气的冷凝回收设备工作效率基本稳定在80-90%之间，镜柜冷凝之后的NMP废气浓度有可能超过50mg/m³的排放标准，因此在冷凝处理的基础上某技术人员还可以使用活性炭吸附技术作为配合，这样就能将NMP回收效率提高到接近100%。具体的锂电池NMP物料当中，90%以上的NMP都能够被回收。

三、NMP回收

根据生产极片涂布工序NMP回收工艺流程为例，涂布机产生的废气会先经过冷凝器一，与冷却到了25℃的回风进行热交换之后，就能够将进气温度从最初的120℃调整到55℃左右，这一环节在冷凝作用的辅助下也能够回收一部分NMP。后续冷凝器一产生的出气会再分别经过冷凝器二和三之后将温度降低到25℃左右，最终再次回收部分NMP，最终残余的未凝废气只需要经过活性炭吸附塔处理即可有效提升回收效果。最终产生的出风需要再次回到冷凝器一当中，与涂布机产生的进风热交换反应，最终排放到高空。

冷凝之后的废气需要进入活性炭吸附设备再次处理，需要注意的是活性炭吸附技术的，初期的NMP回收效果很好，但不能长时间使用。显然活性炭的吸附能力会逐渐降低，每吨活性炭只能对200-250kg的有机气体进行吸附，饱和之后就要使用热空气促使活性炭再生才能继续吸附。

四、NMP泄露预防

NMP本身属于容易挥发的物质，因此对其泄露情况要进行控制，一旦发生泄漏的事故，则产生的蒸气存在一定的毒性，必然增加泄漏点周边环境压力。常规的泄露风险事故就在于NMP回收系统常见的冷凝以及冲料设备外泄故障，虽然在这两个环节中的NMP含量都不高，但泄露依旧会造成环境负担。若上述两个环节产生故障，则技术人员需要立即停止涂布机工作，同时寻找故障产生的原因，并有针对性地将其解决。此外，在日常的设备维护管理工作落实过程中，技术人员也要注意对NMP回收设备的运行状态进行定期检查，通过在NMP回收系统当中的各个冷凝阶段安装实时监测设备的方式就能达到这一目的。

结束语：

综上所述，对于锂电池来讲，NMP属于至关重要的辅助材料，加强NMP排放控制和回收，在行业经济效益以及环境保护效益方面都有明显效果。在常规的冷凝回收基础上，技术人员可以配合使用活性炭吸附設备，进一步处理残留的含有NMP的废气，使用这样的方式回收NMP，工作效率能够>99%，既与相应的排放标准相符，又能够提升锂电池生产企业的绿色生产水平，若想优化工作效果。行业内技术人员可以定期对NMP回收系统工作的稳定与否进行检查，尤其是冷凝工作环节的各种温度仪表和在线监测设备是否始终处于正常运行的状态当中，这样才能够保障一旦系统产生故障，也能有效预防NMP在锂电池生产过程中泄露。

参考文献：

[1]邓洪伟.动力锂电池行业污染治理及环境影响研究[D].西南交通大

学，2019.

[2]刘伟.典型蓄电池生命周期评价研究[D].山东大学，2017.

[3]张立奎.锂电池生产中NMP凝液回收计算及“零排放”处理工艺[J].环境工程，2016，34（S1）：475-479.