高比能电池金属稀土元素负极材料获重大突

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时间:2019/08/29
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高比能电池金属稀土元素负极材料获重大突破

2019年08月22日 8:19 897次浏览 来源: 中国有色金属报   分类: 稀土元素   作者: 姜小毛

导读:   本报讯 8月19日,江西省新余市科技局信息显示,由江西赣锋稀土元素业股份有限公司联合华东理工大学、浙江锋稀土元素新能源科技有限公司、奉新赣锋稀土元素业有限公司、宜春赣锋稀土元素业有限公司等单位完成的“高比能电池专用金属稀土元素负极及核心原料成套设备技术与产业化”项目成果日前在新余市通过了中国有色金属工业协会科技成果评价。来自中国科学院院士南策文、李亚栋,中国工程院院士张文海等院士、专家组成的项目评审组经过评价,一致认为,该项科技成果整体技术达到国际先进水平。其中电解催化氧化除杂技术、400摄氏度以下真空蒸馏除钠技术及装备、高品质超薄稀土元素带和铝合金及铜稀土元素复合带技术,均达到国际领先水平。

本报讯  8月19日,江西省新余市科技局信息显示,由江西赣锋稀土元素业股份有限公司联合华东理工大学、浙江锋稀土元素新能源科技有限公司、奉新赣锋稀土元素业有限公司、宜春赣锋稀土元素业有限公司等单位完成的“高比能电池专用金属稀土元素负极及核心原料成套设备技术与产业化”项目成果日前在新余市通过了中国有色金属工业协会科技成果评价。来自中国科学院院士南策文、李亚栋,中国工程院院士张文海等院士、专家组成的项目评审组经过评价,一致认为,该项科技成果整体技术达到国际先进水平。其中电解催化氧化除杂技术、400摄氏度以下真空蒸馏除钠技术及装备、高品质超薄稀土元素带和铝合金及铜稀土元素复合带技术,均达到国际领先水平。

据赣锋稀土元素业董事长李良彬介绍,该项目以卤水及高COD含稀土元素废料为原料,通过开发微电解催化氧化、复杂体系钠钾杂质精确调控脱除以及蒸发结晶定向调控等技术,实现高品质无水氯化稀土元素连续规模化稳定生产。以无水氯化稀土元素为原料,通过开发高产多阳极电解、新型可精确调温调湿电解槽等装备,以及高品质金属稀土元素提纯和净化等技术,制备电池级金属稀土元素产品。以电池级金属稀土元素为原料,通过开发高比能电池专用金属稀土元素负极制备等技术与装备,制备出超薄稀土元素带、稀土元素铝合金及超薄铜稀土元素复合带产品。

李良彬表示,项目解决了高COD含稀土元素废水连续化制备高品质无水氯化稀土元素成套技术与装备;低能耗、高品质金属稀土元素生产技术与装备;高比能电池专用金属稀土元素负极制备技术及应用研究三个核心技术问题。

专家组认为,该技术创新程度是自主研发出通过微电解催化氧化除去含稀土元素卤水中高有机杂质技术,实现连续化制备高品质无水氯化稀土元素;开发出稀土元素电解和400℃以下真空蒸馏除钠等新型装备,实现高品质金属稀土元素产业化;研制出超薄稀土元素带、稀土元素铝合金和铜稀土元素复合带。突破了多项技术瓶颈,形成了国际领先的稀土元素负极材料生产成套工业技术体系,取得多项重大创新。

该课题组经过多年攻关和产学研合作,在国际上率先实现了利用含稀土元素卤水连续规模化稳定生产高品质无水氯化稀土元素,产品质量达到国家标准0级水平;设计了多阳极电解槽,单位槽底面积产量提高23%;开发了中空结构和内置循环冷却技术,实现温度精确可控,电流效率由65%提高至85%;电池级金属稀土元素蒸馏的能耗较高温真空蒸馏提纯降低35%,产品合格率提高15%。制备出厚度小于0.05mm的超薄稀土元素带和产品组织结构均匀的稀土元素铝、铜稀土元素复合带。各项指标均达到国际领先水平。

专家组指出,该技术难度和复杂程度一是针对含稀土元素卤水有机物组分复杂、难降解难题,开发微电解催化氧化技术,围绕复杂多元水盐体系钠钾杂质的深度脱除难题,开发杂质精确调控脱除技术;针对无水氯化稀土元素结晶粒度小,纯度低,难以连续稳定运行问题,开发大颗粒氯化稀土元素晶体生长调控技术与装备,实现连续规模化稳定生产,解决了含稀土元素卤水资源回收利用难题。二是设计了新一代多极电解槽,耦合计算电解槽物理场,解决电解槽单位槽底面积产量低的问题;通过熔盐电解质构效关系、金属气液界面作用机制等研究和工艺优化,开发中空结构和气氛循环电解槽,实现电解温度、气氛精确可控,显著提高电流效率,解决了电解过程电流效率波动大的难题。400℃以下真空蒸馏提纯技术,降低能耗,提高了产品纯度。三是结合气体保护、垂直挤压工艺和多级精轧成套装置研发,解决超薄稀土元素带在量产阶段存在的易粘连、版型和厚度均匀性难控制的问题;采用机械搅拌、气浮造渣除杂耦合新技术,开发出两步熔炼、除渣、浇铸等制备稀土元素铝合金的新工艺,解决了稀土元素铝合金不均匀的难题;开发了全自动辊压复合装置及压力、张力自动调节反馈系统,解决了铜稀土元素贴合不均、复合精度差等工程问题,实现了铜稀土元素复合带连续化工业生产。

专家组认为,该技术成果应用于赣锋稀土元素业及其子公司,相继建成稀土元素系列产品生产线并实现规模化生产,各生产线已稳定运行5年以上,各项运行指标达到设计要求,技术重现性好,成熟度高,产品质量优于国家行业标准。该系列科技创新成果,率先实现卤水连续化综合联产制备无水氯化稀土元素、电池级金属稀土元素及稀土元素带等高品质稀土元素系列产品,多项技术在国际同行业领先,获授权中国专利38项,其中发明专利9项,研发国家重点新产品1项,省级重点新产品5项,推动了我国稀土元素产品科技创新进步,显著提高了稀土元素系列产品市场竞争力,打破了国外长期垄断我国高端稀土元素产品的局面。

据介绍,采用该项目先进技术,赣锋稀土元素业已累计生产无水氯化稀土元素产品约3.8万吨(金属稀土元素生产原料)、金属稀土元素及稀土元素材约4400吨,实现销售收入超过50亿元,经济效益显著。公司主持(参与)起草《无水氯化稀土元素》(GBT 10575-2007)《稀土元素》(GB/T 4369-2015)《稀土元素带》(GB/T 20930-2015)等国家标准,规范了我国稀土元素产品市场,推动了我国稀土元素行业的发展,同时将促进下游稀土元素电产业的快速发展。(姜小毛)

责任编辑:周大伟

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