N-метил-2-пирролидон (NMP) - растворитель для изготовления электродов литий-ионных аккумуляторов

← назад в раздел База знаний

С коммерческой точки зрения одним из крупнейших применений N-метилпирролидинона является покрытие электродов для производства литий-ионные аккумуляторов. Типичная линия по производству катодов использует полимер поливинилиденфторид (ПВДФ), растворенный в NMP, смешанный с углеродом и активным материалом, для получения суспензии, которая наносится на токосъемник с помощью установки для нанесения покрытия.

Идентификаторы и свойства

Структурная формула N-метилпирролидинона.

IUPAC: 1-Methylpyrrolidin-2-one

CAS номер: 872-50-4

ChEBI: 7307

ChemSpider: 12814

ECHA InfoCard: 100.011.662

PubChem: 13387

CompTox Dashboard (EPA): DTXSID6020856

Брутто формула: C₅H₉NO

Плотность: 1.028 г/cм³

Температура плавления: −24 °C

Температура кипения: 202÷204 °C

Растворимость в воде: растворим

Растворимость в этаноле, ацетоне, диэтиловом эфире, этилацетате, хлороформе, бензоле: растворим

Паспорт безопасности (MSDS): скачать

Введение

NMP, также называемый N-метил-2-пирролидон, N-метилпирролидинон, 1-метил-2-пирролидон представляет собой высокополярный апротонный органический растворитель с низкой вязкостью, высокой растворяющей способностью и низкой летучестью. При комнатной температуре N-метил-2-пирролидон (NMP) представляет собой бесцветную жидкость с высокой температурой кипения и низким давлением паров, что делает его идеальным растворителем для высокотемпературных процессов. NMP обладает высокой химической и термической стабильностью и полностью смешивается с водой при любых температурах. NMP также стабилен в кислых и щелочных условиях и устойчив к гидролизу и окислению. NMP пригоден для вторичной переработки путем перегонки и легко поддается биологическому разложению. Токсичен для водных организмов. Класс опасности: 4.

Контакт с NMP может вызвать раздражение кожи, глаз и слизистых оболочек. Оказывает токсическое действие на организм при проглатывании. При работе с NMP на производствах, в лабораторных и других условиях рекомендуется соблюдать меры предосторожности: беречь от источников воспламенения и искр, использовать спецодежду, перчатки, избегать попадания на слизистые и кожу.

N-метилпирролидон гигроскопичен (впитывает влагу), но стабилен при нормальных условиях. Продукты разложения NMP образуют пары оксидов углерода и азота.

Применение NMP

NMP широко используется в качестве растворителя в различных промышленных областях, в том числе:

фармацевтика
агрохимикаты
электроника
переработка полимеров
краски и покрытия
клеи и герметики

В фармацевтической промышленности NMP используется в качестве растворителя для синтеза, кристаллизации и экстракции лекарственных средств. Он также используется в качестве солюбилизатора для плохо растворимых лекарств и в качестве носителя для трансдермальных систем доставки лекарств. NMP действует как комплексообразователь. Он также улучшает проницаемость и растворимость препарата, когда одновременно действует как сорастворитель.

В агрохимической промышленности NMP используется в качестве растворителя для составов пестицидов и гербицидов, а также для регуляторов роста растений и удобрений.

В электронной промышленности NMP используется в качестве растворителя для очистки и обезжиривания электронных компонентов, а также для удаления фоторезиста и паяльной маски.

При обработке полимеров NMP используется в качестве растворителя для полимеризации, прядения и литья различных полимеров, включая поливинилиденфторид (PVDF), полиакрилонитрил (PAN) и полиимиды.

В красках и покрытиях NMP используется в качестве коалесцирующего агента и растворителя для смол, для акриловых и стирол-акриловых латексов. Он также используется в качестве вещества для понижения вязкости красок.

В клеях и герметиках NMP используется в качестве растворителя для различных типов клеев, включая эпоксидные, полиуретановые и акриловые клеи. Он также используется в качестве пластификатора и усилителя клейкости.

Высокая растворяемость NMP в качестве органического растворителя, смешивающегося с водой, привела к его использованию в качестве средства для обработки поверхности текстиля, смол и пластиков с металлическим покрытием, а также в качестве средства для снятия краски.

NMP используется в качестве растворителя для обработки наноматериалов. Когда дело доходит до поддержания дисперсности наноматериалов, NMP чрезвычайно полезен. К таким наноматериалам относятся одностенные углеродные нанотрубки и различные другие слоистые материалы

На долю N-метилпирролидона приходится более 80% потребления в индустрии литиевых аккумуляторов. Это многоцелевое чистящее средство, которое используется в процессе производства полупроводников, а также в процессе нанесения покрытия на электроды при производстве литий-ионных аккумуляторов. Типичная линия по производству катодов использует полимер поливинилиденфторид (PVDF), растворенный в NMP, смешанный с углеродом и активным материалом, для получения суспензии, которая наносится на токосъемник с помощью установки для нанесения покрытия. В процессе изготовления электрода NMP используется в качестве растворителя для связующих смол между металлической фольгой и активным материалом для положительных/отрицательных электродов. С точки зрения надлежащей работы электрода, важно, чтобы растворитель в достаточной степени растворял связующее поливинилидендифторид (PVDF). Растворитель с активным веществом необходимо равномерно распределить по металлической фольге с помощью связующей смолы. PVDF часто используется в качестве связующего для удержания частиц активного вещества (например, литий-железо фосфат) вместе и удержания их на токосъемнике. Для изготовления анода графит смешивают с аналогичным связующим материалом. Суспензия, состоящая из растворителя, связующего, активного материала и добавок, должна равномерно распределяться по обе стороны катода, часто изготовленного из алюминиевой фольги, и анода, часто изготовленного из медной фольги. Таким образом, NMP, как растворитель, напрямую влияет на качество покрытия электродов литий-ионных аккумуляторов и косвенно влияет на качество литий-ионных батарей.

Производство литиевых и других гибридных аккумуляторов требует большого количества NMP. Из-за высокой цены NMP извлекается из газов после сушки электродов и используется повторно. Современные системы извлечения NMP использует многоступенчатую конденсацию для осуществления извлечения и могут восстанавливать более 95% NMP из газов после сушки электродов.

Заключение

В целом, N-метилпирролидон является универсальным растворителем с превосходной растворяющей способностью и низкой токсичностью, что делает его идеальным выбором для различных промышленных применений.

Ссылки: