氮氣的相對分子質量為28，沸點約為-1960C，冷凝點為-210℃。氮氣(N2)在空氣中的含量約為78%。目前前驅體的鋰電池制備技術要求反應過程在氮氣保護下完成，氮氣的來源可以是壓縮氮氣或液氮。若氮氣需求量大，還可以使用大型液氮罐或制氮機。一般市面上的壓縮氮氣壓力為12.5MPa，體積為6m3。

單價高且氣量少，但占地面積小，管理方便，適合學校、研發(fā)機構或工廠研發(fā)部門使用；瓶裝液氮有很多體積規(guī)格，最常見的為l20m3/瓶，價格適中，氣量也能滿足小型生產需求；大型液氮罐的供氣量是小瓶液氮的幾百倍，價格便宜，但需要前期投入和后期維護，適合中型生產需求；制氮機可根據(jù)實際用氣量選擇不同型號的設備，制氣量越大，運行成本和氮氣成本越低，適合大型生產需求。制氮機有液氮機和PSA釗氮機，液氮使用深冷法制得，設備投入及運行成本較高，在本書不做討論。在這里只介紹PSA制氮機。PSA全稱PressureSwingAdsorption，即變壓吸附?？諝庵懈鞣N氣體的體積分氣78.0840%、氧氣20.9476%、氬氣0.9364%、二氧化碳0.0314%,其他還有H2、CH。、N20、0，、SO：、N02等，但含量極少。PSA的核心部分是吸附劑，一般選擇碳分子篩為吸附劑，它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，但不吸附氮氣。碳分子篩對氧氣、二氧化碳、水分的吸附量隨壓力的增大而升高，最終可得到高純度低露點的氮氣。

PSA制氮系統(tǒng)一般由壓縮空氣裝置、壓縮空氣凈化裝置、變壓吸附制氧裝置、儲氣罐等幾部分組成。環(huán)境空氣經空壓機壓縮后進入緩沖罐，緩沖罐中氣體經化裝置除去油、水和灰塵后，進入由兩個裝填有碳分子篩的吸附塔組成的變壓吸附裝置。壓縮空氣由下至上流經吸附塔，其間氧氣分子在碳分子篩表面吸附，氮氣由吸附塔上端流出，進入氮氣緩沖罐，提供給氮氣使用部門。

下面簡單介紹一下PSA制氮系統(tǒng)中各裝置的功能。

(1)壓縮空氣系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮機和空氣緩沖罐組成，提供變壓吸附制氮裝置所需的氣源。該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量?？諌簷C一般選用運轉可靠、維護簡單、低噪聲的螺桿式空壓機?？諝饩彌_罐主要是作為氣源的緩沖器，起穩(wěn)定和儲存作用，此外還可以收集和排除進入壓縮空氣源的大部分油水冷凝液。緩沖罐裝有壓力表、安全閥、排污口?？諌簷C的排氣能力需要稍大于制氧機額定產量下的空氣耗量，由于其啟停受到排氣壓力控制，當排氣量大于耗氣量時，排出壓力上升，空壓機停止；反之則空壓機啟動。通過如此循環(huán)啟停，使空壓機排氣量適合制氧機耗氣量要求，并適應生產線在變工況時（低于額定產量）的運行需要。

(2)空氣凈化系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要功能是除塵、除油。從緩沖罐出來的壓縮空氣首先進入C級過濾器實現(xiàn)粗過濾，然后進入冷凍式干燥機，將壓縮空氣強制降溫，使空氣中的水蒸氣冷凝，

(3)變壓吸附制氮系統(tǒng)PSA制氮裝置中有兩個裝滿分子篩的吸附塔，潔凈、干燥的壓縮空氣進入變壓吸附制氮裝置，流經裝填有分子篩的吸附塔。壓縮空氣由下至上流經吸附塔，利用分子篩在不同壓力下對氧和氮等的吸附力不同，氧氣、水等組分在分子篩表面吸附，未被吸附的氮氣在出口處被收集成為產品氣，由吸附塔上端流出，進入緩沖罐。經一段時間后，吸附塔中被分子篩吸附的氧達到飽和，需進行再生。再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現(xiàn)的。已完成吸附的吸附塔短期均壓后開始降壓，脫除已吸附的氧氣、水等組分，完成再生過程。兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而產生流量和純度穩(wěn)定的產品氮氣。