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锂离子电池行业气体在线监测解决方案
更新时间:2024-01-03   点击次数:263次

 

  近年来,锂离子电池被广泛应用于移动和无线电子设备、电动工具、混合动力和电动交通工具等领域。但由于锂电池生产企业对锂电池生产过程中的安全问题存在认识不足,忽视了对锂电池的火灾、爆炸危险性的认识,因此造成了多起严重安全事故。

  

  锂离子电池在制备过程中,需向电池内部注入电解液,在此工艺中会使用或产生可燃、有毒的气体,一旦超过这些气体的安全浓度时,人员和设备将处于危险之中。

  

  一、电解液是什么?

  

  电解液是锂电池非常重要的一个组成部分,占整个电池材料重量的15%,体积的32%,电解液作为锂电池中离子交换的中转站,在锂电池的正负两极之间起着能量传导的作用。没有它电流就无法产生。

  

  就像人体物质的传输需要依靠血液一样,电解液就是锂电池内部物质传输的“血液",对电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性能、宽温应用等起着关键性作用。

  

  二、电解液的主要成分

  

  电解液主要由三部分组成,主要为溶剂、锂盐、添加剂。在这些组成成分之中,添加剂虽然添加的量与其他成分相比还是较少的,但一份电解液中可添加的添加剂种类是最多的。

  

  1、溶剂

  

  有机溶剂是电解液的主体部分,溶剂在电解液中的作用主要是用来溶解锂盐的。电解液中的溶剂主要有环状碳酸酯(PC、EC);链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。

  

  碳酸二甲酯(DMC)

  

  C3H6O3(dimethylcarbonate,DMC),是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料,它是一种重要的有机合成中间体,分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团,具有多种反应性能,在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小,是一种具有发展前景的“绿色"化工产品,

  

  DMC具有优良的溶解性能,其熔、沸点范围窄,表面张力大,粘度低,介质界电常数小,同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度。

  

  碳酸二乙酯(DEC)

  

  C5H10O3,无色液体,稍有气味;蒸汽压1.33kPa/23.8℃;闪点25℃(可燃液体能挥发变成蒸气,跑入空气中。温度升高,挥发加快。

  

  当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时,把这种短暂的燃烧过程叫做闪燃,把发生闪燃的zui低温度叫做闪点。闪点越低,引起火灾的危险性越大。);熔点-43℃;沸点125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多数有机溶剂;密度:相对密度(水=1)1.0;相对密度(空气=1)4.07;

  

  稳定性:稳定;危险标记7(易燃液体)。

  

  碳酸甲乙酯(EMC)

  

  分子量:104.1,密度1.00g/cm3,无色透明液体,沸点109℃,熔点-55℃,是近年来兴起的高科技、高附加值的化工产品,一种优良的锂离子电池电解液的溶剂,是随着碳酸二甲酯及锂离子电池产量增大而延伸出的最新产品,由于它同时拥有甲基和乙基,兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯特性,也是特种香料和中间体的溶剂。

  

  碳酸乙烯酯(EC)

  

  C3H4O3,易燃透明无色液体,能够在高温和接触火源时发生燃烧。

  

  沸点:248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;闪点:160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔点:35-38℃;

  

  在电池工业上,可作为锂电池电解液的优良溶剂。

  

  碳酸丙烯酯(PC)

  

  C4H6O3,无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与yi醚,丙酮,苯等混溶。是一种优良的极性溶剂。是可燃物质,可以在高温、明火或其他点火源的存在下燃烧。

  

  毒理数据:动物实验经口服或皮肤接触均未发现中毒。

  

  2、锂盐

  

  优质的锂盐对于锂电池的能量密度、功率密度、宽电化学窗口、循环寿命、安全性能等方面都有着较大的影响。锂盐中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等。

  

  3、添加剂

  

  添加剂的种类众多,不同的添加剂有着不同的作用,虽然添加的分量较少,但对于锂电池包的性能效果有着不同的影响。

  

  添加剂的种类主要有成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂。

  

  三、为防止锂电池注液工艺引发危险,我们应采取哪种气体监测方案?

  

  针对锂电池生产车间及电解溶液剂存放的场所,我们可安装气体检测仪进行24小时在线监测,避免气体泄漏引发事故。

  

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  湖南希思可燃气体检测仪XS-1000系列,能精确检测锂电池电解液填充过程中的DMC、EMC、DEC等有机溶剂挥发出来的易燃易爆炸气体浓度,希思的气体检测仪采用进口高精度传感器,具备寿命长、稳定性好、抗干扰能力强、安装简单等优点。

  

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  在气体检测仪使用上建议可以搭配工厂中的风机、阀门、喷淋系统等设备来使用,或者通过仪器内部开关量信号实现联动,当检测气体超标即时报警,同时启动/关闭联动设备,有效保障现场人员安全。


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