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湖南希思智能科技有限公司

鋰離子電池行業(yè)氣體在線監(jiān)測解決方案

時間:2023-12-19閱讀:759

 

  近年來,鋰離子電池被廣泛應用于移動和無線電子設備、電動工具、混合動力和電動交通工具等領域。但由于鋰電池生產(chǎn)企業(yè)對鋰電池生產(chǎn)過程中的安全問題存在認識不足,忽視了對鋰電池的火災、爆炸危險性的認識,因此造成了多起嚴重安全事故。

  

  鋰離子電池在制備過程中,需向電池內部注入電解液,在此工藝中會使用或產(chǎn)生可燃、有毒的氣體,一旦超過這些氣體的安全濃度時,人員和設備將處于危險之中。

  

  一、電解液是什么?

  

  電解液是鋰電池非常重要的一個組成部分,占整個電池材料重量的15%,體積的32%,電解液作為鋰電池中離子交換的中轉站,在鋰電池的正負兩極之間起著能量傳導的作用。沒有它電流就無法產(chǎn)生。

  

  就像人體物質的傳輸需要依靠血液一樣,電解液就是鋰電池內部物質傳輸?shù)摹把?,對電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性能、寬溫應用等起著關鍵性作用。

  

  二、電解液的主要成分

  

  電解液主要由三部分組成,主要為溶劑、鋰鹽、添加劑。在這些組成成分之中,添加劑雖然添加的量與其他成分相比還是較少的,但一份電解液中可添加的添加劑種類是最多的。

  

  1、溶劑

  

  有機溶劑是電解液的主體部分,溶劑在電解液中的作用主要是用來溶解鋰鹽的。電解液中的溶劑主要有環(huán)狀碳酸酯(PC、EC);鏈狀碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯類(MF、MA、EA、MA、MP等)。

  

  碳酸二甲酯(DMC)

  

  C3H6O3(dimethylcarbonate,DMC),是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料,它是一種重要的有機合成中間體,分子結構中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團,具有多種反應性能,在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運輸?shù)忍攸c。由于碳酸二甲酯毒性較小,是一種具有發(fā)展前景的“綠色"化工產(chǎn)品,

  

  DMC具有優(yōu)良的溶解性能,其熔、沸點范圍窄,表面張力大,粘度低,介質界電常數(shù)小,同時具有較高的蒸發(fā)溫度和較快的蒸發(fā)速度。

  

  碳酸二乙酯(DEC)

  

  C5H10O3,無色液體,稍有氣味;蒸汽壓1.33kPa/23.8℃;閃點25℃(可燃液體能揮發(fā)變成蒸氣,跑入空氣中。溫度升高,揮發(fā)加快。

  

  當揮發(fā)的蒸氣和空氣的混合物與火源接觸能夠閃出火花時,把這種短暫的燃燒過程叫做閃燃,把發(fā)生閃燃的zui低溫度叫做閃點。閃點越低,引起火災的危險性越大。);熔點-43℃;沸點125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機溶劑;密度:相對密度(水=1)1.0;相對密度(空氣=1)4.07;

  

  穩(wěn)定性:穩(wěn)定;危險標記7(易燃液體)。

  

  碳酸甲乙酯(EMC)

  

  分子量:104.1,密度1.00g/cm3,無色透明液體,沸點109℃,熔點-55℃,是近年來興起的高科技、高附加值的化工產(chǎn)品,一種優(yōu)良的鋰離子電池電解液的溶劑,是隨著碳酸二甲酯及鋰離子電池產(chǎn)量增大而延伸出的最新產(chǎn)品,由于它同時擁有甲基和乙基,兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯特性,也是特種香料和中間體的溶劑。

  

  碳酸乙烯酯(EC)

  

  C3H4O3,易燃透明無色液體,能夠在高溫和接觸火源時發(fā)生燃燒。

  

  沸點:248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;閃點:160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔點:35-38℃;

  

  在電池工業(yè)上,可作為鋰電池電解液的優(yōu)良溶劑。

  

  碳酸丙烯酯(PC)

  

  C4H6O3,無色無氣味,或淡黃色透明液體,溶于水和四氯化碳,與yi醚,丙酮,苯等混溶。是一種優(yōu)良的極性溶劑。是可燃物質,可以在高溫、明火或其他點火源的存在下燃燒。

  

  毒理數(shù)據(jù):動物實驗經(jīng)口服或皮膚接觸均未發(fā)現(xiàn)中毒。

  

  2、鋰鹽

  

  優(yōu)質的鋰鹽對于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學窗口、循環(huán)壽命、安全性能等方面都有著較大的影響。鋰鹽中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等。

  

  3、添加劑

  

  添加劑的種類眾多,不同的添加劑有著不同的作用,雖然添加的分量較少,但對于鋰電池包的性能效果有著不同的影響。

  

  添加劑的種類主要有成膜添加劑、導電添加劑、阻燃添加劑、過充保護添加劑、控制電解液中H2O和HF含量的添加劑、改善低溫性能的添加劑、多功能添加劑。

  

  三、為防止鋰電池注液工藝引發(fā)危險,我們應采取哪種氣體監(jiān)測方案?

  

  針對鋰電池生產(chǎn)車間及電解溶液劑存放的場所,我們可安裝氣體檢測儀進行24小時在線監(jiān)測,避免氣體泄漏引發(fā)事故。

  

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  湖南希思可燃氣體檢測儀XS-1000系列,能精確檢測鋰電池電解液填充過程中的DMC、EMC、DEC等有機溶劑揮發(fā)出來的易燃易爆炸氣體濃度,希思的氣體檢測儀采用進口高精度傳感器,具備壽命長、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、安裝簡單等優(yōu)點。

  

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  在氣體檢測儀使用上建議可以搭配工廠中的風機、閥門、噴淋系統(tǒng)等設備來使用,或者通過儀器內部開關量信號實現(xiàn)聯(lián)動,當檢測氣體超標即時報警,同時啟動/關閉聯(lián)動設備,有效保障現(xiàn)場人員安全。


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