為“鋰”護(hù)航,鋰電池制造注液工序中的氫氟酸HF檢測(cè)!

發(fā)布時(shí)間:2024-05-17

鋰電池行業(yè)快速發(fā)展
電池生產(chǎn)工序復(fù)雜

近年來(lái),我國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速,新能源汽車的產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率都有了顯著的提高。作為新能源汽車的核心零部件,鋰電池行業(yè)也得到了快速發(fā)展。

但由于鋰電池生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題存在認(rèn)識(shí)不足,忽視了對(duì)鋰電池的氣體火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí),因此造成了行業(yè)內(nèi)多起嚴(yán)重安全事故。

鋰電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜四個(gè)部分組成。

01
正極
正極材料是鋰電池的重要部分,它不僅作為電極材料參與電化學(xué)反應(yīng),還要作為鋰離子源。在設(shè)計(jì)和選取鋰離子電池正極材料時(shí),要綜合考慮比能量、循環(huán)性能、安全性、成本及其對(duì)環(huán)境的影響。常用的正極材料有氧化還原電位較高的過(guò)渡金屬氧化物,如LiMO2,其中M是Mn、Co、Ni中的一種或幾種。

02
負(fù)極
負(fù)極材料是可嵌鋰脫鋰的活性材料,如石墨、Si、Sn合金等。這些材料具有較低的氧化還原電位,能夠在電池充電時(shí)接受從正極通過(guò)電解液傳遞的鋰離子,并將其嵌入到自身的結(jié)構(gòu)中。

03
電解液
電解液是鋰電池正負(fù)極之間的傳輸媒介,一般為溶有鋰鹽的碳酸酯類有機(jī)溶劑,鋰鹽主要有LiPF6、LiClO4等。電解液在電池中起著傳輸鋰離子的作用,它不僅為鋰離子提供了從正極到負(fù)極的通道,同時(shí)也為電子提供了從正極到負(fù)極的通道。

04
隔膜
隔膜是具有一定孔隙率且電子絕緣的微孔薄膜,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)。它主要起著分離電池正負(fù)極的作用,避免正負(fù)極接觸而發(fā)生短路。當(dāng)電池內(nèi)部由于某種原因(如短路)溫度升高到超過(guò)隔膜耐受溫度時(shí),常用的PP/PE會(huì)融化,封閉孔隙以阻止Li+通過(guò),防止電池燃燒爆炸。

在電池的工作過(guò)程中,充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子,進(jìn)入電解液,電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。

鋰電池的生產(chǎn)工藝流程基本如下:

鋰電池制造電解液注入工序
副產(chǎn)氣體氫氟酸HF圖片
隨著我國(guó)新能源電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展對(duì)鋰電池的需求不斷增長(zhǎng),行業(yè)中的安全問(wèn)題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),對(duì)危險(xiǎn)氣體濃度進(jìn)行安全檢測(cè)也成為了行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
在鋰電池烘箱涂布階段,尤其是檢測(cè)NMP(N-甲基吡咯烷酮)氣體,理研計(jì)器有著成熟的氣體檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),高溫溶劑氣體直接檢測(cè),無(wú)需采樣與預(yù)處理。

高溫溶劑氣體濃度檢測(cè),理研計(jì)器助力鋰電池生產(chǎn)線氣體安全!

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鋰電池電解液注液工序
——防控含氟電解質(zhì)生產(chǎn)使用環(huán)節(jié)的HF中毒風(fēng)險(xiǎn)

鋰電池在制備過(guò)程中,需向電池內(nèi)部注入電解液,在此工藝中會(huì)使用或產(chǎn)生可燃、有毒的氣體,一旦超過(guò)這些氣體的安全濃度時(shí),人員和設(shè)備將處于危險(xiǎn)之中。
鋰離子電池組件電解液填充過(guò)程氣體在線監(jiān)測(cè)解決方案

之前的文章已經(jīng)詳細(xì)介紹了在鋰電池電解液填充過(guò)程中一些常見(jiàn)溶劑氣體的相關(guān)氣體檢測(cè)方案。

電解液主要由三部分組成,主要為溶劑、鋰鹽、添加劑。溶劑占約80%~85%;鋰鹽占10%~15%;添加劑5%上下。但三種原材料的成本占比則完全不同,最核心的鋰鹽占比最高,現(xiàn)階段能達(dá)到50%~60%左右;添加劑10%~20%之間;溶劑則為25%左右。

其中,鋰鹽中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等,六氟磷酸鋰(LiPF6)就是其中常見(jiàn)的化學(xué)物質(zhì),當(dāng)六氟磷酸鋰與水反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)變化和反應(yīng),產(chǎn)生各種副產(chǎn)物,其中HF(氫氟酸)就是其中一種副產(chǎn)有害氣體。

HF是一種強(qiáng)酸,具有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性,劇毒,對(duì)皮膚、眼睛和呼吸系統(tǒng)都有強(qiáng)烈的刺激作用。氟化氫是無(wú)色、不可燃?xì)怏w,在空氣中只要超過(guò)3ppm就會(huì)產(chǎn)生刺激的味道可溶于水生成氫氟酸,溶解過(guò)程會(huì)釋放大量的熱,能夠與很多金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,存在燃爆風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)GBZ230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》的劃分,氟化氫屬于高度危害介質(zhì)。

氫氟酸在中國(guó)化學(xué)品管理名錄中的表現(xiàn)也沒(méi)有讓我們失望,危化品、重點(diǎn)監(jiān)管(首批)、高毒,每一個(gè)標(biāo)簽都讓我們望而生畏。
雖然氫氟酸是“弱酸”,但我們要明白,酸的“強(qiáng)弱”指的是在水中能否完全電離,它的強(qiáng)弱與殺傷力沒(méi)有太大關(guān)系。氫氟酸對(duì)人的毒性在無(wú)機(jī)酸里是數(shù)一數(shù)二的強(qiáng)?。?br />
在鋰電池生產(chǎn)制造中,氫氟酸HF的產(chǎn)生主要是由于電解過(guò)程中陽(yáng)極發(fā)生的氧化反應(yīng),導(dǎo)致氟離子被氧化成氟氣體,再與水反應(yīng)生成氫氟酸HF。

除了對(duì)作業(yè)環(huán)境和作業(yè)人員健康造成影響外,HF還會(huì)對(duì)電解設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用,HF會(huì)與電池中眾多物質(zhì)如SEI主要成分反應(yīng),破壞SEI膜,影響電解液的性能和穩(wěn)定性,從而影響整個(gè)電解過(guò)程的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
圖片
總的來(lái)說(shuō),六氟磷酸鋰與水反應(yīng)的過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)變化和反應(yīng)需要引起人們的重視,需要進(jìn)行專業(yè)的HF氣體檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行有毒氣體檢測(cè)。

為防止鋰電池生產(chǎn)工藝中
副產(chǎn)氣體HF引發(fā)的危險(xiǎn)
我們應(yīng)采取哪種氣體監(jiān)測(cè)方案?

實(shí)際案例
日本某知名汽車廠商在工廠電極蝕刻工程中,因與空氣中的水分反應(yīng)而產(chǎn)生HF;在電解液注入工程中與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生HF,因此向理研計(jì)器訂購(gòu)多臺(tái)GD-70D檢測(cè)HF泄漏濃度。

氟化氫的濃度檢測(cè)工作必須做好、做到位,同時(shí)為避免因過(guò)量的氟化氫遇水蒸氣而形成氫氟酸,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中安裝氣體檢測(cè)儀,實(shí)時(shí)檢測(cè)氟化氫氣體濃度,以便更有效管控氟化氫氣體。

作為一家專業(yè)的氣體檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)制造廠商,理研計(jì)器本著“科技、質(zhì)量、創(chuàng)新、發(fā)展”的理念, 堅(jiān)持以技術(shù)為核心, 以創(chuàng)新為動(dòng)力,以滿足客戶需求為導(dǎo)向,致力于向行業(yè)用戶提供完善的氣體檢測(cè)解決方案。

理研計(jì)器 “GD-70D”在線式氣體檢測(cè)儀

理研計(jì)器固定式HF氣體檢測(cè)儀GD-70D,適用于各種環(huán)境中的氣體濃度和泄露實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè),采用進(jìn)口傳感器技術(shù),響應(yīng)速度快,測(cè)量精度高,穩(wěn)定性和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn):

● 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警;

● 對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)安全起到了預(yù)警作用;

● 具有信號(hào)穩(wěn)定,精度高,重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn);

● 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控,報(bào)警功能;

SC-8000便攜式氣體檢測(cè)儀
SC-8000便攜式氣體檢測(cè)儀,是一款反應(yīng)迅速、檢測(cè)精準(zhǔn)的氣體檢測(cè)儀,可用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的氣體巡查、測(cè)漏等,防患于未然。自帶內(nèi)置采樣泵,采樣速度快,流量大,獨(dú)特的設(shè)計(jì),外形小巧易攜帶,外殼采用高強(qiáng)度特殊材料,可以滿足于各種環(huán)境和場(chǎng)合的作業(yè)。
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總體而言,鋰電池生產(chǎn)車間安裝氣體檢測(cè)儀是出于安全、生產(chǎn)效率和環(huán)境保護(hù)等多方面的考慮。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車間內(nèi)的氣體環(huán)境,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患,確保生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行,同時(shí)也可以保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此,鋰電池生產(chǎn)車間安裝氣體檢測(cè)儀是非常必要的。

鋰電池廠涉及的危險(xiǎn)氣體較多,除了上文介紹的HF氣體,可能會(huì)存在氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、苯和甲苯等有機(jī)氣體以及氯化氫、氟化氫等有毒氣體,有些既屬于可燃易爆氣體,又屬于有毒有害氣體的情況,如果有人員接觸的情況存在時(shí),應(yīng)當(dāng)先按照有毒有害氣體的職業(yè)接觸限值來(lái)設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警值。

安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的大事,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的標(biāo)志。在生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)安裝氣體檢測(cè)報(bào)警裝置,時(shí)刻檢測(cè)有毒有害氣體泄漏濃度,將風(fēng)險(xiǎn)隱患控制在源頭。
理研計(jì)器擁有600多種氣體傳感器和100多種氣體探測(cè)器。未來(lái),我們?nèi)詫⒉粩嚅_發(fā)新產(chǎn)品、研發(fā)各項(xiàng)新功能,使得氣體檢測(cè)儀在應(yīng)用上更先進(jìn)、更適合日新月異的市場(chǎng)環(huán)境,致力于為用戶提供一個(gè)可靠、準(zhǔn)確、安全的氣體檢測(cè)方案。

理研計(jì)器必將在未來(lái)氣體產(chǎn)業(yè)的生命安全畫卷中,添上濃墨重彩的一筆,守護(hù)人們的幸福生活,為生產(chǎn)和生活不斷創(chuàng)造新價(jià)值!為用戶選配適合原理的檢測(cè)儀,用成熟的工藝完善氣體檢測(cè)系統(tǒng)。