鋰離子電池行業(yè)氣體在線監(jiān)測解決方案
近年來,鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于移動和無線電子設(shè)備、電動工具、混合動力和電動交通工具等領(lǐng)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(rèn)識不足,忽視了對鋰電池的火災(zāi)、爆炸危險性的認(rèn)識,因此造成了多起嚴(yán)重安全事故。
鋰離子電池在制備過程中,需向電池內(nèi)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(shè)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(zhuǎn)站,在鋰電池的正負(fù)兩極之間起著能量傳導(dǎo)的作用。沒有它電流就無法產(chǎn)生。
就像人體物質(zhì)的傳輸需要依靠血液一樣,電解液就是鋰電池內(nèi)部物質(zhì)傳輸?shù)摹把骸保瑢﹄姵氐哪芰棵芏?、功率密度、循環(huán)壽命、安全性能、寬溫應(yīng)用等起著關(guān)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(jī)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(jī)合成中間體,分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團(tuán),具有多種反應(yīng)性能,在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。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(diǎn)范圍窄,表面張力大,粘度低,介質(zhì)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(diǎn)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(dāng)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)生閃燃的最低溫度叫做閃點(diǎn)。閃點(diǎn)越低,引起火災(zāi)的危險性越大。);熔點(diǎn)-43℃;沸點(diǎn)125.8℃;溶解性:不溶于水,可混溶于醇、酮、酯等多數(shù)有機(jī)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(biāo)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(diǎn)109℃,熔點(diǎn)-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(diǎn):248℃/760mmHg,243-244℃/740mmHg;閃點(diǎn):160℃;密度:1.3218;折光率:1.4158(50℃);熔點(diǎn):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,與乙醚,丙酮,苯等混溶。是一種優(yōu)良的極性溶劑。是可燃物質(zhì),可以在高溫、明火或其他點(diǎn)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(zhì)的鋰鹽對于鋰電池的能量密度、功率密度、寬電化學(xué)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(dǎo)電添加劑、阻燃添加劑、過充保護(hù)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(yīng)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(jìn)行24小時在線監(jiān)測,避免氣體泄漏引發(fā)事故。
湖南希思可燃?xì)怏w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(jī)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(jìn)口高精度傳感器,具備壽命長、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
在氣體檢測儀使用上建議可以搭配工廠中的風(fēng)機(jī)、閥門、噴淋系統(tǒng)等設(shè)備來使用,或者通過儀器內(nèi)部開關(guān)量信號實現(xiàn)聯(lián)動,當(dāng)檢測氣體超標(biāo)即時報警,同時啟動/關(guān)閉聯(lián)動設(shè)備,有效保障現(xiàn)場人員安全。
智能型固定式氣體檢測儀
型號:XS-1000S-VOC
結(jié)構(gòu)模塊化、維護(hù)方便,接線安裝簡單
插拔式智能探頭設(shè)計,即插即用,無需現(xiàn)場標(biāo)定
豐富的傳感器量程選擇,可根據(jù)需求定制
支持PPM、mg/m3、PPB、ug/m3、g/m3等單位自由切換
支持RS485 和4~20mA (三線制)
支持LORA、ZIGBEE、NB-IoT、4G、GPRS等無線輸出,并可實現(xiàn)手機(jī)APP+云平臺+小程序上直接讀取監(jiān)測數(shù)值。
XS-1000S新型智能型氣體檢測儀是一款采用模塊化設(shè)計、具有智能化傳感器檢測技術(shù)、整體隔爆(d)結(jié)構(gòu)、固定安裝方式的可燃/有毒氣體檢測儀,采用了進(jìn)口一線品牌氣體傳感器,探頭智能化設(shè)計,可即插即用無需在現(xiàn)場標(biāo)定。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)配置帶有TFT液晶顯示, 儀表具備三線制4~20mA 模擬信號和RS485 數(shù)字信號輸出,可選配置為可編程開關(guān)量輸出等模塊,方便系統(tǒng)組網(wǎng)及維護(hù)。
工作原理
被測氣體進(jìn)入傳感器,在其內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而把被測氣側(cè)含量轉(zhuǎn)化為電流(或電壓)信號輸出,智能傳感器探頭運(yùn)用了兩級高精度的低溫漂的放大器和高穩(wěn)定的電源處理電路,保障了儀表快速響應(yīng)、測量精確、性能穩(wěn)定、重復(fù)性好。
主要應(yīng)用
石油、石化、冶金、化工、消防、燃?xì)狻h(huán)保、造紙,印染、污水處理、電力、通訊、食品釀造、科研、教育、國防
技術(shù)指標(biāo)
被測氣體 | 可燃?xì)怏w、O2、有毒氣體、TVOC等 |
檢測原理 | 催化、電化學(xué)、紅外、光離子、熱導(dǎo)等 |
采樣方式 | 擴(kuò)散式或管道式 |
顯 示 | 2.4英寸TFT液晶顯示屏 |
量 程 | 0-10ppm、0-100ppm、0-1000ppm、0-10000ppm(量程可選、可訂制) |
分 辨 率 | 0.001ppm、0.01ppm、0.1ppm、1ppm (分辨率可選) |
重 復(fù) 性 | ≤±2% |
線性誤差 | ≤±1% |
精 度 | ≤± 3 % F.S. |
氣壓范圍 | 860~1060hpa |
功 耗 | <5.0W |
工作/溫濕度 | -20℃~60℃,0~95%RH(無凝結(jié)) |
繼電器 | 兩組報警繼電器輸出、一組故障繼電器輸出(選配) |
線性誤差 | ≤±1% |
供電電源 | 12~36VDC |
信號輸出 | RS485 和4~20mA (三線制) 選配LORA、ZIGBEE、NB-IoT、4G、GPRS等 |
連接螺紋 | M20*1.5內(nèi)螺紋,可選 G3/4、G1/2、1/2NPT、3/4NPT |
防爆等級 | Ex db IIC T6 Gb |
防 護(hù) | IP66 |
尺 寸 | 195mm*178mm*90mm(MAX) |
主體材料 | ADC12鋁合金 約1.2kg 304/316不銹鋼(選配) |
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) | GB/T50493-2019 石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) |
GB/T3836-2021 爆炸性環(huán)境 設(shè)備通用要求;由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備 |