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(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(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(jié)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(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(zhì),,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(zhì)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,。
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,。
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(nèi)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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