高溫溶劑氣體濃度檢測,理研計器助力鋰電池生產(chǎn)線氣體安全!

發(fā)布時間:2024-01-26

鋰電池行業(yè)氣體安全
鋰離子電池目前廣泛應用于諸多領(lǐng)域,除日常生活中的筆記本電腦、手機、電動自行車、電動汽車之外,鋰離子電池在能源儲存領(lǐng)域也有重要應用。

近幾年隨著新能源汽車市場的快速擴大,鋰電池產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展的春天。2023年上半年,我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)延續(xù)增長態(tài)勢。   

但是,由于電動汽車事故頻發(fā),鋰電池應用方面的安全問題成為了廣泛關(guān)注的話題。尤其是當鋰離子電池發(fā)生熱失控時,高溫會導致負極SEI膜分解、正極活性物質(zhì)分解和電解液的氧化分解,產(chǎn)生大量氣體,使得鋰電池內(nèi)部氣體壓力急劇升高,繼而發(fā)生電池爆炸,以及高溫、可燃和有毒氣體的大量釋放,嚴重威脅乘客的人身和財產(chǎn)安全。

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鋰電池生產(chǎn)工藝流程

除此之外,在鋰電池的生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)中也存在諸多氣體安全問題圖片圖片圖片

鋰電池生產(chǎn)工藝復雜,也涉及到多種原輔材料。其中, N-甲基吡咯烷酮(NMP, 872-50-4)在鋰電池的生產(chǎn)中消耗巨大,NMP,屬于氮雜環(huán)化合物,化學式為C5H9NO,稍微有胺的氣味。能與水、醇、醚等互溶,其揮發(fā)性低,熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性均好,能隨水蒸氣揮發(fā)。

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NMP在鋰電池生產(chǎn)領(lǐng)域的應用
從整體上看,NMP占鋰離子電池制造成本的比重約為3%-6%,跟正極、負極、電解液和隔膜比起來,成本占比較小,但作用不可忽視。

● NMP在鋰電池生產(chǎn)中的用途,是溶解/溶脹PVDF,同時用來稀釋漿料,濃度要求一般在99.9%以上。NMP作為鋰離子電池制造過程中主要輔助材料之一,直接影響鋰離子電池拉漿涂布質(zhì)量和環(huán)保要求。

● NMP是鋰電池正極粘結(jié)劑PVDF(聚偏氟乙烯)的配套溶劑,也是PVDF(聚偏氟乙烯)必需的配套溶劑。NMP能與水、PVDF、正、負極材料等物質(zhì)互溶,因此被廣泛運用于鋰電池制備中,制作電極片時,NMP作為溶劑,可以將粘結(jié)劑、正極活性物質(zhì)、導電劑等各種電極所需物質(zhì)融合在一起,使粘結(jié)劑與其他物質(zhì)充分接觸,均勻分布。

我國對NMP的排放也有相關(guān)的控制要求,《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系(試行)中廢氣污染物指標NMP的基準值1.5mg/m3》?!峨姵毓I(yè)污染物排放標準》規(guī)定了NMP廢氣有組織排放濃度的限值要求為50mg/m3。

理研計器直接應用于檢測干燥爐內(nèi)

高溫溶劑NMP濃度檢測儀

在生產(chǎn)鋰電池的過程當中,NMP在高溫下達到一定濃度以后容易產(chǎn)生爆炸,所以電池生產(chǎn)廠家,需要監(jiān)測NMP濃度,以防止造成爆炸。

NMP氣體比較特殊,常溫常態(tài)下為液態(tài),傳統(tǒng)的泵吸式探測器無法進行檢測。

理研計器開發(fā)了能夠在高溫環(huán)境下直接進行檢測的探測器,SD-2500系列直插式氣體探測器。圖片


▲ 產(chǎn)品特點:

● 可以檢測高溫溶劑氣體

● 爐內(nèi)直接插入式,排氣管道中心部的準確濃度

● 主體,顯示部一體構(gòu)造不需要專用的指示單元〖SD-2500·SD-2600〗

● 只需按下控制鍵即可操作·最適合測量干燥設(shè)備內(nèi)和排氣管道內(nèi)的氣體濃度

● 防爆檢定溫度范圍 (0~+160°)〖GD-A2400·SD-2500〗

(0~+200°C)〖SD-2600〗

● 200°C以上也能使用(使用溫度范圍0~+250°C)〖SD-2700〗

為什么需要較長的插入段?
“因為干燥設(shè)備或排氣管內(nèi)的氣體濃度可能不均”

出于安全考慮,干燥過程中氣體濃度高,必須檢測設(shè)備或排氣管:該裝置的插入部分的長度為250毫米!這使得在干燥設(shè)備或排氣管內(nèi)能夠檢測具有高濃度氣體的位置!

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SD-2500系列氣體檢測儀的布設(shè)方案:
● 電池涂布機工藝環(huán)節(jié)

NMP在鋰電池電極制造過程中,涂布機漿料中的溶劑NMP經(jīng)加熱后會形成氣態(tài),NMP氣體有毒。而且NMP還是一種易燃易爆的液體,NMP與空氣混合時有爆炸的可能。因此,這個環(huán)節(jié)特別需要一種設(shè)備來實現(xiàn)NMP濃度的自動檢測,以保證作業(yè)工人的人身安全。

● NMP回收控制環(huán)節(jié)

將涂布車間涂布機內(nèi)渾發(fā)的NMP氣體用抽風機抽走,通過管道進入NMP回收設(shè)備內(nèi),利用冷卻水和冷凍水盤管使得NMP從空氣中冷凝出來(冷卻溫度約5℃),然后通過收集提純達到回收目的。廢液回收的濃度控制在75~85%之間,到達設(shè)定的濃度值后通過控制排液球閥,將廢液排到儲液罐內(nèi),以方便進入下道工序進行精餾形成高純度NMP溶液,直接用于生產(chǎn)用的溶劑。

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安全巡檢配置便攜式氣體檢測儀
NMP廢氣一般利用設(shè)備余熱回收,采用閉式循環(huán),回收效率可達85%~95%。這也意味著廢氣中會含有少量的NMP會隨著廢氣一起排放到電池工廠的大氣環(huán)境。

鑒于鋰電池行業(yè)中NMP消耗量及廢液產(chǎn)生量巨大,長期的逃逸累加量不可避免會對現(xiàn)場人員和周圍環(huán)境產(chǎn)生一定影響。這也意味著需要將NMP氣體泄漏安全巡檢納入到電池生產(chǎn)園區(qū)定點或走航常規(guī)檢測作業(yè)中。

對于鋰電池室電解液NMP氣體泄漏的安全巡檢,理研計器推薦搭配便攜式六合一NMP氣體檢測儀使用,產(chǎn)品可同時檢測6種目標氣體,并且外觀小巧便用,方便隨身攜帶,可隨著檢測人員走航式進行現(xiàn)場環(huán)境氣體檢測!圖片

GX-6000利用泵吸式采樣主動把待檢測氣體抽到傳感器的氣室,響應時間比擴散式快很多,在檢測氣體的微量泄露、檢查泄漏點等方面獨占鰲頭,只需一鍵開機,3秒即可快速對環(huán)境中的多組份NMP氣體進行實時在線檢測;當檢測現(xiàn)場氣體濃度達到預設(shè)的報警點時,會自動發(fā)出警報進行提示,廣泛應用于工業(yè)場所危險氣體泄漏檢測、環(huán)保領(lǐng)域等工業(yè)場所。

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電解液注液工序可燃氣體檢測儀
電解液主要由鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成,其中有機溶劑占比約85~90%,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)。

在電解液填充過程中,多種易燃性溶劑混合在電解質(zhì)中,如果蒸發(fā),這些溶劑可能會發(fā)生爆炸的危險,為安全起見,必須安裝氣體檢測儀,通過儀器內(nèi)置電解液氣體傳感器部件來實時監(jiān)測電解液溶劑的濃度成分是否有泄漏的安全隱患! 

理研計器SD-1 RI氣體檢測儀

作為從事鋰電行業(yè)安全檢測30多年的氣體檢測品牌,理研計器一直致力于為用戶選配適合原理的檢測儀,電解液有機溶劑揮發(fā)氣體主要具有易燃易爆炸的性質(zhì),但尚未設(shè)定具體容許濃度值(TLV-TWA等),所以在正常使用和處理條件下,通常不被認為具有明顯的毒性。

在歐美日本等地的鋰電池制造商、鋰電池材料制造商的相關(guān)電解液工序,都是以防止氣體爆炸為檢測目的,所以理研計器推薦型號SD-1RI作為電解液注入工序的氣體安全檢測設(shè)備。


RI 型號更適合電池注液工序氣體檢測環(huán)境,不易受有毒物質(zhì)Si、HF的影響!

結(jié)語

需要詳細的彩頁資料,關(guān)注公眾號,后臺回復“鋰電池”即可。

安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財產(chǎn)安全的大事,是經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展的標志。在生產(chǎn)過程中,通過安裝氣體檢測報警裝置,時刻檢測有毒有害氣體泄漏濃度,將風險隱患控制在源頭。
理研計器擁有600多種氣體傳感器和100多種氣體探測器。未來,我們?nèi)詫⒉粩嚅_發(fā)新產(chǎn)品、研發(fā)各項新功能,使得氣體檢測儀在應用上更先進、更適合日新月異的市場環(huán)境,致力于為用戶提供一個可靠、準確、安全的氣體檢測方案。

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