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為“鋰”護航，鋰電池制造注液工序中的氫氟酸HF檢測！
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)工序復雜
近年來(lái)，我國新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速，新能源汽車(chē)的產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率都有了顯著(zhù)的提高。作為新能源汽車(chē)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)對鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題存在認識不足，忽視了對鋰電池的氣體火災、爆炸危險性的認識，因此造成了行業(yè)內多起嚴重安全事故。
鋰電池主要由正極、負極、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，還要作為鋰離子源。在設計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
負極
負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構中。
03
電解液
電解液是鋰電池正負極之間的傳輸媒介，一般為溶有鋰鹽的碳酸酯類(lèi)有機溶劑，鋰鹽主要有LiPF6、LiClO4等。電解液在電池中起著(zhù)傳輸鋰離子的作用，它不僅為鋰離子提供了從正極到負極的通道，同時(shí)也為電子提供了從正極到負極的通道。
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(zhù)分離電池正負極的作用，避免正負極接觸而發(fā)生短路。當電池內部由于某種原因（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+向負極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內的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(zhù)我國新能源電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展對鋰電池的需求不斷增長(cháng)，行業(yè)中的安全問(wèn)題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對危險氣體濃度進(jìn)行安全檢測也成為了行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
在鋰電池烘箱涂布階段，尤其是檢測NMP（N-甲基吡咯烷酮）氣體，理研計器有著(zhù)成熟的氣體檢測經(jīng)驗，高溫溶劑氣體直接檢測，無(wú)需采樣與預處理。
高溫溶劑氣體濃度檢測，理研計器助力鋰電池生產(chǎn)線(xiàn)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)節的HF中毒風(fēng)險
鋰電池在制備過(guò)程中，需向電池內部注入電解液，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)，人員和設備將處于危險之中。
鋰離子電池組件電解液填充過(guò)程氣體在線(xiàn)監測解決方案
之前的文章已經(jīng)詳細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，現階段能達到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)，當六氟磷酸鋰與水反應時(shí)會(huì )產(chǎn)生一系列的化學(xué)變化和反應，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是一種強酸，具有強烈的腐蝕性和毒性，劇毒，對皮膚、眼睛和呼吸系統都有強烈的刺激作用。氟化氫是無(wú)色、不可燃氣體，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)反應產(chǎn)生氫氣，存在燃爆風(fēng)險。
根據GBZ230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的劃分，氟化氫屬于高度危害介質(zhì)。
氫氟酸在中國化學(xué)品管理名錄中的表現也沒(méi)有讓我們失望，?；?、重點(diǎn)監管（首批）、高毒，每一個(gè)標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“強弱”指的是在水中能否完全電離，它的強弱與殺傷力沒(méi)有太大關(guān)系。氫氟酸對人的毒性在無(wú)機酸里是數一數二的強??！
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，導致氟離子被氧化成氟氣體，再與水反應生成氫氟酸HF。
除了對作業(yè)環(huán)境和作業(yè)人員健康造成影響外，HF還會(huì )對電解設備產(chǎn)生嚴重的腐蝕作用，HF會(huì )與電池中眾多物質(zhì)如SEI主要成分反應，破壞SEI膜，影響電解液的性能和穩定性，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的過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)變化和反應需要引起人們的重視，需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的HF氣體檢測設備進(jìn)行有毒氣體檢測。
為防止鋰電池生產(chǎn)工藝中
副產(chǎn)氣體HF引發(fā)的危險
我們應采取哪種氣體監測方案？
實(shí)際案例
日本某知名汽車(chē)廠(chǎng)商在工廠(chǎng)電極蝕刻工程中，因與空氣中的水分反應而產(chǎn)生HF；在電解液注入工程中與空氣中的水分發(fā)生反應產(chǎn)生HF，因此向理研計器訂購多臺GD-70D檢測HF泄漏濃度。
氟化氫的濃度檢測工作必須做好、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，應在現場(chǎng)環(huán)境中安裝氣體檢測儀，實(shí)時(shí)檢測氟化氫氣體濃度，以便更有效管控氟化氫氣體。
作為一家專(zhuān)業(yè)的氣體檢測設備生產(chǎn)制造廠(chǎng)商，理研計器本著(zhù)“科技、質(zhì)量、創(chuàng )新、發(fā)展”的理念, 堅持以技術(shù)為核心, 以創(chuàng )新為動(dòng)力，以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為導向，致力于向行業(yè)用戶(hù)提供完善的氣體檢測解決方案。
理研計器 “GD-70D”在線(xiàn)式氣體檢測儀
理研計器固定式HF氣體檢測儀GD-70D，適用于各種環(huán)境中的氣體濃度和泄露實(shí)時(shí)準確檢測，采用進(jìn)口傳感器技術(shù)，響應速度快，測量精度高，穩定性和重復性好等優(yōu)點(diǎn)：
● 實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測及現場(chǎng)聲光報警；
● 對危險現場(chǎng)的作業(yè)安全起到了預警作用；
● 具有信號穩定，精度高，重復性好等優(yōu)點(diǎn)；
● 可以同時(shí)實(shí)現現場(chǎng)報警和遠程監控，報警功能；
SC-8000便攜式氣體檢測儀
SC-8000便攜式氣體檢測儀，是一款反應迅速、檢測精準的氣體檢測儀，可用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的氣體巡查、測漏等，防患于未然。自帶內置采樣泵，采樣速度快，流量大，獨特的設計，外形小巧易攜帶，外殼采用高強度特殊材料，可以滿(mǎn)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(chē)間安裝氣體檢測儀是出于安全、生產(chǎn)效率和環(huán)境保護等多方面的考慮。通過(guò)實(shí)時(shí)監測車(chē)間內的氣體環(huán)境，可以及時(shí)發(fā)現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)也可以保護環(huán)境，實(shí)現可持續發(fā)展。因此，鋰電池生產(chǎn)車(chē)間安裝氣體檢測儀是非常必要的。
鋰電池廠(chǎng)涉及的危險氣體較多，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)，應當先按照有毒有害氣體的職業(yè)接觸限值來(lái)設置相應的報警值。
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(huì )協(xié)調發(fā)展的標志。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)安裝氣體檢測報警裝置，時(shí)刻檢測有毒有害氣體泄漏濃度，將風(fēng)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(lái)，我們仍將不斷開(kāi)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(jìn)、更適合日新月異的市場(chǎng)環(huán)境，致力于為用戶(hù)提供一個(gè)可靠、準確、安全的氣體檢測方案。
理研計器必將在未來(lái)氣體產(chǎn)業(yè)的生命安全畫(huà)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(jià)值！為用戶(hù)選配適合原理的檢測儀，用成熟的工藝完善氣體檢測系統。