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- 【导读】电池行业在行业中我们先先说下电解液的检验指标,主要有:水分、酸度、色度、密度、电导率等。其中最容易变化的指标是酸度和水分,因为水分与LIPF6的反应会导致酸的生成,而水份又无处不在...
电池行业在行业中我们先先说下电解液的检验指标,主要有:水分、酸度、色度、密度、电导率等。
其中Z容易变化的指标是酸度和水分,因为水分与LIPF6的反应会导致酸的生成,而水份又无处不在,电解液生产、运输、使用中稍有问题,水分就上来了,毕竟那只有百万分之几的底子,稍一接触空气,水分就不合格了。而水分不合格,它迟早会转化为HF,酸度也自然就不合格了。在密封环境中,可能出现水分下降且酸度上升的情况,就是这个原因。因此,电解液的水分控制,是一个非常值得关注的问题,解决了水分,酸度就相对好解决了。我们在大量的实践中发现,一般而言,电解液生产厂都了解这种利害关系,对水分的管控很严,从锂盐检测、溶剂脱水,添加剂处理,制造流程中很多环节严阵以待,仔细检查,因此,水分管控都做得比较好。
管控好水分之后,酸度主要来自于锂盐和添加剂。只要来料认真检测,锂盐的酸度即使国内供应商也可以满足要求,只要管好生产环节就行,其技巧很多年前行业内都知道了,即控制电解液中加入锂盐的速度和温度。前者通过加料速度来控制,后者通过强制冷却来实现,因此,电解液调配釜都是带有致冷夹套并可以调节釜温。通常,这样努力之后,电解液生产出来的水分能够达到行业要求的20PPM以下,酸度50PPM以下。随之通过快速接头灌装到密闭不锈钢桶中,充填高度干燥的氮气或氩气保护,从头到尾没有暴露到空气中的环节,比较少有水分超标、电解液刺激性气味等问题。但是,在客户那边使用电解液,其环境就千差万别了,很多的问题就产生在此。碰到Z多的问题,一是刺激性气味,一是胀气或低容。前者是由于电解液中挥发出的HF、POF3、溶剂等构成的复杂刺激性成分,在有限的空间中聚集,没有及时扩散出去导致刺激性气味。这一现象在夏天特别明显,主要也是由于夏天气温高(湿度也大,但或许不是主因),溶剂挥发明显,携带出来的刺激物比较多而导致,到冬天由于环境温度低,电解液的挥发性小了,这一现象就大大缓解。
锂电池行业特别是一些条件较差的厂,这一方面的意识比较淡薄,生产管理人员对电解液的使用方面也经验不够,如何排放废气,如何避免电解液在使用中水分超标,如何处理废电解液都不太懂,结果车间内电解液气味浓厚,工人们文化程度不高,对这些也往往不懂,发现刺激物导致眼睛红肿,皮肤起红点了才去看病处理,这时污染就比较严重了。而且,HF这类刺激物产生的伤害往往比较大,轻则不适,重则伤残(如皮肤长时间接触电解液),不能不注意。
刺激源主要来自于两个环节:注液和化成注液多数厂都在手套箱内进行,但很多单位使用的手套箱是一种简易手套箱,即用转轮除湿机提供干燥空气,对密封手套箱提供保护气氛。但为了转移电池,很多手套箱都设置有便于开启的门,难以做到严格的气密性。很多密封胶条被电解液腐蚀后没有及时更换,门拴位置没有严格密封。更有甚者,操作工戴的手套破损,这都给湿气进入手套箱中提供了大量的机会。
解决刺激性气味的办法很简单:
1.加强通风,特别是化成室、注液室的通风,必要时要提升除湿机的功率和除湿能力。
2.将带有电解液的废弃物及时密闭处理,防止其自由扩散或泄露。这方面的原因太多,还是用思维导图表现更清晰一些。
主要的原则是:
1.确保注液环境的高度干燥,露点在-45℃以下,越低越好。电解液在此暴露的时间越短越好(不要小看电解液的吸湿能力,如果在普通室内,空气不是干燥的,30秒钟足以让电解液水分高到严重不合格,这也是为电池品质考虑)。
2.确保注液或化成环境的废气别进入操作人员空间,保证手套箱不泄漏,化成废气及时带走。保护员工健康是企业家的良心与责任。
解决了注液环节的露点,控制了电解液的挥发,同时也自然就保证了水分远离电解液。电解液中水分低了,由于水分酸度高而导致电池胀气、低容的现象也自然得到了解决,一举两做过化成工艺的人都知道,实际产生的气体比这个要多很多,主要还有正极、负极、隔膜等部件也会带入水分,电解液注液(包括倒吸等系列操作)带入的水分就更多;另外,添加剂在化成时成膜也会产生一定的气体。使得Z终产气会远超这一计算数字,但这一计算可以说明,电解液本身携带的水分不是产气的主要原因。但是,产气也可以继续细分下去,由于氢氟酸、水分等电解产生氢气,其过程必须伴随着这些杂质对电极的伤害,虽然化成(电解)过程可以除去他们,但伤害已经造成,这一类的产气,可以称之为有害杂质产气。而添加剂成膜时在负极上发生还原反应,产生的气体是副产物,这一类的产气,可以称之为有益物质产气。如果能够区分出产气的比例,则可以估算电解液中有害杂质的产气比例,或许对评价电池制程的水平是有用的。
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