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          高温溶剂气体浓度检测,理研计器助力锂电池生产线气体安全!

          发布时间:2024-01-26

          锂电池行业气体安全
          锂离子电池目前广泛应用于诸多领域,除日常生活中的笔记本电脑、手机、电动自行车、电动汽车之外,锂离子电池在能源储存领域也有重要应用。

          近几年随着新能源汽车市场的快速扩大,锂电池产业迎来发展的春天。2023年上半年,我国锂离子电池产业延续增长态势。   

          但是,由于电动汽车事故频发,锂电池应用方面的安全问题成为了广泛关注的话题。尤其是当锂离子电池发生热失控时,高温会导致负极SEI膜分解、正极活性物质分解和电解液的氧化分解,产生大量气体,使得锂电池内部气体压力急剧升高,继而发生电池爆炸,以及高温、可燃和有毒气体的大量释放,严重威胁乘客的人身和财产安全。

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          锂电池生产工艺流程

          除此之外,在锂电池的生产和制造环节中也存在诸多气体安全问题图片图片图片

          锂电池生产工艺复杂,也涉及到多种原辅材料。其中, N-甲基吡咯烷酮(NMP, 872-50-4)在锂电池的生产中消耗巨大,NMP,属于氮杂环化合物,化学式为C5H9NO,稍微有胺的气味。能与水、醇、醚等互溶,其挥发性低,热稳定性、化学稳定性均好,能随水蒸气挥发。

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          NMP在锂电池生产领域的应用
          从整体上看,NMP占锂离子电池制造成本的比重约为3%-6%,跟正极、负极、电解液和隔膜比起来,成本占比较小,但作用不可忽视。

          ● NMP在锂电池生产中的用途,是溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料,浓度要求一般在99.9%以上。NMP作为锂离子电池制造过程中主要辅助材料之一,直接影响锂离子电池拉浆涂布质量和环保要求。

          ● NMP是锂电池正极粘结剂PVDF(聚偏氟乙烯)的配套溶剂,也是PVDF(聚偏氟乙烯)必需的配套溶剂。NMP能与水、PVDF、正、负极材料等物质互溶,因此被广泛运用于锂电池制备中,制作电极片时,NMP作为溶剂,可以将粘结剂、正极活性物质、导电剂等各种电极所需物质融合在一起,使粘结剂与其他物质充分接触,均匀分布。

          我国对NMP的排放也有相关的控制要求,《电池行业清洁生产评价指标体系(试行)中废气污染物指标NMP的基准值1.5mg/m3》?!兜绯毓ひ滴廴疚锱欧疟曜肌饭娑薔MP废气有组织排放浓度的限值要求为50mg/m3。

          理研计器直接应用于检测干燥炉内

          高温溶剂NMP浓度检测仪

          在生产锂电池的过程当中,NMP在高温下达到一定浓度以后容易产生爆炸,所以电池生产厂家,需要监测NMP浓度,以防止造成爆炸。

          NMP气体比较特殊,常温常态下为液态,传统的泵吸式探测器无法进行检测。

          理研计器开发了能够在高温环境下直接进行检测的探测器,SD-2500系列直插式气体探测器。图片


          ▲ 产品特点:

          ● 可以检测高温溶剂气体

          ● 炉内直接插入式,排气管道中心部的准确浓度

          ● 主体,显示部一体构造不需要专用的指示单元〖SD-2500·SD-2600〗

          ● 只需按下控制键即可操作·最适合测量干燥设备内和排气管道内的气体浓度

          ● 防爆检定温度范围 (0~+160°)〖GD-A2400·SD-2500〗

          (0~+200°C)〖SD-2600〗

          ● 200°C以上也能使用(使用温度范围0~+250°C)〖SD-2700〗

          为什么需要较长的插入段?
          “因为干燥设备或排气管内的气体浓度可能不均”

          出于安全考虑,干燥过程中气体浓度高,必须检测设备或排气管:该装置的插入部分的长度为250毫米!这使得在干燥设备或排气管内能够检测具有高浓度气体的位置!

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          SD-2500系列气体检测仪的布设方案:
          ● 电池涂布机工艺环节

          NMP在锂电池电极制造过程中,涂布机浆料中的溶剂NMP经加热后会形成气态,NMP气体有毒。而且NMP还是一种易燃易爆的液体,NMP与空气混合时有爆炸的可能。因此,这个环节特别需要一种设备来实现NMP浓度的自动检测,以保证作业工人的人身安全。

          ● NMP回收控制环节

          将涂布车间涂布机内浑发的NMP气体用抽风机抽走,通过管道进入NMP回收设备内,利用冷却水和冷冻水盘管使得NMP从空气中冷凝出来(冷却温度约5℃),然后通过收集提纯达到回收目的。废液回收的浓度控制在75~85%之间,到达设定的浓度值后通过控制排液球阀,将废液排到储液罐内,以方便进入下道工序进行精馏形成高纯度NMP溶液,直接用于生产用的溶剂。

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          安全巡检配置便携式气体检测仪
          NMP废气一般利用设备余热回收,采用闭式循环,回收效率可达85%~95%。这也意味着废气中会含有少量的NMP会随着废气一起排放到电池工厂的大气环境。

          鉴于锂电池行业中NMP消耗量及废液产生量巨大,长期的逃逸累加量不可避免会对现场人员和周围环境产生一定影响。这也意味着需要将NMP气体泄漏安全巡检纳入到电池生产园区定点或走航常规检测作业中。

          对于锂电池室电解液NMP气体泄漏的安全巡检,理研计器推荐搭配便携式六合一NMP气体检测仪使用,产品可同时检测6种目标气体,并且外观小巧便用,方便随身携带,可随着检测人员走航式进行现场环境气体检测!图片

          GX-6000利用泵吸式采样主动把待检测气体抽到传感器的气室,响应时间比扩散式快很多,在检测气体的微量泄露、检查泄漏点等方面独占鳌头,只需一键开机,3秒即可快速对环境中的多组份NMP气体进行实时在线检测;当检测现场气体浓度达到预设的报警点时,会自动发出警报进行提示,广泛应用于工业场所危险气体泄漏检测、环保领域等工业场所。

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          电解液注液工序可燃气体检测仪
          电解液主要由锂盐、有机溶剂和添加剂组成,其中有机溶剂占比约85~90%,主要有环状碳酸酯(PC、EC);链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。

          在电解液填充过程中,多种易燃性溶剂混合在电解质中,如果蒸发,这些溶剂可能会发生爆炸的危险,为安全起见,必须安装气体检测仪,通过仪器内置电解液气体传感器部件来实时监测电解液溶剂的浓度成分是否有泄漏的安全隐患! 

          理研计器SD-1 RI气体检测仪

          作为从事锂电行业安全检测30多年的气体检测品牌,理研计器一直致力于为用户选配适合原理的检测仪,电解液有机溶剂挥发气体主要具有易燃易爆炸的性质,但尚未设定具体容许浓度值(TLV-TWA等),所以在正常使用和处理条件下,通常不被认为具有明显的毒性。

          在欧美日本等地的锂电池制造商、锂电池材料制造商的相关电解液工序,都是以防止气体爆炸为检测目的,所以理研计器推荐型号SD-1RI作为电解液注入工序的气体安全检测设备。


          RI 型号更适合电池注液工序气体检测环境,不易受有毒物质Si、HF的影响!

          结语

          需要详细的彩页资料,关注公众号,后台回复“锂电池”即可。

          安全生产是关系人民群众生命财产安全的大事,是经济社会协调发展的标志。在生产过程中,通过安装气体检测报警装置,时刻检测有毒有害气体泄漏浓度,将风险隐患控制在源头。
          理研计器拥有600多种气体传感器和100多种气体探测器。未来,我们仍将不断开发新产品、研发各项新功能,使得气体检测仪在应用上更先进、更适合日新月异的市场环境,致力于为用户提供一个可靠、准确、安全的气体检测方案。

          理研计器必将在未来气体产业的生命安全画卷中,添上浓墨重彩的一笔,守护人们的幸福生活,为生产和生活不断创造新价值!为用户选配适合原理的检测仪,用成熟的工艺完善气体检测系统。

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