為“鋰”護航，鋰電池制造注液工序中的氫氟酸HF檢測！
發布時間：2024-05-17
鋰電池行業快速發展
電池生產工序復雜
近年來，我國新能源汽車行業發展迅速，新能源汽車的產量和市場占有率都有了顯著的提高。作為新能源汽車的核心零部件，鋰電池行業也得到了快速發展。
但由于鋰電池生產企業對鋰電池生產過程中的安全問題存在認識不足，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，要綜合考慮比能量、循環性能、安全性、成本及其對環境的影響。常用的正極材料有氧化還原電位較高的過渡金屬氧化物，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，能夠在電池充電時接受從正極通過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有機溶劑，鋰鹽主要有LiPF6、LiClO4等。電解液在電池中起著傳輸鋰離子的作用，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）。它主要起著分離電池正負極的作用，避免正負極接觸而發生短路。當電池內部由于某種原因（如短路）溫度升高到超過隔膜耐受溫度時，常用的PP/PE會融化，封閉孔隙以阻止Li+通過，防止電池燃燒爆炸。
在電池的工作過程中，充電時正極的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。放電時鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子，進入電解液，電解液內的Li+向正極移動。
鋰電池的生產工藝流程基本如下：
鋰電池制造電解液注入工序
副產氣體氫氟酸HF圖片
隨著我國新能源電動汽車行業發展對鋰電池的需求不斷增長，行業中的安全問題也成為人們關注的焦點，對危險氣體濃度進行安全檢測也成為了行業關注的焦點。
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，理研計器有著成熟的氣體檢測經驗，高溫溶劑氣體直接檢測，無需采樣與預處理。
高溫溶劑氣體濃度檢測，理研計器助力鋰電池生產線氣體安全！
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鋰電池電解液注液工序
——防控含氟電解質生產使用環節的HF中毒風險
鋰電池在制備過程中，需向電池內部注入電解液，在此工藝中會使用或產生可燃、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。
鋰離子電池組件電解液填充過程氣體在線監測解決方案
之前的文章已經詳細介紹了在鋰電池電解液填充過程中一些常見溶劑氣體的相關氣體檢測方案。
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）就是其中常見的化學物質，當六氟磷酸鋰與水反應時會產生一系列的化學變化和反應，產生各種副產物，其中HF(氫氟酸)就是其中一種副產有害氣體。
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。氟化氫是無色、不可燃氣體，在空氣中只要超過3ppm就會產生刺激的味道可溶于水生成氫氟酸，溶解過程會釋放大量的熱，能夠與很多金屬發生化學反應產生氫氣，存在燃爆風險。
根據GBZ230—2010《職業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。
氫氟酸在中國化學品管理名錄中的表現也沒有讓我們失望，危化品、重點監管（首批）、高毒，每一個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有太大關系。氫氟酸對人的毒性在無機酸里是數一數二的強啊！
在鋰電池生產制造中，氫氟酸HF的產生主要是由于電解過程中陽極發生的氧化反應，導致氟離子被氧化成氟氣體，再與水反應生成氫氟酸HF。
除了對作業環境和作業人員健康造成影響外，HF還會對電解設備產生嚴重的腐蝕作用，HF會與電池中眾多物質如SEI主要成分反應，破壞SEI膜，影響電解液的性能和穩定性，從而影響整個電解過程的效率和產品質量。
圖片
總的來說，六氟磷酸鋰與水反應的過程中產生的化學變化和反應需要引起人們的重視，需要進行專業的HF氣體檢測設備進行有毒氣體檢測。
為防止鋰電池生產工藝中
副產氣體HF引發的危險
我們應采取哪種氣體監測方案？
實際案例
日本某知名汽車廠商在工廠電極蝕刻工程中，因與空氣中的水分反應而產生HF；在電解液注入工程中與空氣中的水分發生反應產生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，同時為避免因過量的氟化氫遇水蒸氣而形成氫氟酸，應在現場環境中安裝氣體檢測儀，實時檢測氟化氫氣體濃度，以便更有效管控氟化氫氣體。
作為一家專業的氣體檢測設備生產制造廠商，理研計器本著“科技、質量、創新、發展”的理念, 堅持以技術為核心, 以創新為動力，以滿足客戶需求為導向，致力于向行業用戶提供完善的氣體檢測解決方案。
理研計器 “GD-70D”在線式氣體檢測儀
理研計器固定式HF氣體檢測儀GD-70D，適用于各種環境中的氣體濃度和泄露實時準確檢測，采用進口傳感器技術，響應速度快，測量精度高，穩定性和重復性好等優點：
● 實時在線檢測及現場聲光報警；
● 對危險現場的作業安全起到了預警作用；
● 具有信號穩定，精度高，重復性好等優點；
● 可以同時實現現場報警和遠程監控，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，可用于工業生產環境下的氣體巡查、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，可以滿足于各種環境和場合的作業。
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總體而言，鋰電池生產車間安裝氣體檢測儀是出于安全、生產效率和環境保護等多方面的考慮。通過實時監測車間內的氣體環境，可以及時發現并處理潛在的安全隱患，確保生產過程的順利進行，同時也可以保護環境，實現可持續發展。因此，鋰電池生產車間安裝氣體檢測儀是非常必要的。
鋰電池廠涉及的危險氣體較多，除了上文介紹的HF氣體，可能會存在氫氣、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，應當先按照有毒有害氣體的職業接觸限值來設置相應的報警值。
安全生產是關系人民群眾生命財產安全的大事，是經濟社會協調發展的標志。在生產過程中，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，我們仍將不斷開發新產品、研發各項新功能，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業的生命安全畫卷中，添上濃墨重彩的一筆，守護人們的幸福生活，為生產和生活不斷創造新價值！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。