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為“鋰”護(hù)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(fù)雜
近年來，我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速，新能源汽車的產(chǎn)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(yè)也得到了快速發(fā)展。
但由于鋰電池生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋰電池生產(chǎn)過程中的安全問題存在認(rèn)識(shí)不足，忽視了對(duì)鋰電池的氣體火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí)，因此造成了行業(yè)內(nèi)多起嚴(yán)重安全事故。
鋰電池主要由正極、負(fù)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(yīng)，還要作為鋰離子源。在設(shè)計(jì)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(duì)環(huán)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(fù)極
負(fù)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)接受從正極通過電解液傳遞的鋰離子，并將其嵌入到自身的結(jié)構(gòu)中。
03
電解液
電解液是鋰電池正負(fù)極之間的傳輸媒介，一般為溶有鋰鹽的碳酸酯類有機(jī)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(fù)極的通道，同時(shí)也為電子提供了從正極到負(fù)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(fù)極的作用，避免正負(fù)極接觸而發(fā)生短路。當(dāng)電池內(nèi)部由于某種原因（如短路）溫度升高到超過隔膜耐受溫度時(shí)，常用的PP/PE會(huì)融化，封閉孔隙以阻止Li+通過，防止電池燃燒爆炸。
在電池的工作過程中，充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集，得到電子，被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子，進(jìn)入電解液，電解液內(nèi)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
隨著我國新能源電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展對(duì)鋰電池的需求不斷增長，行業(yè)中的安全問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)危險(xiǎn)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(jì)器有著成熟的氣體檢測經(jīng)驗(yàn)，高溫溶劑氣體直接檢測，無需采樣與預(yù)處理。
高溫溶劑氣體濃度檢測，理研計(jì)器助力鋰電池生產(chǎn)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(zhì)生產(chǎn)使用環(huán)節(jié)的HF中毒風(fēng)險(xiǎn)
鋰電池在制備過程中，需向電池內(nèi)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，一旦超過這些氣體的安全濃度時(shí)，人員和設(shè)備將處于危險(xiǎn)之中。
鋰離子電池組件電解液填充過程氣體在線監(jiān)測解決方案
之前的文章已經(jīng)詳細(xì)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(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(xiàn)階段能達(dá)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(xué)物質(zhì)，當(dāng)六氟磷酸鋰與水反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)變化和反應(yīng)，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(qiáng)酸，具有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性，劇毒，對(duì)皮膚、眼睛和呼吸系統(tǒng)都有強(qiáng)烈的刺激作用。氟化氫是無色、不可燃?xì)怏w，在空氣中只要超過3ppm就會(huì)產(chǎn)生刺激的味道可溶于水生成氫氟酸，溶解過程會(huì)釋放大量的熱，能夠與很多金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，存在燃爆風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)GBZ230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》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(xiàn)也沒有讓我們失望，危化品、重點(diǎn)監(jiān)管（首批）、高毒，每一個(gè)標(biāo)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(qiáng)弱”指的是在水中能否完全電離，它的強(qiáng)弱與殺傷力沒有太大關(guān)系。氫氟酸對(duì)人的毒性在無機(jī)酸里是數(shù)一數(shù)二的強(qiáng)啊！
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程中陽極發(fā)生的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致氟離子被氧化成氟氣體，再與水反應(yīng)生成氫氟酸HF。
除了對(duì)作業(yè)環(huán)境和作業(yè)人員健康造成影響外，HF還會(huì)對(duì)電解設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)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(yīng)，破壞SEI膜，影響電解液的性能和穩(wěn)定性，從而影響整個(gè)電解過程的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
圖片
總的來說，六氟磷酸鋰與水反應(yīng)的過程中產(chǎn)生的化學(xué)變化和反應(yīng)需要引起人們的重視，需要進(jìn)行專業(yè)的HF氣體檢測設(shè)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(xiǎn)
我們應(yīng)采取哪種氣體監(jiān)測方案？
實(shí)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)生HF，因此向理研計(jì)器訂購多臺(tái)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)為避免因過量的氟化氫遇水蒸氣而形成氫氟酸，應(yīng)在現(xiàn)場環(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。
作為一家專業(yè)的氣體檢測設(shè)備生產(chǎn)制造廠商，理研計(jì)器本著“科技、質(zhì)量、創(chuàng)新、發(fā)展”的理念, 堅(jiān)持以技術(shù)為核心, 以創(chuàng)新為動(dòng)力，以滿足客戶需求為導(dǎo)向，致力于向行業(yè)用戶提供完善的氣體檢測解決方案。
理研計(jì)器 “GD-70D”在線式氣體檢測儀
理研計(jì)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(zhǔn)確檢測，采用進(jìn)口傳感器技術(shù)，響應(yīng)速度快，測量精度高，穩(wěn)定性和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)：
● 實(shí)時(shí)在線檢測及現(xiàn)場聲光報(bào)警；
● 對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)場的作業(yè)安全起到了預(yù)警作用；
● 具有信號(hào)穩(wěn)定，精度高，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)；
● 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控，報(bào)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(yīng)迅速、檢測精準(zhǔn)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(nèi)置采樣泵，采樣速度快，流量大，獨(dú)特的設(shè)計(jì)，外形小巧易攜帶，外殼采用高強(qiáng)度特殊材料，可以滿足于各種環(huán)境和場合的作業(yè)。
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總體而言，鋰電池生產(chǎn)車間安裝氣體檢測儀是出于安全、生產(chǎn)效率和環(huán)境保護(hù)等多方面的考慮。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測車間內(nèi)的氣體環(huán)境，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患，確保生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行，同時(shí)也可以保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，鋰電池生產(chǎn)車間安裝氣體檢測儀是非常必要的。
鋰電池廠涉及的危險(xiǎn)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(jī)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(yīng)當(dāng)先按照有毒有害氣體的職業(yè)接觸限值來設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警值。
安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的大事，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的標(biāo)志。在生產(chǎn)過程中，通過安裝氣體檢測報(bào)警裝置，時(shí)刻檢測有毒有害氣體泄漏濃度，將風(fēng)險(xiǎn)隱患控制在源頭。
理研計(jì)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(xiàng)新功能，使得氣體檢測儀在應(yīng)用上更先進(jìn)、更適合日新月異的市場環(huán)境，致力于為用戶提供一個(gè)可靠、準(zhǔn)確、安全的氣體檢測方案。
理研計(jì)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(hù)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)。