锂离子电池行业气体在线监测解决方案

发布时间：2023-12-19

　　2010年9月30，光谷创业街力兴电源4楼近千平方米库房失火。明火引燃库房内存放的大量锂电池，引发爆炸持续20多分钟；

2018年，湖南一家锂电池厂房内发生爆炸。据了解，爆炸的原因是由于车间内不明原因的火花，点燃了电池的溶剂。事故导致至少2人死亡，4人受伤；

2018年，苏州工业园区一家锂电池厂也发生了严重火灾事故，事故导致18人死亡，18人受伤。据报道，火灾起因是由于生产线上的设备发生故障，引发火灾；

2023年5月11日，东莞发生一起锂电工厂热失控爆炸事故，主要燃烧物为聚合物锂电池及原材料；

近年来，锂离子电池被广泛应用于移动和无线电子设备、电动工具、混合动力和电动交通工具等领域。但由于锂电池生产企业对锂电池生产过程中的an全问题存在认识不足，忽视了对锂电池的火灾、爆炸危险性的认识，因此造成了多起严重安quan事故。

锂离子电池在制备过程中，需向电池内部注入电解液，在此工艺中会使用或产生可燃、有毒的气体，一旦超过这些气体的an全浓度时，人员和设备将处于危险之中。

一、电解液是什么？

电解液是锂电池非常重要的一个组成部分，占整个电池材料重量的15%，体积的32%，电解液作为锂电池中离子交换的中转站，在锂电池的正负两极之间起着能量传导的作用。没有它电流就无法产生。

就像人体物质的传输需要依靠血液一样，电解液就是锂电池内部物质传输的“血液”，对电池的能量密度、功率密度、循环寿命、an全性能、宽温应用等起着关键性作用。

二、电解液的主要成分

电解液主要由三部分组成，主要为溶剂、锂盐、添加剂。在这些组成成分之中，添加剂虽然添加的量与其他成分相比还是较少的，但一份电解液中可添加的添加剂种类是zui多的。

1、溶剂

有机溶剂是电解液的主体部分，溶剂在电解液中的作用主要是用来溶解锂盐的。电解液中的溶剂主要有环状碳酸酯(PC、EC);链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC);羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。

碳酸二甲酯（DMC）

C3H6O3（dimethylcarbonate，DMC），是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，它是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，在生产中具有使用an全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，

DMC具有优良的溶解性能，其熔、沸点范围窄，表面张力大，粘度低，介质界电常数小，同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度。

碳酸二乙酯（DEC）

C5H10O3，无色液体，稍有气味；蒸汽压1.33kPa/23.8℃；闪点25℃（可燃液体能挥发变成蒸气，跑入空气中。温度升高，挥发加快。

当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时，把这种短暂的燃烧过程叫做闪燃，把发生闪燃的zui低温度叫做闪点。闪点越低，引起火灾的危险性越大。）；熔点-43℃；沸点125.8℃；溶解性：不溶于水，可混溶于醇、酮、酯等多数有机溶剂；密度：相对密度（水=1）1.0；相对密度（空气=1）4.07；

稳定性：稳定;危险标记7（易燃液体）。

碳酸甲乙酯（EMC）

分子量：104.1，密度1.00g/cm3，无色透明液体，沸点109℃，熔点-55℃，是近年来兴起的高科技、高附加值的化工产品，一种优良的锂离子电池电解液的溶剂，是随着碳酸二甲酯及锂离子电池产量增大而延伸出的zui新产品，由于它同时拥有甲基和乙基，兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯特性，也是特种香料和中间体的溶剂。

碳酸乙烯酯（EC）

C3H4O3，易燃透明无色液体，能够在高温和接触火源时发生燃烧。

沸点：248℃/760mmHg，243-244℃/740mmHg；闪点：160℃；密度：1.3218；折光率：1.4158（50℃）；熔点：35-38℃；

在电池工业上，可作为锂电池电解液的优良溶剂。

碳酸丙烯酯（PC）

C4H6O3，无色无气味，或淡黄色透明液体，溶于水和四氯化碳，与乙醚，丙酮，苯等混溶。是一种优良的极性溶剂。是可燃物质，可以在高温、明火或其他点火源的存在下燃烧。

毒理数据：动物实验经口服或皮肤接触均未发现中毒。

2、锂盐

优zhi的锂盐对于锂电池的能量密度、功率密度、宽电化学窗口、循环寿命、an全性能等方面都有着较大的影响。锂盐中常含有的元素有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6等。

3、添加剂

添加剂的种类众多，不同的添加剂有着不同的作用，虽然添加的分量较少，但对于锂电池包的性能效果有着不同的影响。

添加剂的种类主要有成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂。

三、为防止锂电池注液工艺引发危险，我们应采取哪种气体监测方案？

针对锂电池生产车间及电解溶液剂存放的场所，我们可安装气体检测仪进行24小时在线监测，避免气体泄漏引发事故。

湖南希思可燃气体检测仪XS-1000系列，能准确检测锂电池电解液填充过程中的DMC、EMC、DEC等有机溶剂挥发出来的易燃易爆炸气体浓度，希思的气体检测仪采用进口高精度传感器，具备寿命长、稳定性好、抗干扰能力强、安装简单等优点。

在气体检测仪使用上建议可以搭配工厂中的风机、阀门、喷淋系统等设备来使用，或者通过仪器内部开关量信号实现联动，当检测气体超标即时报警，同时启动/关闭联动设备，有效保障现场人员an全。

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