電池行業在行業中我們先先說下電解液的檢驗指標,主要有:水分、酸度、色度、密度、電導率等。
其中zui容易變化的指標是酸度和水分,因為水分與LIPF6的反應會導致酸的生成,而水份又無處不在,電解液生產、運輸、使用中稍有問題,水分就上來了,畢竟那只有百萬分之幾的底子,稍一接觸空氣,水分就不合格了。而水分不合格,它遲早會轉化為HF,酸度也自然就不合格了。在密封環境中,可能出現水分下降且酸度上升的情況,就是這個原因。因此,電解液的水分控制,是一個非常值得關注的問題,解決了水分,酸度就相對好解決了。我們在大量的實踐中發現,一般而言,電解液生產廠都了解這種利害關系,對水分的管控很嚴,從鋰鹽檢測、溶劑脫水,添加劑處理,制造流程中很多環節嚴陣以待,仔細檢查,因此,水分管控都做得比較好。
管控好水分之后,酸度主要來自于鋰鹽和添加劑。只要來料認真檢測,鋰鹽的酸度即使國內供應商也可以滿足要求,只要管好生產環節就行,其技巧很多年前行業內都知道了,即控制電解液中加入鋰鹽的速度和溫度。前者通過加料速度來控制,后者通過強制冷卻來實現,因此,電解液調配釜都是帶有致冷夾套并可以調節釜溫。通常,這樣努力之后,電解液生產出來的水分能夠達到行業要求的20PPM以下,酸度50PPM以下。隨之通過快速接頭灌裝到密閉不銹鋼桶中,充填高度干燥的氮氣或氬氣保護,從頭到尾沒有暴露到空氣中的環節,比較少有水分超標、電解液刺激性氣味等問題。但是,在客戶那邊使用電解液,其環境就千差萬別了,很多的問題就產生在此。碰到zui多的問題,一是刺激性氣味,一是脹氣或低容。前者是由于電解液中揮發出的HF、POF3、溶劑等構成的復雜刺激性成分,在有限的空間中聚集,沒有及時擴散出去導致刺激性氣味。這一現象在夏天特別明顯,主要也是由于夏天氣溫高(濕度也大,但或許不是主因),溶劑揮發明顯,攜帶出來的刺激物比較多而導致,到冬天由于環境溫度低,電解液的揮發性小了,這一現象就大大緩解。
鋰電池行業特別是一些條件較差的廠,這一方面的意識比較淡薄,生產管理人員對電解液的使用方面也經驗不夠,如何排放廢氣,如何避免電解液在使用中水分超標,如何處理廢電解液都不太懂,結果車間內電解液氣味濃厚,工人們文化程度不高,對這些也往往不懂,發現刺激物導致眼睛紅腫,皮膚起紅點了才去看病處理,這時污染就比較嚴重了。而且,HF這類刺激物產生的傷害往往比較大,輕則不適,重則傷殘(如皮膚長時間接觸電解液),不能不注意。
刺激源主要來自于兩個環節:注液和化成注液多數廠都在手套箱內進行,但很多單位使用的手套箱是一種簡易手套箱,即用轉輪除濕機提供干燥空氣,對密封手套箱提供保護氣氛。但為了轉移電池,很多手套箱都設置有便于開啟的門,難以做到嚴格的氣密性。很多密封膠條被電解液腐蝕后沒有及時更換,門拴位置沒有嚴格密封。更有甚者,操作工戴的手套破損,這都給濕氣進入手套箱中提供了大量的機會。
解決刺激性氣味的辦法很簡單:
1.加強通風,特別是化成室、注液室的通風,必要時要提升除濕機的功率和除濕能力。
2.將帶有電解液的廢棄物及時密閉處理,防止其自由擴散或泄露。這方面的原因太多,還是用思維導圖表現更清晰一些。
主要的原則是:
1.確保注液環境的高度干燥,露點在-45℃以下,越低越好。電解液在此暴露的時間越短越好(不要小看電解液的吸濕能力,如果在普通室內,空氣不是干燥的,30秒鐘足以讓電解液水分高到嚴重不合格,這也是為電池品質考慮)。
2.確保注液或化成環境的廢氣別進入操作人員空間,保證手套箱不泄漏,化成廢氣及時帶走。保護員工健康是企業家的良心與責任。
解決了注液環節的露點,控制了電解液的揮發,同時也自然就保證了水分遠離電解液。電解液中水分低了,由于水分酸度高而導致電池脹氣、低容的現象也自然得到了解決,一舉兩做過化成工藝的人都知道,實際產生的氣體比這個要多很多,主要還有正極、負極、隔膜等部件也會帶入水分,電解液注液(包括倒吸等系列操作)帶入的水分就更多;另外,添加劑在化成時成膜也會產生一定的氣體。使得zui終產氣會遠超這一計算數字,但這一計算可以說明,電解液本身攜帶的水分不是產氣的主要原因。但是,產氣也可以繼續細分下去,由于氫氟酸、水分等電解產生氫氣,其過程必須伴隨著這些雜質對電極的傷害,雖然化成(電解)過程可以除去他們,但傷害已經造成,這一類的產氣,可以稱之為有害雜質產氣。而添加劑成膜時在負極上發生還原反應,產生的氣體是副產物,這一類的產氣,可以稱之為有益物質產氣。如果能夠區分出產氣的比例,則可以估算電解液中有害雜質的產氣比例,或許對評價電池制程的水平是有用的。