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电解液桶，一个值得关注的环节: dingsir 2014-8-18 17:44; 电解液桶是锂离子电池行业中必不可少的环节，由于电解液的对空气中水分敏感的特性，电解液必须严密保护在惰性气氛中，是故电解液桶应运而生。电解液桶通常是由不锈钢制成的，由于电解液遇水后的生成物，其腐蚀性超强，因此一般选用耐腐蚀性比较高的品种，常用的品种有SS304，更耐腐蚀的SS316L更好，但由于成本上升太多，国内一般不能采用。在通常情况下，电解液在高纯氮气或氩气的保护之下，其酸度只有不到50PPM，低的时间只有10PPM左右，对桶壁的腐蚀倒也微乎其微，不会造成严重的质量问题。但厂家在电解液桶的生产中，还是会对桶内壁进行电化学钝化，以增强其耐腐蚀能力。不过这种保护膜的保护能力有限，由于桶在用完之后拿回来回收利用时，通常会拆开对其内壁进行清洗，用草酸或洗涤剂等对桶进行清洗除锈，甚至会进行打磨抛光以保证其光洁，因此这层保护膜往往也容易被破坏，可以想见，它的功效难以完全确保整个生命周期都有效。不过，也可以将桶在一定的时长或清洗次数之后，将其定期送回厂家维护。（不过我从来没有关注过其电钝化层的内容，是不是有可能带入其它的有害的金属离子，这个值得关注或研究下）。电解液桶壁的厚度，一般在1.5到2.5毫米之间，最典型的值在2.0毫米左右。由于中国钢材市场的不规范，采购到的2毫米钢板，往往实际厚度只有1.9X毫米，多少会薄一点以节省成本。而加工过程中除锈、做成桶以后外表抛光，都会让这个厚度再打点折扣，最终能够保证1.9毫米的，就算是不错了，特别是在桶肩这个部分还要挤压拉伸成弧形，其厚度会更薄一点。但回过头来说，电解液桶在设计上讲，本身就是按非压力容器的思路来设计的。按中国的法规，内压超过0.1MPa的算是压力容器，要按规定进行申报、定期检验，极为麻烦。因此电解液桶很少是按压力容器来设计制造的。非压力容器在成本上也低得多。通常而言，桶内充填气压一般都规定在0.02~0.08MPa这个范围，以0.04~0.06MPa较多。压力太小厂家在使用时电解液不容易压出或压力不够，压力太高又容易造成电解液出液时泡沫现象，影响注液的准确性。但客户使用时也需要适时补充气体以达到适度的压力以保证电解液正常使用。如果加入的压力过高，可能导致电解液桶无法承受而破裂，轻则泄漏重则爆炸，十分危险。另外一个容易犯的错误是，加入压力时把MPa当成公斤，也很容易导致压力过大而出事，这个在以前的博文中讲过了。电解液桶内充填的气体，以前最早用的是高纯氩气，因为氩气不会与任何成分反应，十分惰性。后来的厂家常用氮气代替氩气，其成本就低得多了，问题也不大。虽然氮气与锂或碳化锂会反应，但在电解液中溶解有限，不太会带入到电池体系中，其副作用十分有限，因此用氮气就十分普遍了。一般厂家都会选择液氮，其水分含量非常低。电解液桶一般设计有进出气口，进出液口和一个安全阀口。在减化的版本上安全阀口也常常被省略。进出液口下面会有一根很长的管子，直伸到桶底，以保证电解液能够较完全的放出，这个管口与桶底的距离就有讲究了，太远了残液太多，太近了又容易装配时抵到桶底。另外管口也不应该是平的，否则抵紧桶底的话，容易封住出口，以斜口为宜。进出气口则是为了方便电解液桶充填或释放气体，以维持适当的压力，它是不会进入液面以下的。往往它的下端离安装面只有几个毫米就行了。在对包装桶内的电解液取样过程中，有时往往发现从进出液口放出的一段电解液颜色比较深，这可能的原因有二。首先是接头开启关闭过程中多多少少会有些空气进入到液相管内，进入与液相管内的电解液接触水气被吸收，其次可能是电解液接触金属的面积比较大，容易被不锈钢中的镍、铬等成分催化而变色。如果碰到这种现象，最简单的办法就是先放掉这些电解液再取样分析。由于这段管子多半也是不锈钢材料制成，其被腐蚀的可能性也比较大，退回电解液桶后，它也需要特别进行清洗，如用长的毛刷进行内壁处理去除锈痕或附着物。当然，如果能够将这段管子替换为特氟隆或PP管材，这些问题或许可能得到缓解。相信特氟隆在电解液中浸泡没有问题，PP管材就不好说了，如果PP管材含有耐老化剂或无机物成分，则存在带入微量其它杂质成分的风险，需要认真考虑并测试，确保没有问题。（否则就违反4M1E变更的要求）电解液桶用不锈钢制，其成本不菲。一般都是由电解液厂家订制用于盛装电解液，客户使用完电解液后回收利用。电解液桶的固定投资，对电解液厂家来说是不小的一个数目。目前最常用的桶是200L，大约装200KG电解液，1吨电解液需要用到5个桶来包装。每个月销售100吨电解液，如果按1个月周转1次的频率算，需要大约200吨电解液的包装桶（即部分在外，部分在内），即1000个桶。目前一个桶的采购价约2800元，则需要280万来采购这些数量的桶。可能这个占用的资金是很多的。考虑到有些客户1个月还周转不过来，大些规模的厂其电解液销售每个月在300~500吨，其桶的资金占用高达千万也不足为奇。最近两年来,开始出现一种新的趋势,电解液容器单个容量开始达到1吨左右,这就有点象电解液槽了. 主要原因在于EV行业生产需求的电解液量比较大,每天可以达到数十吨,如果仍旧200KG一桶的设计则需要频繁的切换桶运送桶,工作量较大.用较大的电解液槽不仅节省了运送的强度,也有利于批次的一致性. 这种电解槽一旦大量应用,对电解液厂家也有好处,即便于运输,又可以减少清洗包装桶的工作量(如果指定用于某一配方,甚至可以实现不用洗桶),减少清洗的成本,最终还有利地减少生产和运输成本. 当然,目前这种桶的单价还比较贵,不能普遍推广. 随着汽车动力电池的飞速发展，大型动力电池厂家越来越多，以后电解液的用量越来越大，在吨桶之后，可能更进一步发展为电解液储槽，一次运送数吨到数十吨的产品到客户手中。利用储槽来运输电解液，可以大大减少电解液桶的用量和清洗工作量，气氛保证的条件更好(储槽还可以配备低温保持装置,以减少电解液的酸度劣化)，并且可以减少检测的次数，但是对生产、清洗、储运的条件要求更高了。另外，电池厂的车间规划也要考虑防火的问题，否则一个储槽到位，马上电解液储存场所就变为甲类，是否符合法规要求就变得非常重要的。当然，电解液的输送与储运系统也要相应的调整或改进，以跟上规模的变化带来的要求。; 个人分类: 锂电电解液|11423 次阅读|0 个评论

警惕！锂电池电解液桶使用的安全问题: 热度 1 dingsir 2014-1-20 18:21; 今天看到一则令人痛心的新闻：因为爆米花的炉子过压爆裂，碎片击中一位7岁男孩，直接导致其死亡，过失致人死亡的爆米花摊主也被刑事拘留，两个家庭卷入无端的灾难之中，其原因竟在于炉子的压力表失灵，过度加热导致的过压使炉体爆裂。这让我想到我们这个行业的电解液桶的规范使用上来。电解液是一种混合溶液，其成分含量多变，大部分重量为可燃或易燃的碳酸酯溶剂，所以，一般来讲，电解液是可燃的化学品，其闪点依据不同的配方而有所不同，可能为甲类到丙类之间的任何一类。当然，如前面博文所述，电解液也是有一定毒性的。电解液在日常使用中，都是储存在特别定制的包装桶中，行业内最为常见的是200KG的不锈钢包装桶。这里谈的就是这种包装桶的使用安全。类似地，这样的内容也适用于100L，50L，20L等不同容积的设计相似的包装桶。电解液包装桶多用不锈钢制成，常用材质为SS304，早期可能会用到SS316.桶壁厚度一般在2.0mm左右，考虑到成本，也可能降低到1.8mm左右。因此，它承受的压力一般不超过3KG，考虑到使用方便，设计时它便不属于压力容器，允许充填的气压在0.1MPa以下（俗称1公斤压力）这也是为了电解液厂家和电池厂家在电解液桶管理上的方便。因此，在灌入电解液之后，再充填保护气体（如纯氮或纯氩）时，其压力一般控制在0.02~0.06MPa之间，以便于防止外界水汽进入导致电解液变质和腐蚀容器内壁。因此，电解液出厂时，其桶内都有一定的压力，各厂家的规定不完全一样，但基本都在0.1MPa以内。其主要作用有：1.方便取样或使用电解液。出液口连接好快速接头后，桶内液体可以在气压作用下直接压出，无须补气。2.提供保护气氛。但使用时间长了，随着内容物的减少，气体压力下降，这时就需要适度补充气体。这里要求主要有两点：1.补充的气体必须是高纯的高度干燥的保护性气体（如氮气、氩气） 2.压力要在指定范围，一般建议在0.02~0.06MPa,即0.2~0.6公斤压力。千万不要过压。必须提醒的是，压力的标准单位是帕斯卡，因为其太小而在工程上不常用。常用的其它单位有兆帕（MPa), 千帕（kPa)。有种不规范但很常用的的压力单位是公斤，其实质是“公斤力/平方厘米”的不规范缩写。9.8牛顿除以0.0001平方米，结果为98000帕斯卡，即0.098 MPa，不精密计算的话，相当于0.1MPa. 另外，还有一种压力单位，叫一个大气压，即101300Pa左右，从数值上，也大约为0.1MPa.因此，1个大气压与1KG压力在数值上相差不大，在粗略计算的情况下常常把两者看成相等。但是，1公斤也好，1个大气压也好，他们绝不能与1个兆帕相等！再次强调， 1公斤或1个大气压的压力，大约等于0.1MPa，而不是1个MPa. 这一点是很多粗心的人最容易犯的错误，但这个错误可能导致严重的后果，因为压力相差了整整10倍！我曾在某厂处理过电解液桶泄漏的情况，就是因为补气的员工把压力表上的MPa当成了公斤，使得充填进去的压力超标10倍以上，直接将桶法兰挤变形，电解液漏出。浪费一桶电解液价值数万，但如果是接头或其它零件在过压下飞出，其结果更是不可预料，十分凶险。因此，后来我编写电解液桶的使用规范时，特别对此作了注明。细心一点的厂家，可以自备一个带快速接头母头的气压表，卡到电解液桶上的接头即可马上测定，十分好用，如果还带上放气的阀门可以调整压力，就更方便了。近期品质部出差处理的一起客户投诉，也涉及了电解液桶泄漏的情况，情况一样，过压导致密封法兰变形泄漏。不过其原因更为奇葩，给电解液补气时，操作人员不看减压阀的输出压力，直接用气体管线从钢瓶对接到电解液桶，当听到没有气体流动的声音时才停止加气（或者他们认为可以了再停止）。在电解液泄漏之后投诉了我们，我司派员去现场测气压时，发现气压在泄漏发生之后，仍严重超标，把我们带去的压力表都打坏了（量程0.2MPa左右），可见想见当时的内压之高，如果在当时情况下有任何金属部件被气压打掉飞出，无异于一颗子弹.....如果你还没有概念的话，可以对比一下高压锅，它工作时的压力大约在1.5个大气压左右，高压锅失效的时候，有过打穿屋顶的实例的。--其实我们早就印刷了相关知识的彩页，在发货时会把安全须知注意事项都每批随货发运，但客户的仓库人员收货之后即把他们撕掉，相关彩页传递不到生产线的一线员工手中，而厂家也没有认真注意过这个问题！但从我们预防的方面，今年在加气口增加黄色警示标签，以防万一再出现类似错误。值得注意的是，本文涉及的两次电解液泄漏事故发生的厂家，其归属都是上市公司，相对行业平均水平来讲，应该属于管理还比较规范的公司，特别其中一家还是外资上市公司，都有这样的隐患。其实还有一点没有展开的风险，如果是电解液在过压下喷出，还有电解液遇静电或火花而失火，电解液腐蚀眼睛皮肤等化学品带来的危险，如果是一次电池电解液，其中含有大量醚类，就更易着火了。所以，提醒广大的电池厂客户，特别是注液车间的现场工艺人员、操作人员、管理人员，给电解液桶补气时，千万注意压力的单位，注意压力的范围，不要超压以免发生不测之祸。 2014-01-21; 个人分类: 锂电电解液|11972 次阅读|1 个评论

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