锂离子电池组件电解液填充过程气体在线监测解决方案

●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；
● 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；
● 2018年，中国湖南一家理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，台湾苏州工业园区一家鲤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；
锂离子电池(LIB)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。然而，作为一种化学电源，其在过充、碰撞、挤压等条件下的安全性能一直是人们所担忧的问题。近年来，锂电池工厂注液工序爆炸等事故频发，轻则财产损失，重则危及生命。

锂离子电池制备过程中，需要向电池内部注入电解液，在被注入电解液之前，电池极片被容纳于电池壳体内，电池壳体表面留有注液孔。目前，在锂离子电池的注液环节，将注液器对准电池注液孔，向电池内部注入电解液。

但是在锂离子电池的电池组件电解液填充过程中，工艺会使用或产生可燃或有毒的气体，超过这些气体的安全浓度会使您的人员和设备处于危险之中。

因此，应用能够在电池注液工序过程中有效检测极其微量的电池电解液泄露的气体传感器检测仪，可以有效提升工艺的安全性，保护人员和财产安全。

电解液是个啥？

01什么是电解液？

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、安全性能、宽温应用等起着关键性作用。

02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最多的。

电解液三种主要成分按质量占比排列，分别为：溶剂占约80%~85%；锂盐占10%~15%；添加剂5%上下。但三种原材料的成本占比则完全不同，最核心的锂盐占比最高，现阶段能达到50%~60%左右；添加剂10%~20%之间；溶剂则为25%左右。

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，在生产中具有使用安全、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，把发生闪燃的最低温度叫做闪点。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最新产品，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
优质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、安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。

锂离子电池组件电解液填充过程

气体在线监测解决方案

涉及锂电池生产车间或电解液溶剂存放的场所，需要安装气体检测仪装置进行全方位的24小时在线监测电解液气体泄漏情况，避免一些安全事故的发生。

锂电池生产过程中，特别是在电解液的储液、注液等环节中非常容易产生易燃易爆气体，这些气体，一旦发生泄漏极易引发安全生产事故。

因此，按照安全生产法，需要在现场安装相应的气体检测仪，作为守护企业生产安全的一道重要防线。当现场出现泄漏时，气体检测仪会第一时间发出声光预警，最大限度保障人员和公司财产损失。

一般在锂离子电解液填充过程中，多种溶剂混合在电解质中，如DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)等气体，如果蒸发，这些溶剂可能会发生爆炸的危险！

理研计器可燃气体检测仪SD-1系列等检测仪器专为监测生产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，防止区域内高浓度气体的产生而发生爆炸。

SD-1系列等检测仪器内置进口高精度传感器，可实时测量识别空间内电解液气体成分变化情况，具备寿命长、稳定性好、抗干扰能力强、安装简单方便等优点。

▼SD-1系列

● 防爆性能高；

● 可应对吸引式；

● 通过使用专用控制键，无需打开盖子就能进行调整；

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，有效保障现场人员安全。

▼SD-D58系列

● 防爆性能高;

● 搭载有大流量吸引泵;

● 搭载有低流量检测传感器;

▼GD-A80系列

●  防爆性能高;

●  可设置于狭小空间;

理研计器选型建议

作为从事锂电行业安全检测30多年的气体检测品牌，理研计器一直致力于为用户选配适合原理的检测仪，电解液有机溶剂挥发气体主要具有易燃易爆炸的性质，但尚未设定具体容许浓度值（TLV-TWA等），所以在正常使用和处理条件下，通常不被认为具有明显的毒性。

在欧美日本等地的锂电池制造商、锂电池材料制造商的相关电解液工序，都是以防止气体爆炸为检测目的，所以理研计器推荐型号SD-1RI作为电解液注入工序的气体安全检测设备。

RI 型号更适合电池注液工序气体检测环境，不易受有毒物质Si、HF的影响，后台回复“注液”，即可获取详细资料！

结语

一次次的气体爆炸事故，警示了所有锂电企业在高速发展、产能增长的同时，安全生产管理更是重中之重，必须贯彻始终！

安全生产是关系人民群众生命财产安全的大事，是经济社会协调发展的标志。在生产过程中，通过安装气体检测报警装置，时刻检测有毒有害气体泄漏浓度，将风险隐患控制在源头。图片
理研计器拥有600多种气体传感器和100多种气体探测器。未来，我们仍将不断开发新产品、研发各项新功能，使得气体检测仪在应用上更先进、更适合日新月异的市场环境，致力于为用户提供一个可靠、准确、安全的气体检测方案。

理研计器必将在未来气体产业的生命安全画卷中，添上浓墨重彩的一笔，守护人们的幸福生活，为生产和生活不断创造新价值！为用户选配适合原理的检测仪，用成熟的工艺完善气体检测系统。