鋰離子電池作為新一代綠色環(huán)保電池，工作電壓高、比能量高、無污染、循環(huán)壽命長，作為動力電池有著廣泛的應用前景[1]。隨著鋰電池生產(chǎn)線設計產(chǎn)能不斷提升，生產(chǎn)過程每天電解液的消耗量也越來越大。電解液桶轉運頻次、儲存安全性等問題日益凸顯。

1研究背景

電解液為甲類物質，其存放區(qū)域需具備甲級防爆等級要求，為降低建設成本，鋰電廠通常電解液存放區(qū)域與生產(chǎn)區(qū)域相隔較遠。目前，生產(chǎn)過程是將200Kg/桶電解液由電解液庫房轉運至注液間進行生產(chǎn)，如果按照每日生產(chǎn)500WAh電池計算，每天需轉運超過30桶電解液，且受電解液庫房面積的影響其安全庫存壓力也急劇增加。為降低轉運頻次，增加安全庫存能力部分鋰電廠將200Kg/桶規(guī)格電解液更換為1T/桶規(guī)格電解液，但帶來新的問題是非防爆注液車間暫存電解液量超過安全標準規(guī)范所允許的最大限值。因此，電解液遠距離輸送系統(tǒng)的開發(fā)需求日趨迫切。

2電解液輸送系統(tǒng)功能研究

電解液輸送系統(tǒng)用于為電池注液設備傳輸所需電解液，具備氮壓自動供液、自動清洗及異常處理功能，設備工作狀態(tài)由系統(tǒng)自動控制可實現(xiàn)自動化供液。該系統(tǒng)設備配置獨立的PLC控制平臺，可實現(xiàn)對相關工藝參數(shù)（如壓力、供液量等）進行實時監(jiān)視、記錄和調(diào)節(jié)控制、歷史數(shù)據(jù)查詢導出、問題報警及原因追溯、安全保護、密碼權限等功能。由控制系統(tǒng)、供液管路、氮氣管路、放空管路和氮氣緩沖裝置五部分組成，通過氮氣打壓的方法，將暫存間內(nèi)的電解液經(jīng)供液管路輸送至自動注液機內(nèi)。

整套系統(tǒng)的動力源采用的是高純氮氣，供液管路材質采用的是內(nèi)外壁拋光的SUS316L不銹鋼。PLC通過減重法系統(tǒng)判定罐體內(nèi)電解液是否用完，主備兩個電解液供液口自動切換可實現(xiàn)不停機連續(xù)供液。

圖1電解液輸送系統(tǒng)示意圖

3電解液輸送系統(tǒng)清洗過程研究

管線的清洗是整個系統(tǒng)能否正常使用的關鍵步驟，電解液進過輸送管道后要求不能引入Fe、Ni、Cu等金屬離子；其次，電解液與水發(fā)生化學反應產(chǎn)生強酸，具有很強的腐蝕性，而且含水量超標的電解液也會造成鋰電池報廢[2]，因此管道清洗不能使用水這種常規(guī)的清洗劑。本系統(tǒng)清洗劑選擇為DMC溶液。

3.1管道密封性進行檢測

首先，管道壓力試驗是通過高純氮氣為填充介質進行，保壓壓力為使用壓力的1.5～2倍，保壓時間為30min無泄漏；

其次，管道泄漏性試驗通過逐步升壓的方式對閥門、法蘭等管件連接處利用肥皂水檢測無氣泡；

計算管道保壓合格標準計算公式(1)：

其中：A：每小時平均泄漏率（%/h）

P1、P2：試驗開始和結束的絕對壓力（Mpa）

T1、T2:開始、結束時的氣體溫度（℃）

t：試驗時間（h）

判定電解液輸送管道保壓合格標準：A≤1‰/h。

3.2管道清潔

1）使用壓縮空氣將供液管路、氮氣管路、放空管路和氮氣緩沖罐內(nèi)的雜質、顆粒物清除，壓縮空氣的壓力控制在使用壓力的2～3倍，該過程需要連續(xù)吹掃，采用打靶驗收的方法確定管道內(nèi)是否潔凈。

2）使用氮氣排除管路內(nèi)的空氣，并連續(xù)吹掃。壓力控制在使用壓力的2～3倍，該過程需要連續(xù)吹掃。

3）把DMC清洗液通過氮氣打壓的方法壓入供液管路中進行第一次潤洗。

4）第二次用DMC清洗液對供液管路進行潤洗，用取樣瓶分別在排放DMC清洗液的中間時段和結束時段各取一個200ml左右的樣品，取樣完畢之后，密封并做好標記，進行水分和離子檢測。

5）用氮氣對供液管路進行連續(xù)吹掃，壓力控制在使用壓力的2～3倍，將DMC清洗液排除，然后氮氣封存管路。

6）若水分和離子檢測不合格，重復步驟2、4、5。

3.3電解液輸送系統(tǒng)使用步驟

為保證系統(tǒng)可靠性，在使用過程中要對該系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)控，電解液水份抽樣檢測頻次不低于2次/天，離子檢測不低于2次/月。具體操作步驟如下圖1所示：

圖2電解液輸送系統(tǒng)使用流程

4結語

電解液遠距離輸送系統(tǒng)不僅能有效的解決因鋰電池產(chǎn)能提升帶來的轉運頻次提高的問題，同時也能解決甲級防爆暫存間與常規(guī)注液車間聯(lián)通的生產(chǎn)問題，具有極大的推廣意義。未來隨著對該系統(tǒng)的應用研究的逐步深入和完善，穩(wěn)定可靠的電解液遠距離系統(tǒng)應用將越來越廣泛。