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(dòng)力電池有著廣泛的應(yīng)用前景[1]。隨著鋰電池生產(chǎn)線設(shè)計(jì)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(zhuǎn)運(yùn)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(zhì)，其存放區(qū)域需具備甲級防爆等級要求，為降低建設(shè)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(yuǎn)。目前，生產(chǎn)過程是將200Kg/桶電解液由電解液庫房轉(zhuǎn)運(yùn)至注液間進(jìn)行生產(chǎn)，如果按照每日生產(chǎn)500WAh電池計(jì)算，每天需轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhuǎn)運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所允許的最大限值。因此，電解液遠(yuǎn)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(shè)備傳輸所需電解液，具備氮壓自動(dòng)供液、自動(dòng)清洗及異常處理功能，設(shè)備工作狀態(tài)由系統(tǒng)自動(dòng)控制可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化供液。該系統(tǒng)設(shè)備配置獨(dú)立的PLC控制平臺，可實(shí)現(xiàn)對相關(guān)工藝參數(shù)（如壓力、供液量等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、記錄和調(diào)節(jié)控制、歷史數(shù)據(jù)查詢導(dǎo)出、問題報(bào)警及原因追溯、安全保護(hù)、密碼權(quán)限等功能。由控制系統(tǒng)、供液管路、氮?dú)夤苈贰⒎趴展苈泛偷獨(dú)饩彌_裝置五部分組成，通過氮?dú)獯驂旱姆椒?，將暫存間內(nèi)的電解液經(jīng)供液管路輸送至自動(dòng)注液機(jī)內(nèi)。

整套系統(tǒng)的動(dòng)力源采用的是高純氮?dú)?，供液管路材質(zhì)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(gè)電解液供液口自動(dòng)切換可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)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(gè)系統(tǒng)能否正常使用的關(guān)鍵步驟，電解液進(jìn)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)酸，具有很強(qiáng)的腐蝕性，而且含水量超標(biāo)的電解液也會造成鋰電池報(bào)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(jìn)行檢測

首先，管道壓力試驗(yàn)是通過高純氮?dú)鉃樘畛浣橘|(zhì)進(jìn)行，保壓壓力為使用壓力的1.5～2倍，保壓時(shí)間為30min無泄漏；

其次，管道泄漏性試驗(yàn)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(jì)算管道保壓合格標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式(1)：

其中：A：每小時(shí)平均泄漏率（%/h）

P1、P2：試驗(yàn)開始和結(jié)束的絕對壓力（Mpa）

T1、T2:開始、結(jié)束時(shí)的氣體溫度（℃）

t：試驗(yàn)時(shí)間（h）

判定電解液輸送管道保壓合格標(biāo)準(zhǔn)：A≤1‰/h。

3.2管道清潔

1）使用壓縮空氣將供液管路、氮?dú)夤苈贰⒎趴展苈泛偷獨(dú)饩彌_罐內(nèi)的雜質(zhì)、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(yàn)收的方法確定管道內(nèi)是否潔凈。

2）使用氮?dú)馀懦苈穬?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?dú)獯驂旱姆椒▔喝牍┮汗苈分羞M(jìn)行第一次潤洗。

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

5）用氮?dú)鈱┮汗苈愤M(jìn)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?dú)夥獯婀苈贰?br/>
6）若水分和離子檢測不合格，重復(fù)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(jìn)行動(dòng)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(jié)語

電解液遠(yuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)頻次提高的問題，同時(shí)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(yīng)用研究的逐步深入和完善，穩(wěn)定可靠的電解液遠(yuǎn)距離系統(tǒng)應(yīng)用將越來越廣泛。