鋰電池用有機電解液生產(chǎn)過程中靜電的防護與控制方法

韓國棟，趙慶云，趙繼安

（1.天津金牛電源材料有限責(zé)任公司，天津300400；2.中海油天津化工研究設(shè)計院）

鋰電池用有機電解液生產(chǎn)過程中靜電的防護與控制方法

韓國棟1，趙慶云2，趙繼安1

（1.天津金牛電源材料有限責(zé)任公司，天津300400；2.中海油天津化工研究設(shè)計院）

摘 要：隨著鋰電池的迅速推廣運用，鋰電池用電解液生產(chǎn)過程中的靜電防護問題也日益顯要。論述了靜電的危害，并從靜電的特征出發(fā)，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標準和多年來對鋰電池用電解液生產(chǎn)過程中防靜電檢測經(jīng)驗，總結(jié)歸納出鋰電池用有機電解液生產(chǎn)過程中防靜電的要點，針對易產(chǎn)生靜電的工序，提出通過靜電接地、等電位連接、控制物料流速、人體防靜電、改進進料方式等措施，來預(yù)防或消除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電，具有一定的推廣意義。

關(guān)鍵字：鋰電池；靜電；有機電解液；等電位連接

隨著工業(yè)的發(fā)展，在生產(chǎn)過程中靜電帶來的危害日益增加，尤其在一些涉及易燃易爆的化工生產(chǎn)中該問題尤為突出。靜電的危害主要有3個方面，即引起爆炸和火災(zāi)、靜電電擊和阻礙生產(chǎn)有序進行。鋰電池用有機電解液生產(chǎn)中需要用到有機碳酸酯類溶劑，這些溶劑大多為易燃的危險性物料，由于靜電的危害性容易被人忽略，稍有疏漏即會造成不可估量的后果。所以在鋰電池用電解液生產(chǎn)過程中對靜電的防護和控制十分必要。

1 有機電解液的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)生靜電工序

1.1 生產(chǎn)工藝

鋰電池用有機電解液，主要原料為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰等電解質(zhì)中的一種或幾種，與有機碳酸酯類溶劑如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等2種以上的混合物。其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的閃點分別為17℃和23.3℃，屬于低閃點的易燃液體，按GB 50016—2006《建筑防火設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，其火災(zāi)危險性為甲類［1］。

有機電解液的生產(chǎn)工藝過程為將所選定的有機碳酸酯類溶劑原料按配方要求混合均勻，純凈化處理后，在一定溫度下按比例加入電解質(zhì)鋰鹽及各種改善電池性能的添加劑，充分溶解后，再經(jīng)凈化處理，檢測合格后包裝成電解液產(chǎn)品。

1.2 主要產(chǎn)生靜電的工序

鋰電池有機電解液生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生靜電的工序包括：原料槽車卸料、物料輸送轉(zhuǎn)移、放料、吸料、采樣、清釜、管線氣體放空操作等。

2 鋰電池用有機電解液生產(chǎn)過程中預(yù)防、消除靜電的安全措施

2.1 靜電接地

靜電接地的具體措施為：1）原料槽罐車卸料過程的安全措施。槽罐車進入廠區(qū)后，經(jīng)靜置，連接靜電接地線。采樣人員應(yīng)穿防靜電服、防靜電鞋，上車取樣前，應(yīng)先觸摸靜電消除器消除人體的靜電。卸料前槽車連接靜電消除器，進料管道連有靜電導(dǎo)線，并檢測接地電阻。根據(jù)文獻［2］，“甲、乙、丙A類油品的汽車油罐車應(yīng)設(shè)置與油罐車跨接的防靜電接地裝置，接地電阻不應(yīng)大于100Ω”。據(jù)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，金牛公司（簡稱公司）槽車接地電阻一般在4～6Ω，這遠低于規(guī)范標準要求。2）對每個原料儲罐設(shè)置2處接地點，一處與房體防雷引下線共用，接地電阻為0.1Ω，另一處為單設(shè)接地點，接地電阻為0.075Ω。3）對攪拌釜及操作平臺上的電氣設(shè)備利用操作平臺做接地連接，接地電阻為0.1Ω。

2.2 等電位連接

等電位連接的具體措施為：1）運輸物料管道要求。為防止感應(yīng)帶電，平行管道間距小于10 cm時，每隔20 cm應(yīng)用連接線連接起來，管道與管道、管道與其他金屬構(gòu)件交叉時，若間距小于10 cm也應(yīng)連接起來。管道、設(shè)備用法蘭連接的都連有靜電跨接線，應(yīng)保證等電位連接［3］。2）有機溶劑用不銹鋼軟管放料到包裝桶。在此過程中，將包裝桶與放料不銹鋼軟管、地秤良好接觸，并使用靜電連接線將包裝桶與放料系統(tǒng)等電位連接。

2.3 控制物料流速

靜電的產(chǎn)生與物料運輸速度有一定的關(guān)系，降低物料移動中的摩擦速度或流速，可有效抑制靜電的產(chǎn)生。碳酸二甲酯的電阻率為1.09×1013Ω·cm，根據(jù)液體石油產(chǎn)品安全規(guī)程，其流速應(yīng)限制在1m/s內(nèi)，一般放置單劑時單劑儲罐補壓為0.2MPa，放料口直徑為20mm，放料速度為0.9m/s。有機溶劑的過濾過程中，通過控制壓力來控制流速小于1m/s。

2.4 人體防靜電

人體防靜電的具體措施為：1）車間操作人員要穿防靜電服，進入車間前要觸摸靜電消除器，進入車間后嚴禁穿、脫衣帽，衣物中禁止攜帶金屬物品。2）槽罐車取樣時，取樣人禁止著化纖衣服，并應(yīng)觸摸靜電消除器后方可上車取樣。3）相關(guān)實驗表明，只有在穿防靜電鞋、穿防靜電服、鋪設(shè)防靜電地板情況下，才能有效實現(xiàn)人體防靜電。因此，車間人員除穿防靜電服外，還應(yīng)在車間的重點部位如有機溶劑放料處、吸料處鋪設(shè)防靜電地板或設(shè)置靜電消除器。

2.5 改變單劑放料、配置復(fù)劑進料方式

放料和配置復(fù)劑進料方式是從桶、罐頂部灌注單劑，單劑對容器底、壁沖擊而產(chǎn)生靜電。改變放料口形狀和方式能有效限制靜電的產(chǎn)生，將放料口改為T形、錐形等對降低容器內(nèi)液面的電位具有一定的效果，將放料管延伸至容器底部，能避免單劑在容器內(nèi)的沖擊、噴射和濺射。

2.6 選用合適的取樣容器

依據(jù)GB 12158—2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》，在使用小型便攜式容器灌裝易燃絕緣性液體時，宜用金屬或?qū)ъo電容器，避免采用靜電非導(dǎo)體容器，對金屬容器及金屬漏斗應(yīng)跨接并接地［4］。

2.7 制定特殊作業(yè)場所防靜電管理規(guī)定

班組安全員每班巡檢靜電導(dǎo)線是否有脫落現(xiàn)象，車間安全員每周對靜電導(dǎo)線的連接檢查一次，公司安全環(huán)境管理辦公室每周負責(zé)對重點部位接地電阻進行一次檢測，上述檢查、檢測均作記錄。此外，辦公室每年還負責(zé)聯(lián)系具有資質(zhì)的單位進行一次防雷防靜電檢測，并出具檢測報告。

3 控制效果

通過以上措施，能夠?qū)⑸a(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電及時導(dǎo)走，不會產(chǎn)生靜電集聚現(xiàn)象，公司除每年請防雷中心來進行防雷、防靜電檢測接地電阻外，還每星期進行重點部位靜電接地電阻檢測，以確保接地有效。有機溶劑放料進入包裝操作，是控制靜電的重點過程，最初未設(shè)置靜電連接線，且地秤接地不良好，出現(xiàn)了放料不銹鋼軟管對包裝桶放電的現(xiàn)象，設(shè)置靜電連接線后保證了包裝桶與放料系統(tǒng)的等電位，地秤的良好接地確保有機溶劑沖擊包裝桶而產(chǎn)生的靜電能及時導(dǎo)向大地。

通過推行上述措施，有效避免了因靜電引起的安全事故，保證了公司的安全運營。

參考文獻：

［1］ GB 50016—2006 建筑防火設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ GB 50074—2002 石油庫設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］ 張寶銘，林文荻.靜電防護技術(shù)手冊［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2000.

［4］ GB 12158—2006 防止靜電事故通用導(dǎo)則［S］.

聯(lián)系方式：hgdmao@163.com

中圖分類號：TQ131.11

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4990(2012)02-0056-02

收稿日期：2011-08-29

作者簡介：韓國棟（1986— ），男，助理工程師，主要從事安全和環(huán)保工作。

Static safeguard and controlmethod in production processof organic electrolyte for lithium ion batteries

Han Guodong1，Zhao Qingyun2，Zhao Ji′an1
（1.Tianjin Jinniu Power SourcesMaterialCo.，Ltd.，Tianjin 300400，China；2.CNOOCTianjin ChemicalResearch&Design Institute）

Abstract：With rapid popularization and application of lithium batteries，the static protective problem was increasingly important in electrolyte production process of lithium batteries.Hazards of static were discussed and themain points of static protection in the production organic electrolyte for Li-ion batterieswere summarized according to the features of static，relevant technical standards aswell as testing experiences ofmany years.Several anti-staticmeasures aiming at the processeswhich are easy to produce static were introduced.Itwas also pointed out that static grounding，equipotential connection，control of material flow velocity，human body anti-static，and improvementof feeding etc.could be adopted to preventor eliminate static in the production.Thesemeasureshave certain significance forpopula-rization.

Keywords：lithium ion batteries；static；organic electrolyte；equipotentialconnection