锂电池用有机电解液生产过程中静电的防护与控制方法

韩国栋，赵庆云，赵继安

（1.天津金牛电源材料有限责任公司，天津300400；2.中海油天津化工研究设计院）

锂电池用有机电解液生产过程中静电的防护与控制方法

韩国栋1，赵庆云2，赵继安1

（1.天津金牛电源材料有限责任公司，天津300400；2.中海油天津化工研究设计院）

摘 要：随着锂电池的迅速推广运用，锂电池用电解液生产过程中的静电防护问题也日益显要。论述了静电的危害，并从静电的特征出发，根据相关技术标准和多年来对锂电池用电解液生产过程中防静电检测经验，总结归纳出锂电池用有机电解液生产过程中防静电的要点，针对易产生静电的工序，提出通过静电接地、等电位连接、控制物料流速、人体防静电、改进进料方式等措施，来预防或消除生产过程中产生的静电，具有一定的推广意义。

关键字：锂电池；静电；有机电解液；等电位连接

随着工业的发展，在生产过程中静电带来的危害日益增加，尤其在一些涉及易燃易爆的化工生产中该问题尤为突出。静电的危害主要有3个方面，即引起爆炸和火灾、静电电击和阻碍生产有序进行。锂电池用有机电解液生产中需要用到有机碳酸酯类溶剂，这些溶剂大多为易燃的危险性物料，由于静电的危害性容易被人忽略，稍有疏漏即会造成不可估量的后果。所以在锂电池用电解液生产过程中对静电的防护和控制十分必要。

1 有机电解液的生产工艺及产生静电工序

1.1 生产工艺

锂电池用有机电解液，主要原料为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二（三氟甲基磺酰）亚胺锂等电解质中的一种或几种，与有机碳酸酯类溶剂如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等2种以上的混合物。其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的闪点分别为17℃和23.3℃，属于低闪点的易燃液体，按GB 50016—2006《建筑防火设计规范》规定，其火灾危险性为甲类［1］。

有机电解液的生产工艺过程为将所选定的有机碳酸酯类溶剂原料按配方要求混合均匀，纯净化处理后，在一定温度下按比例加入电解质锂盐及各种改善电池性能的添加剂，充分溶解后，再经净化处理，检测合格后包装成电解液产品。

1.2 主要产生静电的工序

锂电池有机电解液生产过程中主要产生静电的工序包括：原料槽车卸料、物料输送转移、放料、吸料、采样、清釜、管线气体放空操作等。

2 锂电池用有机电解液生产过程中预防、消除静电的安全措施

2.1 静电接地

静电接地的具体措施为：1）原料槽罐车卸料过程的安全措施。槽罐车进入厂区后，经静置，连接静电接地线。采样人员应穿防静电服、防静电鞋，上车取样前，应先触摸静电消除器消除人体的静电。卸料前槽车连接静电消除器，进料管道连有静电导线，并检测接地电阻。根据文献［2］，“甲、乙、丙A类油品的汽车油罐车应设置与油罐车跨接的防静电接地装置，接地电阻不应大于100Ω”。据检测数据统计显示，金牛公司（简称公司）槽车接地电阻一般在4～6Ω，这远低于规范标准要求。2）对每个原料储罐设置2处接地点，一处与房体防雷引下线共用，接地电阻为0.1Ω，另一处为单设接地点，接地电阻为0.075Ω。3）对搅拌釜及操作平台上的电气设备利用操作平台做接地连接，接地电阻为0.1Ω。

2.2 等电位连接

等电位连接的具体措施为：1）运输物料管道要求。为防止感应带电，平行管道间距小于10 cm时，每隔20 cm应用连接线连接起来，管道与管道、管道与其他金属构件交叉时，若间距小于10 cm也应连接起来。管道、设备用法兰连接的都连有静电跨接线，应保证等电位连接［3］。2）有机溶剂用不锈钢软管放料到包装桶。在此过程中，将包装桶与放料不锈钢软管、地秤良好接触，并使用静电连接线将包装桶与放料系统等电位连接。

2.3 控制物料流速

静电的产生与物料运输速度有一定的关系，降低物料移动中的摩擦速度或流速，可有效抑制静电的产生。碳酸二甲酯的电阻率为1.09×1013Ω·cm，根据液体石油产品安全规程，其流速应限制在1m/s内，一般放置单剂时单剂储罐补压为0.2MPa，放料口直径为20mm，放料速度为0.9m/s。有机溶剂的过滤过程中，通过控制压力来控制流速小于1m/s。

2.4 人体防静电

人体防静电的具体措施为：1）车间操作人员要穿防静电服，进入车间前要触摸静电消除器，进入车间后严禁穿、脱衣帽，衣物中禁止携带金属物品。2）槽罐车取样时，取样人禁止着化纤衣服，并应触摸静电消除器后方可上车取样。3）相关实验表明，只有在穿防静电鞋、穿防静电服、铺设防静电地板情况下，才能有效实现人体防静电。因此，车间人员除穿防静电服外，还应在车间的重点部位如有机溶剂放料处、吸料处铺设防静电地板或设置静电消除器。

2.5 改变单剂放料、配置复剂进料方式

放料和配置复剂进料方式是从桶、罐顶部灌注单剂，单剂对容器底、壁冲击而产生静电。改变放料口形状和方式能有效限制静电的产生，将放料口改为T形、锥形等对降低容器内液面的电位具有一定的效果，将放料管延伸至容器底部，能避免单剂在容器内的冲击、喷射和溅射。

2.6 选用合适的取样容器

依据GB 12158—2006《防止静电事故通用导则》，在使用小型便携式容器灌装易燃绝缘性液体时，宜用金属或导静电容器，避免采用静电非导体容器，对金属容器及金属漏斗应跨接并接地［4］。

2.7 制定特殊作业场所防静电管理规定

班组安全员每班巡检静电导线是否有脱落现象，车间安全员每周对静电导线的连接检查一次，公司安全环境管理办公室每周负责对重点部位接地电阻进行一次检测，上述检查、检测均作记录。此外，办公室每年还负责联系具有资质的单位进行一次防雷防静电检测，并出具检测报告。

3 控制效果

通过以上措施，能够将生产过程中产生的静电及时导走，不会产生静电集聚现象，公司除每年请防雷中心来进行防雷、防静电检测接地电阻外，还每星期进行重点部位静电接地电阻检测，以确保接地有效。有机溶剂放料进入包装操作，是控制静电的重点过程，最初未设置静电连接线，且地秤接地不良好，出现了放料不锈钢软管对包装桶放电的现象，设置静电连接线后保证了包装桶与放料系统的等电位，地秤的良好接地确保有机溶剂冲击包装桶而产生的静电能及时导向大地。

通过推行上述措施，有效避免了因静电引起的安全事故，保证了公司的安全运营。

参考文献：

［1］ GB 50016—2006 建筑防火设计规范［S］.

［2］ GB 50074—2002 石油库设计规范［S］.

［3］ 张宝铭，林文荻.静电防护技术手册［M］.北京：电子工业出版社，2000.

［4］ GB 12158—2006 防止静电事故通用导则［S］.

联系方式：hgdmao@163.com

中图分类号：TQ131.11

文献标识码：A

文章编号：1006-4990(2012)02-0056-02

收稿日期：2011-08-29

作者简介：韩国栋（1986— ），男，助理工程师，主要从事安全和环保工作。

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