这两天碰到一个比较意外的事情, 同事在检查回收的电解液包装桶时,发现桶内气体的氧含量高达21%,让我大吃一惊!
郑重强调一下:易燃液体是绝对不能用空气来压送或做保护气的! 易燃液体要避免接触空气或氧气!
我们知道, 电解液(含一次锂电和锂离子电池电解液)的组成中,一般划分为锂盐、添加剂和溶剂。其质量百分比大约是锂盐10~15%；添加剂一般在5%以下； 其它的都是溶剂, 其质量比大约在80~90%. 在这80%~90%的占比中, 碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯这些不易挥发的丙类溶剂大约占1/3左右, 另外的2/3左右是线酯类或醚类溶剂，它们都是比较易燃的成分，占整个电解液的50~60%。也就是电解液一半或以上的比例是易燃溶剂。
那我们再来看看这些易燃溶剂的闪点和爆炸极限是怎么样的(数据可能有一定出入,但大体准确):
英文缩写 中文名 闭杯闪点(℃) 爆炸极限(体积比 %)
DMC 碳酸二甲酯 17 3.8~21.3
EMC 碳酸甲乙酯 23 1.2~9.8
DEC 碳酸二乙酯 27 1.4~11%
EP 丙酸乙酯 12 1.8~11
PP 丙酸丙酯 24.4 1.3~不详
DME 乙二醇二甲醚 0 1.9~18.7
DOL 1,3-二氧戊环 1 2.1~20.5
THF 四氢呋喃 -17 2.0~12.4
从这些闪点数据看, 可以看出：
1) 一次电解液的危险性比锂离子的高一些. 都在甲类范围. 2) 从爆炸极限的数据来看,爆炸极限的下限都不算高, 除DMC外，空气中溶剂蒸气体积比达到2%左右即能引发爆炸.
我们知道，燃烧的三要素是：温度+可燃物+氧气（或氧化剂）。
蒸气爆炸就是剧烈的燃烧，它也需要三个要素：
A. 合适的温度以保证易燃蒸气浓度足够（大于爆炸下限，小于爆炸上限）；
B. 足够的氧气浓度（或氧化剂浓度）且和蒸气混合好；
C.引火源（静电火花，撞击火花，明火或超过自燃点的高温等）。
在本文开头的情况下， 从闪点数据看， 夏季的气温很容易达到25℃以上，电解液桶内有一定量的残液(几十克到一二百克不等), 只要电解液中含有以上这些溶剂之一，蒸气浓度达到爆炸下限没有问题。（溶剂温度在其闪点以上，蒸气的浓度足够引起持续燃烧或爆炸）.条件A满足.
溶剂蒸气能不能引发爆炸，还和有没有氧气有关。上面检测出来的氧含量21%，是完全满足要求了。条件B也满足了.
这时候只要有一个火花或引火源(条件C)，就构成爆炸的所有条件了。 满足条件C恰恰很容易, 比如金属物品碰撞起个火花、 开关启动或关闭时打个火、电线接触不良来个火花、或者气流高速流动摩擦起电引发静电荷释放等等，都可以充当点火源。 这类点火源要想完全杜绝，反而往往是比较困难的，比如静电放电，秋天干燥时脱化纤衣服都可以产生啪啪的小火花，甚至高跟鞋和地面撞击一下也可以。
这个其实与很多报道过的拆解化工桶或焊接化工容器,内部因为有残余的溶剂引发爆炸是一样的道理， 蒸气有了，空气有了，加上一个拆解时的切割火花或焊接火花，就A+B+C = 爆炸！
因此,要保证电解液的使用安全,绝对不能使用干燥空气(也包括不干燥的空气)做为保护气, 目的也就是确保上述条件只有A,不能出现 A+B, 以防止A+B+C(事故必然发生).
可以使用高纯氮气，高纯氩气，即使二氧化碳没有问题。但绝对不能用含有氧气的压缩空气、干燥空气、或氧化性的气体（理论上讲，包括但不限于氧气/氯气/二氧化氯/二氧化氮/臭氧等）。
此外,使用空气代替高纯氮, 表面看是节省了成本,但实际还带来了两个隐藏的品质问题: 1)空气难以达到高纯氮气所要求的极低露点,引入的微量水分也会导致电解液水分超标而变质,进而导致电池产生质量问题. 2)所含的氧气也可能导致电解液中某些添加剂分解而变色,也导致质量问题.
下面引用一处网上的试题来补充学习一下:
根据这一规定,即使是纯的PC(闪点128℃), 其闪点也没有达到130℃, 还不能用空气压送. EC闪点160℃,纯的EC从安全上可以用空气输送,但在电解液行业, 出于品质与可能的系统内窜气, 实际上还是不行的.
因为是混合物, 电解液的闪点与配方有很大关系,锂离子电池电解液的闭杯闪点通常都在30℃以下, 处于甲类到乙类易燃品的范围. 一次锂电池的电解液,由于醚类的闪点更低,基本上都是甲类. 远远低于130℃.
因此, 再次特别提示,绝对不要用空气代替高纯氮气去压送电解液或保护电解液,或者作为注液环境的保护气. 这样做真的是太危险了,这样的节省成本是拿生产安全开玩笑!
恳请每位看到本文的电解液用户们, 检查一下自己的生产环节是否存在着这样的隐患, 如果有, 请务必立即采取措施进行整改,不能冒这样的风险!
