一种保持锂电池电解液仓储运输期间质量稳定的包装桶的制作方法

发明涉及锂电池电解液的包装技术领域。更具体的，涉及一种能保持锂电池电解液在仓储及运输期间质量稳定的包装桶。

背景技术：

离子电池电解液是锂离子电池的重要组成部分。在锂离子电池中承担着正负极之间传输电荷的作用。锂离子电池电解液通常由有机溶剂、电解质锂盐和添加剂三部分组成。

按照我国最新行业标准《sj/t11723-2018》，判定锂离子电池电解液质量优劣与否有水分含量、游离酸含量以及色度等一系列指标。

经多年、多家科研机构及厂商认真研究、细心总结，通过配方优化、溶剂优选、自动化加料以及气密灌装等一系列现代化手段辅助，锂离子电池电解液在生产环节已成熟解决达标生产问题。

但在实践中发现，锂离子电池电解液出厂后的仓储运输期间，由于电解液的溶剂结构中均存在电负性较大的羰基以及亚稳定的双键，容易与极性水分子作用形成络合体或反应生成相应的醇；电解质锂盐的分子活性也决定其本身不单极易吸受水份、而且会进一步与水份反应、产生对锂离子电池极其有害的分解产物氟化氢。而且二者都是温度越高、时间越长、危害越大。

正是因为锂离子电池电解液本身化学活性特点，决定了锂离子电池电解液的质量会随着存储运输期限的延长而变差（即便在标准规定的存储时限内抽样检验质量指标合格，但实事求是的讲：品质和出厂之初相比，肯定还是下降。这就是业内所说的“隐性缺陷”）。尚若这种检验合格、但存在“隐性缺陷”的锂离子电池电解液做成锂离子电池，对锂离子电池正负极材料、集流体等都有一定的腐蚀破坏作用,从而导致电池的循环性能及安全性能的降低。严重者更有导致锂离子电池发热、漏液甚至起火爆炸的危险。

综上所述，运输仓储期间保持锂离子电池电解液品质的研究具有重要意义。

为解决这个问题，国内同行也下功夫做了针对性研究。

专利文献[cn207482525u]公开了如下技术：“所述过滤器固定在所述液相管的下端;所述过滤器包括壳体、过滤芯和出液口;所述壳体的进液口与所述液相管的底端相连;所述过滤芯包设置于壳体的内部;所述出液口靠近所述桶体底端的凹槽处。所述过滤芯包内部设置有多孔过滤滤芯;储存过程中，产生变化的锂离子电池电解液在供给使用的同时，经过过滤器进行强制过滤，能够确保电解液正常提供制造电池使用”。

但是，上述专利文献公开的锂离子电池电解液包装桶结构，仅仅是在桶底吸液口处加装一个多孔过滤滤芯，能起到的作用仅仅是过滤掉电解液变质之后产生的絮状物或沉淀物。对于锂离子电池电解液存储运输期间品质降低的“罪魁祸首”---微量水分的控制无能为力，锂离子电池电解液经此专利手段处理之后，仅仅能做到外观指标（无沉淀、无悬浮物）达标，对锂离子电池而言，重大隐患依然存在。

还有专利文献[cn201643836u]提出：“本可循环使用锂离子电池电解液包装桶过滤装置使用时，将液相输入管与离锂子电池电解液灌装线连接上，打开控制阀后，由气相输入管压入电解液包装桶内的压缩气体，作用于桶内电解液的液面，受到压缩气流压力的电解液由滤器端盖的进液口压入滤器本体内滤器端盖延伸管上装有的多孔滤芯包,将储存后发生变化的电解液中的絮状物或沉淀物进行过滤，过滤后多孔滤芯包内洁净、没有问题的电解液由滤器本体经液相输出管供给制造电池使用，使原先发生变化的电解液不再以报废的方式处理掉，减少了企业不必要的损失，为电池制造厂商提高了经济效益”。“装有过滤装置锂离子电池电解液包装桶可循环使用，只要在重新灌装锂离子电池电解液前，打开电解液包装桶，卸下电解液过滤装置将滤器本体和多孔滤芯包进行清理后，重新装好就可以再次使用了”。

相比[cn207482525u]，[cn201643836u]在设计细节上下了功夫（在改善锂离子电池电解液外观指标的同时，还对锂离子电池电解液色度降低也有帮助）。但同样存在对锂离子电池电解液存储运输期间，无法解决“电解液的溶剂结构中电负性较大的羰基以及亚稳定的双键，容易与极性水分子作用形成络合体或反应生成相应的醇以及电解质锂盐吸受水份分解，产生对锂离子电池极其有害的分解产物氟化氢”这个核心质量问题。

专利文献[cn108199075a]注意到以往专利技术的不足，针对锂离子电池电解液仓储运输期间质量下降的核心问题，设计出一种基于原电池原理的锂离子电池电解液除水降酸方法。实事求是讲，该专利文献发现了导致电解液质量变劣的核心问题：...“锂离子电池电解液含水量的出厂标准是小于等于20ppm，但在实际运输、使用和储存过程中，不可避免地会引入各种来源的水分，导致电解液水分超标。微量水分的存在，会引起电解液中六氟磷酸锂的水解，池内阻增加，导致电池性能不断下降，生成的lif和hf会越多。当电解液中的含水量超过loooppm时，锂离子电池将被完全破坏”。所提出的原电池原理除水降酸技术方案：“一种基于原电池原理的锂离子电池电解液除水降酸方法，该方法采用高比表面积碳电极作正极、锂金属作负极，浸入锂离子电池电解液中组成原电池，使锂离子电池电解液中的水和氢氟酸作为正极活性物质发生还原反应，实现对锂离子电池电解液的除水降酸处理”，逻辑上也说得通。但回归实际操作上层面上，无论是气密包装桶内拟处理的锂离子电池电解液如何插上电极，亦或按照专利列举的实施例；（把锂离子电池电解液放在“充满氩气的手套箱里”，插上电极48小时）。姑且不论原电池电极间距要求是如何的严苛，仅对现代化锂离子电池封装流程而言，这种除水降酸模式，坦白说缺乏实用性。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的缺陷，提供一种能保持锂电池电解液仓储运输期间质量稳定的包装桶。

实现锂电池电解液仓储运输期间能保持质量稳定，本发明是通过以下方案实现的：

循锂离子电池电解液行业规范，制订1.2立方米左右不锈钢耐压容器（行内俗称吨桶）作为电解液存储运输期间能保持品质稳定的包装桶。由不锈钢板冲压、焊接制成上下椭圆封头、桶身圆柱状的耐压包装桶（12），在包装桶顶部，安装大口径密封法兰（11），方便包装桶内部件更换，从大口径密封法兰上至少引入桶内两条不锈钢接管，一条短管作为包装桶气密进气管（6），进气管顶端装有快速接头（9），另一条长管为电解液出液管（14），出液管顶端装有快速接头（10），快速接头上面装有不锈钢保护罩（8），存储运输期间，保护罩通过保护罩固定栓（7）套在包装桶顶部，出液管（14）下方安装吸附、过滤组合套筒（5），吸附、过滤组合套筒由立体过滤元件（2）、压制成型的锂化分子筛（3）及颗粒状专用脱色活性炭（4）组合而成，吸附、过滤组合套筒下方连接最靠近包装桶桶底的短管吸液口（1），整个包装桶（12）通过桶体立面的定位垫（13）以及包装桶底部的承重支架牢牢固定在钢制包装桶保护框架（15）内。

包装桶（12）优选ss316l材质制作,在有能力对包装桶内部实施电化学钝化的条件下，亦可以选用ss304材质制作。

吸附、过滤组合套筒（5）优选高品质四氟乙烯管材制成。其中内套筒中间装填颗粒状专用脱色活性炭（4），上下端口通过立体过滤元件（2）连接出液管（14）和吸液口（1），外套筒固定在内套筒径向外侧，表面打孔，方便电解液与装置在内外套筒之间压制成型的锂化分子筛（3）自由接触。

立体过滤元件（2）优选电子级聚丙烯折叠滤芯。充分考虑电解液最新行业标准（sj/t11723-2018）对包装桶气密压力的要求范围（0.015～0.025mpa）,立体过滤元件的过滤精度不得大于10um，优选5～7um。过滤面积与出液管（14）横截面面积之比不得小于50，优选65～80。如此既保证过滤时包装桶内压不超过电解液行业标准要求，又能维持正常电解液液量输出。

安装在内外套筒之间压制成型的锂化分子筛优选全锂型沸石分子筛(硅铝比1:0.9～1.1；锂含量超过99.5%)，压制形状优选球形（只要不小于外套筒打孔的孔径，也可以是小圆柱型）。如此既能保证分子筛除水除酸的特有高效率，又能避免在锂离子电池电解液除水过程中的常规分子筛的二次污染。（锂离子电池电解液在利用分子筛除水过程中，会发生溶液中的锂离子与分子筛中阳离子的离子交换过程，在水分被除掉的同时，分子筛中的阳离子也会被交换至电解液中。如果使用常规分子筛，则其中的钠离子会与非水电解液中的锂离子发生离子交换，交换出的钠离子会影响正负极的嵌锂过程和锂离子的传输，进而使锂离子电池无法正常充放电。这就是在电解液存储运输期间除水除酸，一定要选用锂化分子筛的原因）。

颗粒状专用脱色活性炭（4）优选椰壳油脂脱色类活性炭，比表面积为850～1000m²/g，孔隙容积为0.88～1.5ml/g，平均孔隙半径为40～50à。如此选用，较好解决了一般活性炭在非水介质中脱色效率低下的缺点。

本发明具有以下优点。

1、采用锂离子电池电解液包装桶内置吸附、过滤组合套筒装置，使得锂离子电池电解液在存储运输期间，组合件内、外套筒之间的锂化分子筛时时刻刻在发挥除水除酸的吸附作用；一旦电池厂商制作锂离子电池需要用电解液的时候，包装桶通过进气管压入保护气体，在包装桶内对液相形成压力。电解液在气压作用下，从包装桶最底部的吸液口依次流过内套管中的颗粒状专用脱色活性炭、立体过滤元件，确保包装桶内的电解液在出桶使用之前，有锂化分子筛的除水除酸，有活性炭的脱色以及有立体过滤元件的精密过滤，真正实现存储运输期间电解液品质的稳定。

2、全面考虑仓储运输期间电解液品质产生劣变的原因并针对性的采取补救措施（不再像过往那些只能解决诸如过滤絮状物、部分降低色度等有缺陷的不完善的专利表述），使得本发明真正做到了电解液仓储运输期间针对性解决问题，确保电解液的质量稳定。

3、本发明充分考虑实用性，与过往那些为了维持仓储运输期间电解液质量稳定，不得已添加各种稳定剂的方案相较，不用改变电解液配方，不引入复杂化学品，不会对锂离子电池产生新的不稳定因素。

4、本发明与添加稳定剂的方案相比，不需要额外能耗，也根本不需要锂离子电池厂商额外做任何多余准备工作，只需按照现有的操作规程，进气管连接保护气源、出液管连接锂离子电池注液储罐，操作上极其简便。极小的成本实现电解液存储运输期间质量的稳定。

附图说明

图1是本发明能保持锂离子电池电解液仓储运输期间质量稳定的包装桶总图。

图2是核心部件吸附、过滤组合套筒示意图。

符号说明。

1、电解液包装桶底部吸液口。

2、立体过滤元件。

3、压制成型的锂化分子筛。

4、颗粒状专用脱色活性炭。

5、吸附、过滤组合套筒。

6、电解液包装桶进气管。

7、电解液包装桶接管保护罩固定栓。

8、电解液包装桶接管保护罩。

9、电解液包装桶进气管快速接头。

10、电解液包装桶出液管快速接头。

11、电解液包装桶大口径密封法兰。

12、电解液包装桶桶体。

13、电解液包装桶桶体立面定位垫。

14、电解液包装桶出液管。

15、钢制电解液包装桶保护框架。

16、电解液包装桶底部承托架。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不限于所述的实施例。

实施例

一种保持锂电池电解液仓储运输期间质量稳定的包装桶，包括以下步骤：

电解液在灌入电解液包装桶之前，预先在包装桶内组装好吸附、过滤组合套筒：（内套筒装填1.5公斤颗粒状专用脱色活性炭，内外套筒之间，装填2公斤直径10mm的球形锂化分子筛，外套筒均布直径8mm的孔，内套筒两端装好过滤精度7um、过滤面积0.015㎡的电子级聚丙烯材质立体过滤元件）。

电解液在灌入电解液包装桶之前，预先在包装桶内组装好吸附、过滤组合套筒：（内套筒装填1.5公斤颗粒状专用脱色活性炭，内外套筒之间，装填2公斤直径10mm的球形锂化分子筛，外套筒均布直径8mm的孔，内套筒两端装好过滤精度7um、过滤面积0.015㎡的电子级聚丙烯材质立体过滤元件）。

组装完毕，对包装桶全面清洗、干燥、抽空。

通过自动气密灌装机，将质量要求达到sj/t11723-2018指标的锂离子电池电解液1000公斤装入各部件检验合格的包装桶。

灌装完毕，加保护气体高纯氮气至包装桶内压0.02mpa。

对比例。

通过自动气密灌装机，将质量要求达到sj/t11723-2018指标的锂离子电池电解液1000公斤装入各部件检验合格的包装桶（该包装桶作为对比例，除了不安装吸附过滤组合套筒，其余部件及检验条件同实施例包装桶完全一样）。

同样的，对比例包装桶灌装完毕，亦加保护气体高纯氮气至包装桶内压0.02mpa。

模拟正常电解液生产厂商出货到下游锂离子电池制造厂商流程：1、在电解液生产厂商成品库房相同位置，实施例及对比例两个电解液包装桶存放30天；2、在同一时间段，用叉车将实施例和对比例两个包装桶装到货车上，按正常销售半径600公里为限，让货车载着实施例及对比例两桶电解液在公路上运行合计15个小时。然后回到原库房，放置同一地点存储；3、实施例及对比例在全部仓储时限内，每隔30天同时取样检测一次，直到行业标准规定的6个月保质期结束。

实施例和对比例具体监测数据详见下表：