一种能全程监测锂电池电解液温度压力数据的包装桶的制作方法

本实用新型涉及锂电池电解液的包装技术领域。更具体的，涉及一种能全程监测锂电池电解液温度压力数据的包装桶。

背景技术：

锂离子电池电解液是锂离子电池正负极之间起传导作用的离子导体，由电解质锂盐、高纯度的有机溶剂和必要的添加剂等原料以一定的比例配成，在电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性能等方面扮演着至关重要的角色。

目前工业上成熟做法是在惰性气体保护下，把配制好的电解液灌进不锈钢材质包装桶储存、运输。为防止包装桶内的电解液在存储、运输以及使用期间吸收大气环境中水分导致电解液分解失效，包装桶在完成电解液灌装后还需充入一定量的惰性气体，使包装桶时刻处于正压状态。

从避免电解液吸收大气环境水分的角度看，电解液包装桶内压越高越好。但从包装桶安全角度看，当然是越接近环境大气压力就越安全。而且公知的是：密闭容器里面气体压强随温度变化而变化(按理想气态方程式简单计算可知；大气环境温度如果从冬季零下20℃变化到夏季零上30℃，则密闭容器中气体压强会相差约17％)。

综合考虑包装桶全天候存储运输安全性以及包装桶内电解液的活性保护，最新锂离子电池电解液的行业标准(SJ/T11723-2018)定出一个兼顾两者的温度压力指标：电解液存储温度在0～30℃之间、电解液包装桶内压在0.015～0.025Mpa之间。

锂离子电池电解液出厂后的存储运输期间，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收水分、而且会进一步与水分反应、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。

已有研究数据证明；锂离子电池电解液水解反应速率随温度升高而大大加快，40℃下的反应速率常数是20℃时的3～4倍，60℃时增大到20℃时的8～12倍。

实践中还发现，一些使用电解液的厂商，为了提高生产效率，加快电解液从包装桶内流出，超标准对电解液包装桶进气增压。已经有事故实例证明；电解液包装桶超过标准压力使用，轻者包装桶桶体变形、密封处漏液，严重者造成包装桶爆裂、电解液溅出伤人。

因此，严格执行最新行业标准有关电解液包装桶温度压力指标还是非常重要的。但实事求是讲，现状不容乐观。

电解液包装桶从根源探究，本身就是按非压力容器的思路来设计的。截至目前，电解液包装桶都未纳入压力容器监管范畴。所以在使用中，随意性较强。保护气体压力太小，不仅厂家在使用时电解液不容易压出，而且有温度降低包装桶出现负压造成电解液吸潮失效。而保护气体压力太高，不仅容易造成电解液出液时泡沫多、影响注液量，而且有可能导致电解液包装桶爆裂泄漏的隐忧。

专利文献[CN207482525U]公开了如下技术：“一种安全型锂离子电池电解液包装桶，属于锂离子电池电解液的技术包装领域。包括桶体及密封盖；所述密封盖固定在所述桶体的顶部；所述密封盖上设置有进/出液阀、进/出气阀及限压阀。本实用新型提供的安全型锂离子电池电解液包装桶，通过密封盖上设置有进/出液阀、进/出气阀及限压阀；在电解液储存、运输或使用过程中，当电解液包装桶内压力达到设定安全压力时，限压阀将进行排气工作，避免压力继续升高，防止电解液喷溅对人体及设备的伤害”。

上述专利文献解决思路是在电解液包装桶上加装安全(限压)阀，这种解决思路有几点不足：一是超压之后，安全阀动作，将电解液从包装桶内喷出以达到降低压力的目的。但这个动作本身就具有一定危险性(喷出的电解液会着火、会腐蚀伤人)；二是这个解决思路只是针对超过设定压力而动作，对于可能存在压力减小、甚至包装桶产生负压则无能为力；三是温度的影响没有提及。

专利文献[CN206446975U]公开了如下技术：“一种锂离子电池电解液安全包装桶，包括桶体，所述桶体的上部设有密封盖，所述密封盖上设有出液阀和进气阀；所述桶体内部设有隔层，隔层下部设有潜室，隔层将潜室完全隔离，所隔层包括与桶体侧壁连接的支撑板，支撑板开有圆形孔，所述支撑板上部覆盖有薄膜层，薄膜层由压板压紧于支撑板上，所述薄膜层完全覆盖圆形孔”。

按照专利文献所述，此专利有益点在于:“本安全包装桶在底部设有潜室，在正常储运时，潜室由隔层隔离，潜室上部用于装存电解液，当包装桶内部压力过大时，隔层的薄膜层破裂，一部分电解液进入潜室内，可以起到缓冲压力的作用，防止电解液泄漏。薄膜层的厚度根据包装桶能承受的安全压力来确定”。

相较专利文献[CN207482525U]而言，此专利文献[CN206446975U]解决思路的实质，是用爆破片原理替代专利文献[CN207482525U]中安全阀的动作。电解液不再因安全阀动作而喷出，这在安全性上，无疑有进步。但从实用性角度看，此专利描述的电解液包装桶同样对温度没有提及、对可能产生的负压无能为力。具体操作层面上，问题更大：从电解液包装桶引出电解液都要有一根吸液口贴在包装桶底部的出液管，此专利提及的电解液包装桶，在爆破片动作之后，进入“潜室”的电解液如何压出包装桶呢？

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的缺陷，提供一种能全程监测温度压力数据的包装桶。

本实用新型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) 作为能全程监控温度压力数据的电解液包装桶。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体，在包装桶顶部，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，进气管上部加装一个三通，三通连接两个快速接头，一个快速接头直连便携式压力记录仪取压管，取压管和便携式压力记录仪固定成一体。另一个快速接头预备连接外部气源给包装桶增压用。一条长管为电解液包装桶出液管，出液管顶端装有快速接头，预备电解液从包装桶内压出之用。快速接头上面装有不锈钢保护罩，存储运输期间，保护罩通过固定栓牢牢固定在包装桶顶部。在保护罩范围内，设置一个不锈钢卡扣，不锈钢卡扣直接焊在包装桶桶体上，在不锈钢卡扣内表面，涂布有导热硅脂，导热硅脂涂层上放置电子温度记录仪。整个包装桶桶体通过桶体立面的定位垫以及包装桶底部的承托架牢牢固定在钢制包装桶保护框架内。

包装桶优选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。

包装桶出液管、进气管、进气管上三通、取压管以及配套快速接头全部优选SS316L 材质制作。

电子温度记录仪选用热敏电阻NTC传感器系列，优选ZTR-i100-T型号【监控温度范围：-30～80℃，温度精度：±0.5℃，带现场LED显示,测控精度：0.1℃，记录容量：31104 组(30秒记录一次可连续记录1年以上)，记录间隔：2秒～24小时任意可调。报警设置：可在软件中设置温度湿度上下限报警；报警提示：超限报警(内置蜂鸣器+LED闪灯)。电池型号：3.6V高能锂电池，通讯方式：自带USB数据线，USB2.0通讯。电池寿命：一年以上】。

便携式压力记录仪选用专用压力监测电子数据记录装置，优选ApplentAT4808型号【集传感器、智能仪表于一体，可在软件中压力上下限报警。报警提示：超限报警(内置蜂鸣器+LED闪灯)。现场实时显示压力数据。可记录100万条数据(正常情况下，可连续监控压力数据三年)。内置大容量存储器随时可通过U盘读取数据。本安防爆产品、可直接安装到防爆场所。防水等级：IP66，压力精度：0.4级，供电方式：3.6V防爆锂电池】

本实用新型具有以下优点：

1、采用锂离子电池电解液包装桶外置温度、压力测控报警装置，得以实现锂电池电解液包装桶在存储、运输、使用全过程温度压力数据的监控。

2、全面考虑电解液包装桶温度压力相互关系以及温度压力变化对锂离子电池电解液品质的影响程度，对现有技术针对性的采取补救措施(不再像过往那些只能解决超压问题不能解决欠压问题、只考虑压力因素没有考虑温度影响等有缺陷的不完善的专利表述)，使得本实用新型真正做到锂电池电解液包装桶在存储、运输、使用全过程温度压力数据的监控，不仅超压报警，欠压也报警。温度报警也是一样可以双向设定报警值。确保了包装桶存储运输使用全程安全，也确保了电解液的质量稳定。

3、本实用新型充分考虑实用性，与过往那些为了包装桶安全大幅度变更现有电解液包装桶结构的方案相较，原有包装桶内部结构丝毫不改动，仅在包装桶外部进气管上加装一个三通直连压力记录仪，温度记录仪也是简单通过涂布有导热硅脂的不锈钢卡扣固定，安装极其简便。

4、本实用新型与包装桶内部加隔层、外部加安全阀的专利方案相比，全程监控温度压力不需要额外加接电源、不需要额外加接管线、也根本不需要存储、运输、使用各方额外做任何多余准备。只需电解液生产厂商按照行业标准指标要求设定好压力、温度上下限，存储、运输及使用全程都自动监控、自动记录、自动报警(而且选用型号均有很高防水防爆等级，不怕雨淋、不怕暴晒，可以做到全天候运行)。

附图说明

图1是本实用新型包装桶主视图；图2是本实用新型包装桶俯视图

图3是核心部件便携式压力记录仪安装示意图

图4是核心部件电子温度记录仪安装示意图

符号说明

1 电解液包装桶底部出液管

2 电解液包装桶进气管

3 电解液包装桶电仪保护罩固定栓

4 便携式压力记录仪

5 便携式压力记录仪取压管

6 便携式压力记录仪取压管快速接头

7 电解液包装桶进气管快速接头

8 电解液包装桶出液管快速接头

9 电解液包装桶电仪保护罩

10 电子温度记录仪

11 传热硅脂

12 电子温度记录仪不锈钢固定卡扣

13 电解液包装桶

14 钢制电解液包装桶保护框架

15 电解液包装桶立面固定垫

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实用新型作进一步详细描述，但本实用新型并不限于所述的实施例。

实施例:

一种能全程监测锂电池电解液温度压力数据的包装桶，包括以下步骤：

选标准吨桶(即可灌装1000公斤锂离子电池电解液的包装桶)一个清洗吹干；

将吨桶上进气管的快速接头旋下，在原快速接头丝口处加装一个同径三通，将原快速接头复连在三通上，再将便携式压力记录仪通过同径取压管连接在三通上(由于便携式压力记录仪体积小重量轻，取压管完全可以兼顾压力记录仪的固定作用)。

在距离出液管快速接头30mm的包装桶上盖处(留30mm距离已经可以确保不影响电解液出液操作)，用氩弧焊将电子温度记录仪不锈钢卡扣焊在一起。不锈钢卡扣内表面涂布一层厚度约5mm的导热硅脂，然后把电子温度记录仪放在导热硅脂上(用手指压着记录仪左右晃动，目的是让记录仪背板与导热硅脂充分接触)。

打开便携式压力记录仪密封面板，启动电源，按照最新电解液行业标准的指标调整压力上下限报警数据(压力报警上限定为0.025Mpa，压力报警下限定为0.015Mpa)，最后复原便携式压力记录仪密封面板。

打开电子温度记录仪密封面板，启动电源，按照最新锂离子电池电解液行业标准的指标调整温度上下限报警数据(温度报警上限定为30℃，温度报警下限定为0℃)，最后复原电子温度记录仪密封面板。

至此，已经完全完成温度压力全程监控的准备工作。

将本全程监测锂电池电解液温度压力数据的包装桶抽真空，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，并用高纯氮气封桶至包装桶内压0.020Mpa。

模拟正常流程，将本例包装桶移至成品库房，由品检员按照原有操作规程取样检验，若全部指标符合行业标准，则由品检部门确定出厂日期、签发合格证明。

本例包装桶随同批次电解液一起发往锂离子电池生产厂，路途约800公里。在运输途中，出现温度超温报警。押运员及时沟通货车司机，对行车计划做部分调整(中午最热时间段停车休息，夜晚加密司机轮换，将白天停车时间补回来)，之后再无超温报警。

在锂离子电池生产厂库房内存储90天，本例包装桶温度压力监控数据显示全部时间段内，温度压力都在行业标准规定范围内。

本例包装桶在锂离子电池生产厂库房内存储90天后，送到锂离子电池封装生产车间，由封装车间操作工用快速接头将本例包装桶进气管和封装车间氮气源相连、同时用快速接头将本例包装桶出液管和封装线电解液储罐相连，然后通过本例包装桶进气管加入氮气提高压力，将本例包装桶内的电解液压出。在压出电解液过程中，本例包装桶出现两次压力超限报警(事后U盘调取数据，清晰可见第一次超压报警历时1分10秒，超压峰值达0.06Mpa；第二次超压报警历时45秒，超压峰值达0.08Mpa)。

本例实际验证，本实用新型实用性强、不但能全程监控电解液温度压力数据、及时报警提醒，而且事后调取数据非常便捷、对存储、运输、使用各环节潜在争议能提供有力佐证。