快速测定废旧霍克锂电池中的锂离子浓度

摘要：当前，跟着电动汽车跟移动电子设备的快速发展，锂离子电池已然变成重要的能源材料。小型锂离子电池的使用期限是3至5年，大型锂离子电池的使用期限是5至10年，这表明大量锂离子电池处在待处理或者报废状态。据统计，中国2020年废弃锂离子电池容量抵达12.9千兆瓦小时，2025年跟2030年预估将达到117千兆瓦小时和280千兆瓦小时。考虑到要契合国家能源战略所需，这些锂离子电池得紧急开展回收工作。在锂离子电池回收进程里，其浓度得实施测试。这样做是为便于将其制造成新的锂离子电池。并且，对这些电池进行检测，越是具备简便、快速的特性，所产生的成本效益便是越高的情况。鉴于回收过程呈湿态且具酸性，所以Li+常常在溶液当中予以测试 。然而，Li+不容易沉淀以及集成。当下，依靠ICP - OES检测锂离子的主要的手段之列，涵盖GB/t 2367.2 - 2009分析钴锂的国家标准，可是这种测试办法没办法避开大型仪器带有由于测试相关的定位造成的高成本及限制。本文着重剖析快速测定废旧锂电池里的锂离子浓度。

关键词：锂离子电池；紫外分光光度法；快速检测；正极材料

引言

一种被广泛应用的、快速且简便快捷的光学试验办法是紫外分光光度法，当下它被用于检测多种金属离子溶液，高速溶液，准高精度溶液，或者元素检测。目前，紫外分光光度法是用于测定碳酸锂浓度的。

1、锂电池事故原因分析

参照近期2018年至2021年锂电池行业所发展的报告，以及经由网络所报道出来的锂电池事故数据等相关信息情况，将锂电池事故的诱发因素予以汇总，从安全管理方面的人、物、管、环这几个角度针对这些因素开展分类汇总。统计得出的数据表明，锂电池事故主要划分成自燃、爆炸以及电解液泄漏这3种类别。（1）锂电池出现自燃的情况 。因人为操作存在不当之处、电池设计存有缺陷、质量未达标准以及工作环境较为潮湿等诸多影响，致使锂电池内部正负极出现短路状况，之后引发自燃，由此点燃周围可燃物，进而引发火灾事故，而自燃事故乃是最常见的锂电池事故。在最近几年的统计信息里头，锂电池自燃事故在所有事故当中高居首位。（2）锂电池发生爆炸 。锂电池爆炸事故，常见于锂电池加工环节，常见于锂电池制造环节，常见于锂电池运输环节，常见于锂电池充放电等环节。出现爆炸事故，主要原因是电池内部空间狭小，一旦遇到电池短路现象，内部温度将会快速升高，电池内部液体受热后体积快速膨胀，内部压力增大到一定程度后引起爆炸。特别是在充电过程中，锂电池最容易发生爆炸事故，例如特斯拉ModelS自2012年上市以来，在全球范围内引发了不下50起燃烧或爆炸事故，其中大多数燃烧或爆炸事故都与电池有关系。以下是改写后的内容： （3）电解液出现泄漏情况。锂电池的外壳并非坚固，受到挤压、碰撞、内部碰撞以及内部腐蚀等诸多因素对其产生影响，致使外壳破裂，进而使得具有腐蚀性的电解液泄漏出来，引发人身受到伤害或者环境污染方面的事件，电解液泄漏事故在废旧锂电池回收再循环利用环节发生的频率较多。

2、锂电池安全性能检测方法

2.1表面缺陷检测

锂电池表面出现缺陷，主要是因为原材料自身受到损伤，或者仅仅是在生产线上遭到误碰造成的，其具体表现有划痕，褶皱，鼓包，凹痕，凹坑，针眼，露铝，脏污等等，其中针眼、露铝这类严重缺陷会对电池的安全性能产生影响。当下在工业领域，锂电池的表面检测方式主要是人工检测，质检员要在强光环境里，认真仔细地观察每一块产品的表面，并且通过触觉去检测锂电池表面的凹痕、凹坑。自动检测技术，是基于CCD（电荷耦合器件）成像以及数字图像处理的机器视觉技术，此技术正逐渐走向成熟，然而现阶段，针对表面缺陷的自动化检测，还处在探索时期，当前较为成熟的产品，像SmartRay公司的ECCO950.203D型视觉传感器，能够展现出完整的电池3D模型，它对于软包电池表面缺陷的检测结果，呈现在图2当中。锂电池表面缺陷的自动检测技术，具备检测速度快、精度高且不会造成二次伤害等诸多优点，不过，它容易受到生产工艺、光照等环境因素的影响。

2.2电池内部结构缺陷检测

电池内部结构缺陷主要划分成两种情形。其中一种情形是，电池内部存在着异物。另一种情形是，电池内部有着过多的气体。电池内部的异物，主要是由电池生产过程当中的工艺缺陷所导致的，针对这种情况，可以运用X射线对其展开检测。因为X射线对于高密度材料是敏感的，所以能够检测到的主要就是金属异物。电解质存在的过多空气，主要是由封装不良、电池芯内部化学反应、电解质浸润不良等诸多因素造就的。运用CT成像技术对电池的内部结构进行了分析，接着还从环境、温度以及电池结构等三个方面，对锂电池有可能存在的短路问题予以了分析。利用CT扫描技术，针对电池内部结构展开检测，所获取的动力电池密封圈异物CT图像，如图4所呈现，当中异物粒径大约为100μm，此异物存在致使电池密封不严，电解液出现泄漏的可能性。随后，运用声发射技术，针对锂电池不同材料的电极予以检测，进而分析电池内部气体的产生状况。关于锂电池里有没有空气层缺陷这个问题，运用空气耦合超声回执穿透法对锂离子电池做检测，试验设定采样频率是10MHz，增益为33dB，每组采集2584个点，采集好多组数据，凭借浸润过程不同时刻的成像结果，察看电解液在浸润过程中的变化情况，该方法能够用来观测电解液有没有充满，判断电池内部有没有空隙，还能够用来研究注液方式对电解液浸润效果的影响。

3、高性能锂电池材料的应用趋势

3.1现阶段锂电池运用的势态

现阶段，锂电池发展迅猛，已获广泛应用，航空航天以及新能源汽车等领域采用了锂离子电池能源技术，此有助于明晰电力研究开发的思路与方向，还能增加其种类和数量，进而增添了对锂电池的需求，广泛宣传并推进环境保护工作之际，公众对锂电池的兴趣与关注有所提升，这表明今后高性能锂电池材料的重要性与价值毋庸置疑，绿色环保理念深得人心后，对锂电池的关注开始增多，使用频率和数量也开始上涨。锂电池在诸多领域被视作首选，像新能源汽车领域，还有航天飞机领域，这些都促使锂电池技术得以发展。一旦该技术获得改进与优化过后，整个行业的发展进程必定会加快，进而能让锂电池材料的效率以及效果得以充分运用。实际上，高性能锂电池的科学运用显然更有市场竞争力，不难看出放置情况。

3.2高性能锂电池材料未来的发展趋势

今后锂电池有着很好的发展前景，这一点，它适用于不同的工业部门，高性能锂电池的研究因为受的广泛关注，主要分如下两方面，一方面受广大民众思想观念转变的影响，有更进一步走向好且完整度更高的态势，另一方面在中国相关政策的支持和推动下，发展状况良好，目前为了有效处理锂电池开发和生产问题，确保产品质量符合相关要求，利用产品质量、专业人才和技术等不同方面作为推进改革进程的切入点必不可少，这是必须要做的 。从人才方面瞧，在全国范围内此领域的专业人才数量不多，所以要着重关注培训与教育事宜，激励大学踊跃开拓锂电池行业，切实开展人才培育工作，积攒更多人才，推动整个行业的发展与前行。从技术层面讲，鉴于国内研发及生产技术存在一定程度的延迟，有必要借助进口来保障锂电池能持续高效供应。对于这个部门，相关工人务必要更看重设备的研究与剖析，达成研究目的——自主发展，削减进口成本。因为高性能锂离子电池依旧处在研发时期，所以在正式投入使用以前，有必要保证它的质量，以及它的性能，还有它的安全性。

结束语

当前，在国内以及国外，都已经着手开展新能源电池的人工智能检测研究工作。此项研究工作涉及到电池表层、电池极片、内部结构等一些方面的缺陷检测。与此同时，新能源电池的智能检测工作，需要大量的缺陷数据库来予以支持，不过CT成像结果能够给予部分支持。当下，存在一些CT设备，其能够达到微米级检测精度，可以清晰地展现锂电池结构，进而实现较高放大倍率下的CT数据中的特异点查找。CT检测技术能够用于对检测产品开展内部结构的全面扫描，进而获取材料微观结构在三维空间里的数量、体积分数以及分布等方面的信息，这有助于剖析材料缺陷信息跟力学性能之间的关系，分辨缺陷在材料失效过程中所起的作用，以此来优化并改善材料的制备工艺，为未来新能源动力电池的检测提供参考依据