dingsir的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/dingsir

博文

我经历的几个有意思的实验

已有 616 次阅读 2021-5-27 01:03 |个人分类:锂电电解液|系统分类:科研笔记

以下的几个小故事都是我之前工作中遇到的,随便聊聊。相关的专利也已经公开,没有保密的顾虑。

1.用气球测试不同阻聚剂抑制产气的效果。

当时碰到一个碳酸亚乙烯酯(VC)生产中的问题,由于VC在受热下容易聚合并放出气体,需要加入一定量的阻聚剂来进行抑制。当前缺少不同阻聚剂的产气对比数据,也缺少合适的测试装置。我想了个办法,找了几个一样尺寸的锥形瓶(250ml?),加入同一批次同样体积的的粗品VC,问某同事要了一些彩色气球,加完阻聚剂后拉开气球用它将锥形瓶口密封,防止气体进出。初始都是平压状态,气球瘪瘪的。所有锥形瓶都排放在同样环境下室温搁置(连光照都基本一样) 好象是过了一两天,差别就出来了。产气多的瓶子,气球都立起来了,说明这种阻聚剂效果比较差;相反,气球最瘪的,抑制产气效果最好。

这个实验基本没有什么成本,只用了几只三角烧瓶与几个气球,就高效率的解决了问题,即经济又直观。

2.通过电解+PH试纸来识别电解液还是水。

这个稍微复杂一点。当时我们发现电解液桶上有少量液滴,不知道是冷凝水还是电解液。为了分辨这个,我设计了一个小电路,用9V层叠电池串一个合适的电阻(大约1kΩ),一个LED,将两根待连接的电线做成电极,再找一点广范PH试纸。用PH试纸吸了待检测的液滴,再将2个电极抵在液滴的浸湿处,电极不直接相接触,电流经浸湿的区域通过,这样就形成了以PH试纸为载体的纸上电解池。 如果是水,LED发光会比较暗,如果是电解液,LED会比较亮。

另外,水被电解时,正极侧会富集氢氧根离子,PH试纸这一区域会显蓝色(负极侧富集了氢离子显示红色,一红一蓝两道杠对比明显)。但如果是电解液,由于在空气中吸潮水解产生的HF浓度高,电解产生的氢氧根容易被反应掉,故蓝色会迅速消失而后恢复为红色。因此若正极这端的电极,在pH试纸上仅出现红色痕迹,或者出现蓝色痕迹后迅速消失,则判断所述待检测液体为锂离子电池电解液;若pH试纸上出现明显的蓝色痕迹,则判断所述待检测液体为水;有兴趣了解细节的朋友可以去读这份专利。中国专利申请号:201710038056.X 。 当时我先制作了一个这样的工具,在使用中摸索完善了检测方法,最后再去申请专利。

这个实验最有意思的是综合利用了物理知识和化学知识来解决问题,并且成本极低, 好象没超过10元钱。

3.利用氢氧化钠水溶液处理废电解液。

这个倒是做了不少实验,主要困难是两相的介质相差很大。LIPF6溶解在有机碳酸酯中,碱一般是固体或水溶液,要跨界面反应。一般这类含氟废物用 Ca(OH)2或CaO处理。但这种情况下它们在碳酸酯中的溶解性不好,不足以快速分解电解液里的氟,反应产物又包覆在表面,搅拌也没什么效果。原以为可以进行的反应,结果放几天都没见效果。试验多次后,发现用25~35%的NaOH水溶液效果比较好,剧烈反应之后居然能够析出大量的固体,且固体过滤之后在水中的溶解性很好。这样就可以将有机相的东西沉淀出来,转到水中处理了。这个实验我印象最深的,就是一次实验,我在20L开口塑料桶中装了十几升废液,在其中倒入几升35%左右的氢氧化钠,顿时液体沸腾,泡沫滚滚,废液都翻腾着溢到地上来了!

除了液碱与废电解液能够剧烈反应之外,还能生成了大量的沉淀,真是脱盐的好方法。这个实验的详细内容我在专利中讨论过,有兴趣的请查找中国申请号:CN201510781239.1

后来在这个实验的基础之上,我们还对三车间的危险化学品做了反应矩阵,发现了碳酸酯与酸/碱都存在反应并且有一定的速度差异,这一结果后来总结起来发了一篇文章(http://www.energystorage-journal.com/CN/10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0006)。这些规律对我们理解碳酸酯的化学稳定性挺有帮助的。

            4.利用PC或EC来抑制VC精馏中结焦。这个实验也是从生产中来到生产中去的实例。当时三车间有VC精馏时飞温的问题,其实质就是VC在精馏过程中自聚导致过热,升温又加快自聚导致温度失控的问题,有点象电子线路的自激。这个问题不仅影响收率,还存在很大的安全隐患。为了解决这种自聚,当时的方法是加大阻聚剂的用量。我当时有幸了解到这个问题,并进行了一些思考。聚合一方面与反应物浓度有关系,和反应物温度也有关系。当时还有一个伴随的问题,就是反应釜壁结焦,影响了传热速度,精馏结束后清理釜壁需要一点点敲掉结在釜壁上的焦状物,十分费时费力。并且结焦导致传热不畅,也容易引发局部过热现象诱发自聚。通过整理思路,我想到一种方法,如果能找到一种溶剂,既能稀释VC浓度以降低自聚速度,又能溶解焦状物以避免结焦,并且与VC不反应,那么对解决这些问题应该有好处。我让同事给我找了一些焦状物,试验了手头所有的溶剂,竟然发现有几种溶剂效果很好:丙酮、PC、EC或NMP对焦状物有很高的溶解度。丙酮对VC焦的溶解性非常好,当年就想买一些废丙酮来用,溶解完焦后烧掉即可,但由于丙酮是易制毒化学品,需要去公安部门办手续,操作起来很麻烦;NMP不是电解液中能用的成分,也不是优选;EC由于常温下是固体,贮存不如PC方便,最终就采用了PC。车间准备了几大桶PC放在旁边作为应急物资,如果出现飞温迹象,就马上打PC进去稀释。后来经过工友们的摸索,发现加入PC之后,VC的收率有轻微的提升,最重要的不飞温了,清釜料也顺畅了,结焦大为缓解,PC就成了车间的常备物资。有点小遗憾的是,作为方案主要发明人,我从未因此得到过公司的奖励甚至肯定。有兴趣的朋友,可以看看这份专利申请号:CN201710243595.7

科研是个很有意思的事情,找到解决方案时会很有成熟感和自我认同感,这也是研究付出的一种回报吧.

先聊这些,后面有空再补充。



https://wap.sciencenet.cn/blog-1213210-1288381.html

上一篇:如何将多环结构的分子手工翻译成SMILES
下一篇:正则匹配备忘几则

1 李宏翰

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-7-31 13:36

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部