PID光离子气体传感器：N-甲基吡咯烷酮（NMP）逃逸监测

随着国家环保政策的推进，以及碳达峰碳中和时间表的出台，新能源汽车的研发和销售都取得较大突破，且发展潜力巨大。当前，锂电池作为新能源汽车动力电池的首选，受到越来越多汽车厂商的关注。因为相较于传统电池，锂电池具有高储存能量密度、使用寿命长、额定电压高、高低温适应性强等一系列优点。目前我国是锂电池最大的生产国，同时也是最大的出口国。

锂电池生产工艺复杂，也涉及到多种原辅材料。其中， N-甲基吡咯烷酮（NMP）在锂电池的生产中消耗巨大，其主要作用是在生产过程中充当正极浆料的溶剂，用于溶解粘结剂和分散活性物质，在涂布干燥工艺中可以通过回收系统来回收。NMP废气一般利用设备余热回收，采用闭式循环，回收效率可达85%~95%。这也意味着废气中会含有少量的NMP会随着废气一起排放到电池工厂外界的大气环境。

甲基吡咯烷酮 ( NMP) 是一种高极性非质子传递溶剂，外观为无色透明或微黄色油状液体，微有胺的气味，对皮肤有轻度刺激。NMP具有高沸点、强极性、低粘度、强溶解能力、无腐蚀、毒性小、挥发度低，不易燃，化学及热稳定性好，可降解，可回收利用的特点，易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、氯仿和苯，能溶解大多数有机与无机化合物、极性气体、天然及合成高分子化合物。NMP目前主要应用于涂料、锂电池、塑胶、化学生产药剂、农用化学制品、颜料、清洗剂、绝缘材料等行业。

NMP在锂电池生产中的用途，是溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料，浓度要求一般在99.9%以上。NMP是锂电池正极粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）的配套溶剂，也是PVDF（聚偏氟乙烯）必需的配套溶剂。NMP能与水、PVDF、正、负极材料等物质互溶，因此被广泛运用于锂电池制备中，制作电极片时，NMP作为溶剂，可以将粘结剂、正极活性物质、导电剂等各种电极所需物质融合在一起，使粘结剂与其他物质充分接触，均匀分布。

NMP作为锂离子电池制造过程中主要原材料之一，直接影响锂离子电池拉浆涂布质量和环境保护的要求。根据行业调研数据分析，虽然型号和规格的差异会导致NMP 占锂离子电池价值的比重有所不同，但整体而言，NMP 占锂离子电池制造成本比重约为 3%-6%，NMP 的市场规模和需求也随锂离子电池，特别是储能电池、动力电池的增长而增长。

锂电池生产过程分析：

从以上图中可以看出，NMP主要使用及排放均在正极制备工序，其中使用NMP的主要工序如下：

涂布：采用涂布机将正极浆料（镍钴锰酸锂、导电炭黑、溶剂NMP、粘结剂PVDF的混合物）均匀涂敷在铝箔的两侧；

烘干机采用密闭的负压抽风烘干机(烘干通道)。在涂布过程中，仅在涂布机进出口处有少量NMP挥发，烘干机内的废气通过引风机引至废气处理设施处理后高空排放；NMP废气有极少量由于烘干不充分等原因在车间内无组织挥发。

烘烤：涂布完成后，在真空干燥机内对正极片进行烘烤干燥，烘烤温度为120士5℃;去除电极上的NMP成分。烘干的气体进入NMP回收装置进行回收。

综上，NMP在锂电池生产过程中，主要在涂布的环节中使用，之后就是NMP的回收控制。

NMP回收控制措施：

NMP回收工艺的原理：将涂布车间涂布机内浑发的NMP气体用抽风机抽走，通过管道进入NMP回收设备内，利用冷却水和冷冻水盘管使得NMP从空气中冷凝出来(冷却温度约5℃),然后通过收集提纯达到回收目的。

锂离子电池生产过程中涂布机排出废气中的NMP有较高温度，前段利用水气，气气换热等对废气进行降温冷凝回收绝大部分NMP，残余尾气进入后段处理系统，处理后达标排放。

工艺流程：废气降温后，采用工艺水将塔内填料润湿，304不锈钢填料有较大的比表面积，废气与工艺水在填料上充分接触融合降到底部完成一次回收，废气不断送入随着融合循环次数的增加，NMP废液浓度不断升高，最终达到设定浓度(≥80%)排入储液罐中；部分尾气送入二级吸收塔中用低浓度工艺水再次将低浓度尾气洗气最终达标排放。

鉴于锂电池行业中NMP消耗量及废液及废气产生量巨大，长期的逃逸累加量不可避免会对现场人员和周围环境产生一定影响。这也意味着需要将NMP纳入到电池生产园区定点或走航常规检测因子库中。

放大看

图为在某园区生产车间注液机旁安装的固定式NMP浓度检测仪，搭载进口Alphasense PID光离子气体传感器，可以实时监测到NMP气体的泄露并引发超标报警。

Alphasense PID光离子气体传感器系列主要包含两条产品线：PID Legacy（涵盖 PID-AH5、PID-AG、PID-A15、PID-AR5 和 PID-AY5）和 PIDX（包括 PIDX-A-004、PIDX-A-020、PIDX-A-200、PIDX-A-04K、PIDX-A-10K）。这两条产品线凭借丰富多样的检测范围、不同的价格定位以及独特的特定功能，能够全方位满足市场上各种不同的应用需求。无论是对检测精度要求极高的科研实验，还是侧重于成本控制的工业生产日常监测，都能找到与之适配的产品。

审核编辑 黄宇