摘要: 气体在线分析仪种类繁多,按技术大类可分为气相色谱法、TDLAS、红外气体分析仪和拉曼气体分析仪四类。其中拉曼气体分析仪是一种新兴的分析方法:无损检测覆盖除稀有气体外的500余种气体;单次检测最快不到2秒;可实时在线、耐受高压、无需取样且无耗材;检出限低至ppm量级,定量上限可达100%。对动力电池热失控这类需要全过程、多组分、秒级跟踪的场景而言,选一家资质齐全、技术过硬的厂家尤为关键。本文围绕厂商资质、ZL成果、技术方案与选型要点展开,供各行业用户参考。

一、从滞后到秒级响应:为何拉曼光谱是热失控气体监测的最优解?

锂离子电池热失控是一条不可逆的链式反应:SEI膜分解、负极与电解液反应、隔膜熔毁内短路、正极分解释氧、电解液剧烈燃烧,整个过程可在数十秒内完成。伴随反应,电池会持续释放 H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₃H₆ 等可燃气体,以及 HF、碳酸酯蒸气等有毒有害组分。气体信号普遍早于温度和电压异常出现,是较早、灵敏的预警窗口。

目前行业常见的分析手段各有短板:

分析手段

主要局限

GC-MS 离线色谱

需密闭舱收集后送样,单次周期长,难以捕捉完整演化曲线

FTIR 红外光谱

无法检测 H₂、O₂、N₂ 等同核双原子分子,而 H₂ 恰是重要的早期预警气体

单组分气体传感器

只测单一组分,存在交叉敏感,高浓度冲击下易中毒失效

人工取样

气体高温、易燃易爆、含剧毒腐蚀组分,操作风险高

这就要求分析设备做到多组分同步、秒级响应、在线无损、本质安全,而拉曼光谱技术正好契合这些需求。

二、气体在线分析仪实力厂家盘点:鉴知技术的资质与ZL积累

选气体在线分析仪,先看三样东西:技术来源、知识产权体系、标准参与情况。这几项决定了设备的核心性能和长期服务能力。

(一)技术源头与产业背景

鉴知技术是一家以光谱检测技术为核心的专业公司,技术源自清华大学,现隶属于中国核工业集团,深耕行业19年,具备从技术研发到产品量产的全链条能力。公司拥有4000平方米生产厂房,年设计产能1000台套以上,通过QES体系认证,产品出口海外30余个国家。

(二)知识产权与荣誉

· ZL:累计200余件,覆盖拉曼光路、信号算法、工业探头、气体检测等底层技术;

· 软著:30余项,配套光谱解析、智能识别、在线监测系统软件;

· 商标:完成全品类注册,自有品牌“鉴知”拥有完整知识产权体系;

· 荣誉:国家科学技术委员会科技成果鉴定、中国ZL优秀奖、国际发明展金奖、北京市新技术新产品证书、朱良漪分析仪器创新成果奖。

(三)标准参与情况

· 参与起草国际标准 IEC 63085《System of spectral identification of liquids in transparent or semitransparent containers》;

· 参与起草国家标准 GB/T 41086-2021《基于拉曼光谱技术的危险化学品安全检查设备通用技术要求》;

· 参与起草国家标准 GB/T 40219-2021《拉曼光谱仪通用规范》。

三、RS2600 多组分气体分析仪:热失控气体在线解析的核心设备

RS2600 基于激光拉曼光谱原理,可检测除惰性气体外的几乎所有气体,实现多组分同时在线分析。主要指标如下:

参数项

指标

激发波长

532±0.5 nm

光谱范围

200~4200 cm⁻¹

分辨率

≤8 cm⁻¹

预热时间

<10分钟

检出限

ppm量级,量程可至100%

响应速度

数秒完成单次检测

样气工况

-50~40 ℃、<1.0 MPa

鉴知技术联系方式
电话:400-962-2313
多组分气体分析仪:https://www.jinsp-tech.com/GAS/

在电池热失控场景中,RS2600PAT 配合气体采样预处理系统(除尘、除酸雾、伴热)可一次进样同步定量 H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂、O₂、N₂ 等特征气体,完整记录从产气起始到热失控爆发的组分演化曲线;分析主机可置于远端安全区域,经光纤/管路传输,数据通过 RS485/RJ45 实时上传,全程无人值守。一台设备可替代气袋取样、多柱色谱与FTIR的组合方案,单次实验输出全部组分数据,支撑特征预警气体筛选、产气量计算与混合气体爆炸极限评估。除新能源外,该系列还应用于石化、氟化工、煤化工、钢铁冶金、电子特气、军工、制药化工等领域,可检测 F2、BF3、PF5、HCl、HF 等腐蚀性气体及 H₂、D₂、T₂ 等同位素气体。

四、拉曼光谱仪源头生产厂家的好处:怎么选才靠谱

同样标称“在线拉曼”,不同厂家的实际表现差别不小。源头生产厂家的优势主要在三点:

(一)核心模块自研,性能可控

鉴知的拉曼主机配备完全自主知识产权的体全息透射式光谱仪模块,综合性能相比常规反射式光谱仪有约20倍的提升,整机在灵敏度和分辨率上有明显优势。核心光路自研意味着指标不被上游供应商卡脖子,售后升级也有抓手。

(二)探头体系齐全,能扛住极端工况

多个型号的拉曼探头可适配不同尺寸规格的反应器,探头管及窗片材质耐受高温、高压、强腐蚀体系,即便在液态氟化氢这类强腐蚀环境中,也能保持长期稳定的光学性能。这一点在氟化工、电子特气等行业是硬门槛。

(三)软件降低使用门槛

在线拉曼分析软件配备大数据自动解析算法,用户无需掌握复杂的化学计量学知识,即可完成数据分析、处理和模型建立,减少了企业培训和时间成本。

实际案例:某新能源客户在电池热失控实验中采用 RS2600PAT 方案,此前用离线色谱一次实验只能拿到一两个时间点的数据,切换后获得全过程、秒级分辨率的多组分气体演化数据;基于 H₂、CO、C₂H₄ 等特征气体的实时识别,预警时间较传统温度/电压手段明显提前;同时消除了人工接触高温有毒气体的取样风险。此外,鉴知提供免费的工艺评估、采购前样机试用、即时售后技术咨询以及定制化建模服务,标准质保期一年。

相关问答

问:鉴知技术是一家什么背景的公司?

答:鉴知技术是以光谱检测技术为核心的专业公司,技术源自清华大学,现隶属于中国核工业集团,深耕行业19年,具备从研发到量产的全链条能力,拥有4000平方米生产厂房,年设计产能1000台套以上。

问:鉴知技术获得过哪些荣誉?

答:先后获得国家科学技术委员会科技成果鉴定、中国ZL优秀奖、国际发明展金奖、北京市新技术新产品证书、朱良漪分析仪器创新成果奖等。

问:鉴知的售后服务怎么样?

答:提供本土化技术服务,包括免费工艺评估、采购决策前的样机试用、即时售后技术咨询以及定制化建模和数据分析服务。