鋰電池凈化車間設(shè)計(jì)施工方案

一、鋰電池的基本認(rèn)識(shí)

鋰電池是一種充電電池，使用鋰離子作為電荷載體。它們通常比其他類型的電池更輕、更小、更安全，并且具有更高的能量密度和更長(zhǎng)的使用壽命。鋰電池廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)車輛、太陽(yáng)能儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域。鋰電池的主要組成部分包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜。正極通常是由鋰鈷酸或鋰鐵磷酸等化合物制成，負(fù)極通常是由石墨或硅等材料制成。電解液通常是由有機(jī)溶劑和鋰鹽組成，隔膜則用于隔離正負(fù)極，防止短路。鋰電池的充放電過(guò)程是通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極移動(dòng)到負(fù)極，而在放電過(guò)程中則相反。鋰電池的安全性是一個(gè)重要的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)因?yàn)檫^(guò)熱、過(guò)充或過(guò)放而發(fā)生爆炸或火災(zāi)。因此，鋰電池的設(shè)計(jì)和制造必須遵循嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。

二、常見的兩種電池生產(chǎn)工藝流線

(一)磷酸鐵鋰電池：

1：工序：正極粉體上料20%→正極合漿→正極涂布20%-45%→正極輥壓20%→正極分條2、20%→正極模切20%→正極二分20%

 2：工序：負(fù)極粉體上料20%→負(fù)極合漿→負(fù)極涂布20%-45%→負(fù)極輥壓20%→負(fù)極分條20%→負(fù)極模切20%→負(fù)極二分40%

 3：工序：隔膜45%，將工序①②③→卷繞疊片20%→電芯裝配20%→干燥露點(diǎn)-50%→注液(露點(diǎn)-50℃)→負(fù)壓化成(露點(diǎn)-30%)→二次注液(露點(diǎn)-50℃)→密封釘焊接(露點(diǎn)-50℃)→貼膜→常溫靜置→定容→模塊組裝→Pack集成→Pack出廠

 (二)三元鋰電池

1：工序：正極粉體上料2%-20%→正極合漿→正極涂布2%-20%→正極輥壓2%-20%→正極分條2%-20%→正極模切2%-20%→正極二分2%-20%

2：工序：負(fù)極粉體上料30%→負(fù)極合漿→負(fù)極涂布45%→負(fù)極輥壓45%→負(fù)極分條45%→負(fù)極絕緣層合槳2%-20%→負(fù)極絕緣層涂布20%→負(fù)極二次輥壓20%→負(fù)極模切45%→負(fù)極二分45%

3：工序：隔膜45%，將①②③→卷繞疊片2%-20%→電芯裝配2%-20%→干燥露點(diǎn)-30%→注液(露點(diǎn)-50℃)→負(fù)壓化成(露點(diǎn)-30%)→二次注液(露點(diǎn)-50℃)→密封釘焊接(露點(diǎn)-30℃)→貼膜→常溫靜置→定容→分選(此步后也可單體成品出廠)→模塊組裝→Pack集成→Pack出廠

三、生產(chǎn)工藝方式的選型

目前全自動(dòng)干燥線主要有兩種，一種是由烘箱+自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)組成的干燥線，另一種是隧道式干燥線。第一種干燥線其布置房間需控制濕度在露點(diǎn)-50 ℃以下，而隧道式干燥爐由于干燥過(guò)程中電池一直在隧道爐內(nèi)，干燥線布置區(qū)域無(wú)需濕度控制，只需在出爐間控制濕度在露點(diǎn)-50 ℃以下即可，可極大地減少低濕區(qū)域的面積。

四、鋰電池生產(chǎn)車間的關(guān)鍵工序

1：正負(fù)極材料的制備：正極材料通常是由鋰鈷酸、鋰鎳酸或鋰鐵磷酸等化合物制成，而負(fù)極材料通常是由石墨或硅等材料制成。

2：電解液的制備：電解液通常是由有機(jī)溶劑和鋰鹽組成，制備過(guò)程需要嚴(yán)格控制溶劑的純度和鋰鹽的濃度。

3：電池組裝：電池組裝包括將正負(fù)極材料、電解液和隔膜組裝在一起，并封裝在電池殼體中。

4：充電和放電測(cè)試：在生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，以確保其性能符合要求。

5：電池包裝和質(zhì)檢：電池包裝包括將電池放入包裝盒中，并附上使用說(shuō)明書和保修卡等。質(zhì)檢則是對(duì)電池進(jìn)行外觀、性能等方面的檢查，以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

6：電池回收和處理：在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄電池需要進(jìn)行回收和處理，以減少對(duì)環(huán)境的影響。

五、鋰電池生產(chǎn)環(huán)境控制的關(guān)鍵

1：溫度控制：鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中需要控制溫度，以確保電池材料的穩(wěn)定性和一致性。通常需要在恒溫室或恒溫箱中進(jìn)行生產(chǎn)，以保持恒定的溫度。

2：濕度控制：濕度對(duì)鋰電池的生產(chǎn)和性能有很大影響。過(guò)高的濕度會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)水分，從而影響電池的性能和壽命。因此，需要在生產(chǎn)車間中控制濕度，通常使用空氣調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制。

3：空氣質(zhì)量控制：鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中需要控制空氣中的灰塵、微粒和有害氣體，以避免對(duì)電池材料和性能的影響。通常需要在生產(chǎn)車間中安裝空氣過(guò)濾器和通風(fēng)設(shè)備，以保持空氣質(zhì)量。

4：靜電控制：靜電會(huì)對(duì)鋰電池的生產(chǎn)和性能產(chǎn)生負(fù)面影響，因此需要在生產(chǎn)車間中采取靜電控制措施，如使用靜電消除器和接地裝置等。

5：人員操作控制：鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)和管理，確保操作規(guī)范和安全。同時(shí)，需要對(duì)人員進(jìn)行防靜電、防塵、防輻射等方面的培訓(xùn)和裝備，以保證生產(chǎn)環(huán)境的安全和穩(wěn)定。

六、鋰電池生產(chǎn)車間除濕方式的選擇和確定

目前的空氣除濕方式有：冷卻除濕、液體吸附劑除濕、固體吸附劑除濕、膜除濕等;其中冷卻除濕在高溫高濕的環(huán)境且對(duì)濕度要求不是很嚴(yán)格的條件下，效果還是比較好，但在除濕量比較大且環(huán)境溫度比較低的環(huán)境中，濕度和溫度要求比較高的地方，采用冷卻除濕就很難達(dá)到所控制的濕度要求，并會(huì)出現(xiàn)冷凝結(jié)露現(xiàn)象且能耗也是比較大的，因?yàn)榭諝庵挥欣鋮s到露點(diǎn)溫度以下(一般約為15 C)才能進(jìn)行除濕，這就需要把被處理的空氣處理到露點(diǎn)溫度以下后進(jìn)行除濕，處理后的空氣溫度(約為15 C)是比較低的，并不能直接送人室內(nèi)，因?yàn)樵诘蜏氐沫h(huán).境中會(huì)使人身體不適，所以就要求把處理后的空氣溫度再加熱到人體比較適合的溫度(一般約為23°C)，從而在把被處理的空氣先降溫到露點(diǎn)溫度。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行除濕，將不受空氣露點(diǎn)影響，且除濕量大。輪除濕機(jī)是利用固體吸亞劑做成的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)除濕的設(shè)備。轉(zhuǎn)輪陳濕機(jī)的核心結(jié)構(gòu)為一不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的蜂窩狀干燥轉(zhuǎn)輪，它是除濕機(jī)吸收水分的最關(guān)鍵的部件，是出含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和沽性在版合而成，其蜂窩狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅能夠極大限度的附著吸濕劑，增加濕空氣與吸濕劑相昱.撥融的表面積，提高除濕機(jī)的工作效率，而且具有很高的強(qiáng)度，能夠很好的適用于各種復(fù)雜的工作環(huán)境。

七、鋰電池生產(chǎn)車間除濕空調(diào)系統(tǒng)

(一)鋰電池生產(chǎn)車間除濕空調(diào)系統(tǒng)分類

1：普通濕度需求空調(diào)房間，如原材料庫(kù)房、極耳膠物料間、銅、鋁箔拆箱區(qū)等房間，其濕度控制需求為≤60%，該需求可通過(guò)冷卻除濕實(shí)現(xiàn);

2：低濕需求空調(diào)房間，如取樣間、極耳膠合漿間、正極混切間等房間，其濕度控制需求為≤20%，以及負(fù)極鯤切間、負(fù)極激光模切間等房間，其濕度控制需求為≤45%，該需求通過(guò)冷卻除濕很難實(shí)現(xiàn)，因此往往通過(guò)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組處理后來(lái)滿足使用需求，機(jī)組中設(shè)置一級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕段﹔

3：低露點(diǎn)濕度需求空調(diào)房間，如電池拆解間、干燥間以及注液間等房間，其濕度控制需求為露點(diǎn)≤-30 ℃，甚至更高，該需求現(xiàn)有的一級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組很難滿足工藝需求，工程中一般設(shè)置兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕段對(duì)房間空氣進(jìn)行處理，以滿足使用需求。

(二)鋰電池生產(chǎn)車間散濕量及其特點(diǎn)

1：高效除濕：鋰電池生產(chǎn)車間需要保持相對(duì)濕度在30%~50%之間，因此需要選擇高效的除濕設(shè)備，如吸附式除濕機(jī)、制冷式除濕機(jī)等。

2：精準(zhǔn)控制：除濕空調(diào)系統(tǒng)需要具備精準(zhǔn)的濕度控制功能，能夠根據(jù)車間內(nèi)部濕度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)除濕量，保持恒定的濕度。

3：高效過(guò)濾：鋰電池生產(chǎn)車間需要保持空氣質(zhì)量，因此需要選擇高效的空氣過(guò)濾器，能夠過(guò)濾掉細(xì)小的顆粒物和有害氣體。

4：節(jié)能環(huán)保：除濕空調(diào)系統(tǒng)需要具備節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，能夠在滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)，盡可能減少能源消耗和對(duì)環(huán)境的影響。

5：安全可靠：除濕空調(diào)系統(tǒng)需要具備安全可靠的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)車間內(nèi)部溫度、濕度等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，確保生產(chǎn)環(huán)境的安全和穩(wěn)定。

(三)鋰電池生產(chǎn)車間除濕空調(diào)系統(tǒng)的特殊要求

1：風(fēng)管材質(zhì)要求

在鋰電池生產(chǎn)車間中，低露點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管常采用不銹鋼板，采用厚度不小于1.0 mm厚的不銹鋼板制作，采用氬弧焊滿焊焊接。由于低露點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管道中的空氣含濕量極低，為了避免外界空氣對(duì)風(fēng)管內(nèi)空氣的二次污染，因此采取了這一做法，盡可能的降低風(fēng)管漏風(fēng)率，保證漏風(fēng)率不大于0.5%甚至更低。

2：高溫化成間氣流組織

化成是鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序，化成時(shí)在電池的負(fù)極表面形成一層鈍化層，即固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)，SEI膜的好壞直接影響到電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能。高溫化成間的工藝需求一般為：吊頂高度在4m以上，溫度要求為45士3 °C，濕度要求露點(diǎn)≤- 30°C。常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很少遇到45士3 °C 的高溫需求的情況，同時(shí)由于高溫化成間在鋰電池生產(chǎn)車間內(nèi)所占面積極小，容易被設(shè)計(jì)忽視。下送上回的氣流組織形式要與工藝設(shè)備布局緊密結(jié)合，需要耗費(fèi)大量的精力去設(shè)計(jì)。因此目前鋰電池生產(chǎn)車間高溫化成間的氣流組織習(xí)慣性采取上送，上回或者上送下回等形式，未考慮熱空氣呈自然上升趨勢(shì)的物理現(xiàn)象，造成房間溫度場(chǎng)極其不均勻，溫度梯度過(guò)大(上下溫差最大達(dá)到10C以上)，房間吊頂處溫度過(guò)高(>60°C)，燈具及噴頭長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境中存在安全隱患等問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在大大影響了工藝生產(chǎn)。

(四)低露點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前已運(yùn)行鋰電池生產(chǎn)車間大部分低露點(diǎn)空調(diào)房間均存在過(guò)渡季節(jié)溫度過(guò)低(<18 ℃)問(wèn)題，而房間溫度過(guò)低會(huì)造成電解液凝結(jié)、結(jié)晶等情況的出現(xiàn)，因此必須避免出現(xiàn)房間溫度過(guò)低的情況。上述情況的出現(xiàn)是由于經(jīng)過(guò)二級(jí)轉(zhuǎn)輪處理后的空氣溫度基本保持在15 16℃左右，加上過(guò)渡季節(jié)室外氣溫較低，房間冷負(fù)荷較低，不足以將房間溫度升至18 ℃以上，而此時(shí)集中的熱源并未開啟使用。因此針對(duì)過(guò)渡季節(jié)房間溫度過(guò)低(<18℃)的問(wèn)題，為了確保實(shí)際使用當(dāng)中嚴(yán)格滿足工藝需求，低露點(diǎn)空調(diào)機(jī)組末端應(yīng)增加電輔熱措施，以保證過(guò)渡季節(jié)房間的工藝需求。

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