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电池专题

锂电池生产对环境要求很严格,那些条件才能达标呢、

来源:宝鄂实业    2019-05-09 08:07    点击量:

众所周知,锂电池生产对环境要求很严格,保持较低的水分含量、合适的温度、较低的洁净度等是一个车间应有的基本要求。

环境控制设备

所谓环境控制设备,是指维持车间生产生产所需要的控制车间温度、湿度、洁净度等一系列设备的综合。结合锂电池工厂,主要有NMP回收系统、除湿机、除尘机、空调、水(纯水、冷冻水、冷却水),以下一一概述。

NMP回收系统

翻开工厂的工艺文件,在正极合浆工序,你会看到加入打胶所需的NMP,再加入PVDF打胶,加入正极主材和导电剂,充分搅拌,然后合浆完成。在涂布工序,经过烘箱,把NMP回收,经过处理的气体才可排到空气中。

用过的,脏废的N-甲基吡咯烷酮因其沸点比较高,所以不能采用直接回收方法,可以通过溶剂回收系统,经真空减压加热,减压至5KPa(A),加热至130℃-150℃可以将NMP回收,残余的NMP聚合物及杂质排出系统送电厂焚烧处理,保证了回收品质和废弃物的处理,提高回收安全系数。常见的有冷冻式和转轮式回收系统。

冷冻回收式,利用冷却水和冷冻水盘管使得NMP从空气中冷凝出来,然后通过收集提纯达到回收目的.废气被浓缩到一定的浓度后,利用冷冻法就可以使NMP冷凝回收。

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转轮回收式,VOC转轮采用日本西部技研分子筛转轮,转轮被分隔成3个区域,一个是处理区、一个是冷却区、一个是脱附区,VOC转轮在工作过程中缓慢的旋转,含有有机溶剂需要处理的气体从处理区流过后变成相对干净的气体,处理后的气体中有机溶剂的含量最低可降至50ppm以下。另一部分含有机溶剂的空气在再生风机的作用下从冷却区流过,然后被加热到一定的温度后,从转轮再生区域流过,由于转轮再生区域被再生空气加热,吸附在再生区域的有机溶剂蒸发出来随再生空气带走。转轮工作时,再生空气与处理空气的比例在1/5(浓缩倍数5倍),再生空气中有机溶剂的浓度可以是处理前浓度的5倍。

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冷冻式回收能耗相对较低,转轮式能耗较高,但是比较环保,废气处理过后可直接排放到大气中。

除湿机

一般可分为民用除湿机和工业除湿机两大类,属于空调家庭中的一个成员。通常,常规除湿机由压缩机、热交换器、风扇、盛水器、机壳及控制器组成。

其工作原理是:由风扇将潮湿空气抽入机内,通过热交换器,此时空气中的水分子冷凝成水珠,处理过后的干燥空气排出机外,如此循环使室内湿度保持在适宜的相对湿度。
 

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锂电池车间对湿度要求严格,湿度我们有一个相对湿度(RH)和露点(℃)来表示,在一定温度下,两者可以换算。在锂电池车间,不要求湿度时,正常的40%-50%RH即可,但是注液房、高温老化房,需控制在-60℃露点,严格控制水分。
 

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锂电池生产中,会有极片裁切、粉料掉落,人员走动,也会带动粉尘飘动,而粉尘,特别是金属粉尘、颗粒,落到电池极片中,会增加锂电池短路的风险,也是锂电池自放电加快的一个重要的原因。

锂电池车间空气洁净级别

除尘机,除了某些设备自带集尘除尘功能外,比如激光切割机,会对切过后的粉尘进行收集,并排放到室外,但大部门设备不带除尘功能,需要其他几种除尘设备。锂电池厂常用的则是FFU除尘系统,洁净度我们通常用等级来表示,比如常用的100000级,10000级,数字越小,洁净度越高。
 

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FFU英文全称为(FanFilterUnit),中文为风机过滤机组。FFU设有初、高效两级过滤网。风机从FFU顶部将空气吸入并经初、高效过滤器过滤,过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45M/S±20%的风速匀速送出,可多台串联,达到净化空气的效果。FFU工作时间长,低噪声、免维护、震动小、可无级调速,风速均匀,安装方便等。

空调

车间空调最大特点在于省电环保,同时具备出色的降温效果。车间空调主要分为水冷空调和水蒸发空调机(湿帘冷风机),水冷空调的降温原理是:水份蒸发时带走周围的热量,从而使空气的温度降低。适用范围主要是对要求湿度较高的场所(如纺织、种植等),设计时可采用部分室内安装。
 

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将车间温度控制在人体适宜的范围内,可以让员工的注意力更加集中,心情愉悦。使得产品在生产效率还是质量方面都有很好的提升。适宜的温度环境,设备产生的热量被及时的吸收或排出,让设备一直维持在稳定地温度环境下,可以增加生产设备的使用寿命,无形中为企业节省下一笔维修和更新的费用。

锂电池工厂,除高温老化房等特殊区域,温度一般控制在23±2℃。

水系统

虽然锂电池惧水,但是生产却离不开水,常用的地方有负极涂布时需去离子水用于合浆,为维持温度稳定,需要冷却水循环。

冷却水和冷冻水,不只是温度上的差异,在功能上也有所差异。冷却水,是指用于循环,达到带走热量,降温的目的,设备在运行过程中会产生热量,热量过大会损坏设备,故而需冷却水循环,带走热量,维护设备。冷冻水则是具有降温的功能,常常在空调机组末端,用于降低温度所用。
 

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锂电池工厂通常需要使用纯水制备机组和冷水机组。纯水制备机组,用于制备去离子水,电导率达到我们的要求后,才可用于锂电池负极浆料混合、锂电池清洗等工序。冷水机组多是用于空调等系统,达到降温、去热的效果。

物流设备

物流设备,我在这里主要分为转运工具、托盘、物流线。

转运工具

转运工具,在锂电池车间主要是负责原材料运送、极片运送工作,常用的转运工具有电动的和液压的叉车、升降车、缓存架、平板推车、AGV小车。在自动化程度不是很高的工厂,或者中间运输环节出现故障的时候,我们可以使用这些设备来运输。如从合浆到涂布一般是管道运送,如果管道出了故障,需由叉车运输转运浆料桶到涂布区域,不耽误正常生产。
 

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托盘

之所以单独提出来托盘,是因为托盘在电池厂中担负了所有半成品电芯和成品电芯的转运、储存功能。一个合适的托盘,可以对电芯起到很好的承载和保护作用。我曾经见过满载电芯的托盘从3米高的架子上跌落,托盘完好无损,电池也没有泄露出来,倒是地面破损了些,也曾见识过托盘被提升机夹住,变形扭曲,挤压半小时后,还能继续使用。
 

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在锂电池车间需要最多的是在组装线和化成分容区域。组装线是小的托盘,一般运送的是一到两个卷芯,不直接运送电池,但是需注意对卷芯表面的保护以及托盘的清洁,卷芯在没有壳体保护下是非常脆弱的。化成分容区域托盘则是运送电芯,为了节约空间,加大效率,现在化成分容采用分层柜点式,一个柜子可同时对数十只电池同时进行充放电,靠人工搬运到高高的柜子上去并不现实。

物流线

物流线,则是利用物流设备进行运输的系统的总和,托盘的运输,传送,都需要有一个路径,就像有秩序的在高速上开车一样,现在物流线的应用,极大地提高了工厂的效率,也是无人工厂的得力助手。
 

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锂电池车间的物流线,主要集中在了组装线后,从卷芯卷绕后,通过小的专用托盘运过去进行热压、贴胶、预焊、入壳、盖板焊接等工序。组装完成后,再通过物流线运送到化成、分容,刚才也有讲过,化成分容有可能是很高的立体柜子,此时就需要堆垛机把一盘盘满载的电池运送到各层柜点上去,结束后再运出来,通过物流线,运送到立体的库位存储,极大地提高了工厂的效率,减少了成本。对应锂电池的生产,需要相当重要的辅助设备,电芯的制造设备、工艺介固然重要,但是辅助设备的动力来源、运行状态,一定程度上决定了一个工厂的现代化、自动化水平,且很大程度影响了电芯制造的品质。锂电辅助设备主要分为两类,公共设备和物流设备。而公共设备我又分为动力设备和环境控制设备。以下,我们来说说这些维持锂电工厂正常运转的设备。


锂电池车间动力设备

动力设备,我的理解为能够实现能量的转换,并且给主设备提供能量的设备,分为动力发生设备(蒸汽锅炉、汽油机、发电机等)、动力输送设备(变压器、配电盘、整流器等)、动力消耗设备(电动机、电炉、电气器械等)