锂电池净化车间设计施工方案

一、锂电池的基本认识

锂电池是一种充电电池，使用锂离子作为电荷载体。它们通常比其他类型的电池更轻、更小、更安全，并且具有更高的能量密度和更长的使用寿命。锂电池广泛应用于移动设备、电动车辆、太阳能储能系统等领域。锂电池的主要组成部分包括正极、负极、电解液和隔膜。正极通常是由锂钴酸或锂铁磷酸等化合物制成，负极通常是由石墨或硅等材料制成。电解液通常是由有机溶剂和锂盐组成，隔膜则用于隔离正负极，防止短路。锂电池的充放电过程是通过锂离子在正负极之间移动来实现的。在充电过程中，锂离子从正极移动到负极，而在放电过程中则相反。锂电池的安全性是一个重要的问题，因为它们可能会因为过热、过充或过放而发生爆炸或火灾。因此，锂电池的设计和制造必须遵循严格的安全标准。

二、常见的两种电池生产工艺流线

(一)磷酸铁锂电池：

1：工序：正极粉体上料20%→正极合浆→正极涂布20%-45%→正极辊压20%→正极分条2、20%→正极模切20%→正极二分20%

 2：工序：负极粉体上料20%→负极合浆→负极涂布20%-45%→负极辊压20%→负极分条20%→负极模切20%→负极二分40%

 3：工序：隔膜45%，将工序①②③→卷绕叠片20%→电芯装配20%→干燥露点-50%→注液(露点-50℃)→负压化成(露点-30%)→二次注液(露点-50℃)→密封钉焊接(露点-50℃)→贴膜→常温静置→定容→模块组装→Pack集成→Pack出厂

 (二)三元锂电池

1：工序：正极粉体上料2%-20%→正极合浆→正极涂布2%-20%→正极辊压2%-20%→正极分条2%-20%→正极模切2%-20%→正极二分2%-20%

2：工序：负极粉体上料30%→负极合浆→负极涂布45%→负极辊压45%→负极分条45%→负极绝缘层合桨2%-20%→负极绝缘层涂布20%→负极二次辊压20%→负极模切45%→负极二分45%

3：工序：隔膜45%，将①②③→卷绕叠片2%-20%→电芯装配2%-20%→干燥露点-30%→注液(露点-50℃)→负压化成(露点-30%)→二次注液(露点-50℃)→密封钉焊接(露点-30℃)→贴膜→常温静置→定容→分选(此步后也可单体成品出厂)→模块组装→Pack集成→Pack出厂

三、生产工艺方式的选型

目前全自动干燥线主要有两种，一种是由烘箱+自动化转运系统组成的干燥线，另一种是隧道式干燥线。第一种干燥线其布置房间需控制湿度在露点-50 ℃以下，而隧道式干燥炉由于干燥过程中电池一直在隧道炉内，干燥线布置区域无需湿度控制，只需在出炉间控制湿度在露点-50 ℃以下即可，可极大地减少低湿区域的面积。

四、锂电池生产车间的关键工序

1：正负极材料的制备：正极材料通常是由锂钴酸、锂镍酸或锂铁磷酸等化合物制成，而负极材料通常是由石墨或硅等材料制成。

2：电解液的制备：电解液通常是由有机溶剂和锂盐组成，制备过程需要严格控制溶剂的纯度和锂盐的浓度。

3：电池组装：电池组装包括将正负极材料、电解液和隔膜组装在一起，并封装在电池壳体中。

4：充电和放电测试：在生产过程中，需要对电池进行充放电测试，以确保其性能符合要求。

5：电池包装和质检：电池包装包括将电池放入包装盒中，并附上使用说明书和保修卡等。质检则是对电池进行外观、性能等方面的检查，以确保产品质量符合标准。

6：电池回收和处理：在生产过程中产生的废弃电池需要进行回收和处理，以减少对环境的影响。

五、锂电池生产环境控制的关键

1：温度控制：锂电池生产过程中需要控制温度，以确保电池材料的稳定性和一致性。通常需要在恒温室或恒温箱中进行生产，以保持恒定的温度。

2：湿度控制：湿度对锂电池的生产和性能有很大影响。过高的湿度会导致电池内部出现水分，从而影响电池的性能和寿命。因此，需要在生产车间中控制湿度，通常使用空气调节设备进行控制。

3：空气质量控制：锂电池生产过程中需要控制空气中的灰尘、微粒和有害气体，以避免对电池材料和性能的影响。通常需要在生产车间中安装空气过滤器和通风设备，以保持空气质量。

4：静电控制：静电会对锂电池的生产和性能产生负面影响，因此需要在生产车间中采取静电控制措施，如使用静电消除器和接地装置等。

5：人员操作控制：锂电池生产过程中需要对人员进行培训和管理，确保操作规范和安全。同时，需要对人员进行防静电、防尘、防辐射等方面的培训和装备，以保证生产环境的安全和稳定。

六、锂电池生产车间除湿方式的选择和确定

目前的空气除湿方式有：冷却除湿、液体吸附剂除湿、固体吸附剂除湿、膜除湿等;其中冷却除湿在高温高湿的环境且对湿度要求不是很严格的条件下，效果还是比较好，但在除湿量比较大且环境温度比较低的环境中，湿度和温度要求比较高的地方，采用冷却除湿就很难达到所控制的湿度要求，并会出现冷凝结露现象且能耗也是比较大的，因为空气只有冷却到露点温度以下(一般约为15 C)才能进行除湿，这就需要把被处理的空气处理到露点温度以下后进行除湿，处理后的空气温度(约为15 C)是比较低的，并不能直接送人室内，因为在低温的环.境中会使人身体不适，所以就要求把处理后的空气温度再加热到人体比较适合的温度(一般约为23°C)，从而在把被处理的空气先降温到露点温度。转轮除湿机进行除湿，将不受空气露点影响，且除湿量大。轮除湿机是利用固体吸亚剂做成的转轮进行旋转除湿的设备。转轮陈湿机的核心结构为一不断转动的蜂窝状干燥转轮，它是除湿机吸收水分的最关键的部件，是出含有少许金属钛的特殊玻璃纤维载体和沽性在版合而成，其蜂窝状的结构设计，不仅能够极大限度的附着吸湿剂，增加湿空气与吸湿剂相昱.拨融的表面积，提高除湿机的工作效率，而且具有很高的强度，能够很好的适用于各种复杂的工作环境。

七、锂电池生产车间除湿空调系统

(一)锂电池生产车间除湿空调系统分类

1：普通湿度需求空调房间，如原材料库房、极耳胶物料间、铜、铝箔拆箱区等房间，其湿度控制需求为≤60%，该需求可通过冷却除湿实现;

2：低湿需求空调房间，如取样间、极耳胶合浆间、正极混切间等房间，其湿度控制需求为≤20%，以及负极鲲切间、负极激光模切间等房间，其湿度控制需求为≤45%，该需求通过冷却除湿很难实现，因此往往通过转轮除湿机组处理后来满足使用需求，机组中设置一级转轮除湿段﹔

3：低露点湿度需求空调房间，如电池拆解间、干燥间以及注液间等房间，其湿度控制需求为露点≤-30 ℃，甚至更高，该需求现有的一级转轮除湿机组很难满足工艺需求，工程中一般设置两级转轮除湿段对房间空气进行处理，以满足使用需求。

(二)锂电池生产车间散湿量及其特点

1：高效除湿：锂电池生产车间需要保持相对湿度在30%~50%之间，因此需要选择高效的除湿设备，如吸附式除湿机、制冷式除湿机等。

2：精准控制：除湿空调系统需要具备精准的湿度控制功能，能够根据车间内部湿度变化自动调节除湿量，保持恒定的湿度。

3：高效过滤：锂电池生产车间需要保持空气质量，因此需要选择高效的空气过滤器，能够过滤掉细小的颗粒物和有害气体。

4：节能环保：除湿空调系统需要具备节能环保的特点，能够在满足生产需求的同时，尽可能减少能源消耗和对环境的影响。

5：安全可靠：除湿空调系统需要具备安全可靠的特点，能够自动监测车间内部温度、湿度等参数，及时发现并处理异常情况，确保生产环境的安全和稳定。

(三)锂电池生产车间除湿空调系统的特殊要求

1：风管材质要求

在锂电池生产车间中，低露点空调系统的送、回风管常采用不锈钢板，采用厚度不小于1.0 mm厚的不锈钢板制作，采用氩弧焊满焊焊接。由于低露点空调系统送、回风管道中的空气含湿量极低，为了避免外界空气对风管内空气的二次污染，因此采取了这一做法，尽可能的降低风管漏风率，保证漏风率不大于0.5%甚至更低。

2：高温化成间气流组织

化成是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在电池的负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能。高温化成间的工艺需求一般为：吊顶高度在4m以上，温度要求为45士3 °C，湿度要求露点≤- 30°C。常规的空调系统设计中很少遇到45士3 °C 的高温需求的情况，同时由于高温化成间在锂电池生产车间内所占面积极小，容易被设计忽视。下送上回的气流组织形式要与工艺设备布局紧密结合，需要耗费大量的精力去设计。因此目前锂电池生产车间高温化成间的气流组织习惯性采取上送，上回或者上送下回等形式，未考虑热空气呈自然上升趋势的物理现象，造成房间温度场极其不均匀，温度梯度过大(上下温差最大达到10C以上)，房间吊顶处温度过高(>60°C)，灯具及喷头长期处于高温环境中存在安全隐患等问题，这些问题的存在大大影响了工艺生产。

(四)低露点空调系统设计

目前已运行锂电池生产车间大部分低露点空调房间均存在过渡季节温度过低(<18 ℃)问题，而房间温度过低会造成电解液凝结、结晶等情况的出现，因此必须避免出现房间温度过低的情况。上述情况的出现是由于经过二级转轮处理后的空气温度基本保持在15 16℃左右，加上过渡季节室外气温较低，房间冷负荷较低，不足以将房间温度升至18 ℃以上，而此时集中的热源并未开启使用。因此针对过渡季节房间温度过低(<18℃)的问题，为了确保实际使用当中严格满足工艺需求，低露点空调机组末端应增加电辅热措施，以保证过渡季节房间的工艺需求。

        关于工业洁净厂房建设，欢迎您持续关注我们合景净化工程公司的网站，我们会为您持续讲解新能源电池洁净工程、电子光学洁净工程、生物制药洁净工程、医疗器械洁净工程以及食品日化洁净工程等施工流程、各项要求以及解读各类工业洁净车间标准。