Trojan电瓶浅谈锂电池厂房的环境控制

摘要：鉴于锂电池生产具有的特性，大气环境里的水分、浮土以及尘埃等，均会对锂电池的生产造成妨碍。在锂电池制造进程中，倘若锂电池原材料里有空气中的水分侵入，便会对锂电池的安全产生影响，严重情况下通常会致使锂电池鼓包甚至爆炸；而大气环境中的浮土、尘埃会引发锂电池短路。所以在锂电池生产期间，要严格有效地管控空气中的水分、浮尘埃、颗粒。故而对锂电池生产环境进行有效除湿净化，是锂电池厂房建设最为关键的一个环节。国家对锂电池行业予以支持，众多锂电池公司进行投资新建与扩产，消费者对锂电池安全性要求持续提高，在此情况下，国内各大锂电池公司对生产车间的环境控制要求相应愈发高了。

低露点的特性是什么定义，除湿净化如何实现，吸附转轮除湿有怎样的作用，节能减耗怎样达成，和成本控制又存在何种关联 。

引言

做锂电池厂房的环境控制要做的诸多，涉及面广，此次我要讨论的是其中几个重点，有除湿净化，有除湿方法，有如何节能减耗，还有成本控制等，还通过我以往接触的实际项目案例阐述并分析以上几个问题，期望能对银行的锂电池厂房建设和生产里的环境控制有一些参考意义。

一、锂电池厂房的环境特点

锂电池材料最怕空气中的水分、浮尘埃、颗粒，其中对其影响和造成危害最大的是水分，所以锂电池生产设备及生产线必须放置在低湿度洁净室内。目前国内常用的降低湿度的办法是借助除湿机将生产车间内空气湿度降至生产所需的低湿度范围。在锂电池制造过程中，一旦锂电池里原材料中有空气中的水分进入，就会影响锂电池安全，严重时通常会导致锂电池鼓包甚至爆炸；而大气环境中的浮土、尘埃会引发锂电池短路。

二、环境控制的关键-除湿净化

现下按照原材料以及生产的安全性、经济性等方面予以考虑，锂电池生产车间的湿度控制梯段通常建议为（具体湿度控制会存在些许不同，应当依照各电池企业实际情形来开展操作），与此同时，除湿循环运作也需要把控工序的停留时间，相对湿度≦30%的车间（比如搅拌、涂布机头、机尾等），相对湿度≦20%的车间（比如辊压、制片、烘烤等），相对湿度≦10%的车间（比如叠片、卷绕、装配等），露点温度≦-45℃的车间（比如电芯烘烤、注液、封口等）。

锂电池生产设备通常较大，产线也较长这样的情况，致使生产车间相应地空间较大，进而制冷负荷大，除湿机组设计选型以及就位地点选择，得综合计算全空间内的总湿度也就是水分，还有冷负荷，同时鉴于节能减排的需求，站房内应由冷水机组、泵和换热装置等相关设备统一设置安放，并且要为后期可能出现的扩产扩建预留管路和阀门，之后通过冷冻水管分区进行冷源输送。

存在锂电池生产厂间的洁净室，其与其他行业的洁净室不一样，最大的不同之处在于，对生产所处环境里的湿度控制有着较高要求，也就是温度要求低露点，所以空调机组都必然要带有除湿段，而除湿空调机组是降低环境露点极为关键的设备；当下在锂电池的生产制造进程当中，在锂电池生产厂间的洁净室内，空气所要求的露点温度处于-35℃至-40℃范围之内，这是比较难以把控稳定住的。而且呢，一旦要进行生产，那必然得有生产员，并且，鉴于电池行业的产线比较长，这会致使极多的工作人员持续在电池生产线上从事体力操作，在这个时候，生产人员必定会散发出相较于平常更多的湿气，而这部分湿气不管怎样肯定会从洁净服中渗漏出来，所以呢，这部分湿气就一定要及时吹扫得干干净净，如此一来，就会对除湿机组的性能提出更高的要求：通常情况下，电池行业肯定都会挑选稳定性良好（能够持续运转）且除湿量较大的机组，最理想的是能够产生处于 -50℃至 -60℃露点（精确控制）范围的气体，以此对洁净室内进行持续吹扫，从而让湿度、温度以及洁净度都能够契合生产要求。

而其中最关键的生产环境所需的底露点影响因素有很多：

（1）除湿方面的能力：除湿这个能力的大小，以及其具备的稳定性，会是控制生产环境之下露点的起到决定性作用的因素，具备除湿功能的机组能够长时间保持的良好运行过程，则针对整个车间的湿度控制起着具有决定性性质的因素 。除湿机组长时间工作后，对其维护保养很重要，在生产期与待产期，要依据实际情况及设备保养手册，维护保养好生产设备，还要避免长时间加热工作，对机组包括初效过滤、中效过滤、除湿段、表冷段和进出风口的各个功能段进行清洁，机组操作人员应按实际要求设定合适湿度，减少机组频繁的启、停机等情况，合理使除湿机发挥最大功效。

首先，洁净风管和维档结构方面，鉴于密封性状况，通常除湿机组的回风管会选用不锈钢风管，送风管则采用镀锌铁皮，与此同时，风管的安装极为关键，连接处必须严密密封以防漏风，维档结构具备良好密封（一般是打中性胶）同样是确保除湿效果所需的前提条件。

（3）操作人员：操作人员水分蒸发会直接对生产车间空气含水分率产生影响，因而进入生产车间的所有人员都要身着密封良好的洁净服，且对出入车间的操作人员数量跟次数也得加以控制。

（4）外界的自然环境，外部自然环境致使的空气湿度以及温度变化，会直接加大除湿空调机组转轮段与表冷段的运行负荷，所以在必要之时，能够对新风（新鲜空气）开展预处理，到一定值后再进入除湿机组内，从而降低外界自然环境变化所引发的温湿度变化。

进行生产车间管理时，要尽可能降低室内与室外的空气交换频次，进一步削减其他水分对室内环境干燥程度的影响，稳稳地维持住房间露点。在环境控制方式的挑选方面，还要考量节能节排，减小设备所占地面尺寸，降低直接成本以及运行成本，并且结合现场实际状况进行全面周到的考虑，以此达成二者之间的平衡兼顾 。

三、除湿净化的方式及选择

常用的除湿方式及适宜范围

转轮（吸附式）除湿，在运行除湿系统时，除湿机开启后借助电动马达带动吸附式转轮，使其在固定轴线上慢慢地行进转圈。转轮在运转中吸收从前段进入机组空气中的水分，以实现给空气脱水的作用。一旦转轮扇片中的水分吸附至饱和状态，便通过除湿机组的再生排热段，利用高温气体进行脱水再生，恢复到干燥状态。接着再次重复上述运行，最终经过干燥达到生产要求的空气，再经表冷段进行温度调节后送入生产车间内，此即所谓的温湿度控制（高精度）。目前，过年时常用的转轮结构，是分子筛与硅胶结构、材料的转轮式金属硅酸盐干燥剂吸附体，这种结构和材料，能够大量处理水分，能及时处理温度调节，特别是在一些特殊外界环境或生产工况下，可实现-50℃至-70℃的超低空气露点。

对于固体（吸附式）除湿而言，它是利用除湿剂上那种带有吸附力的毛细管，把水分吸附在固体吸湿剂上，以此来达成除湿的效果。这种除湿方法，通常能够小幅度地降低露点，然而其缺点在于，当处理较大水分的时候，就需要较大的吸附面积，进而引得设备也跟着变大，使得就位和安装变得较为不便，与此同时造价也相应地很高。

（3）空气压缩来除湿，空气进入空气压缩机，经其对空气实施降温压缩，进而分离出空气中所包含的水分，而其缺点在于，该设备体积很大、运行成本非常高、噪声颇为大。

（4）其采用氮化锂溶液进行喷雾，以此吸收水分，随后沉降，此为液体吸收式除湿。经除湿沉降后的空气，其露点能够降至0℃左右。然而，存在缺点，即需要较多液体，且体积较大，致使设备很难实现稳定运行，并且必须更换吸收液。

在国内，目前较为通用的除湿方式有四种，而就设备体积、效率、运行时长以及经济型各方面综合考量，国内的锂电池生产企业几乎无一不一致地选定了转轮（吸附式）除湿，其优点在于除湿量很大运行之时稳定，工作效率较高，并且经过转轮除湿机处理后的空气低温露点能够达到-10至-60ºC 。

转轮式除湿机工作组成及原理

就当前锂电池材料所具备的特性而言，若要达成低湿度要求，吸附转轮除湿机必定是最为适宜的选择，通常情况下，除湿机组的构成涵盖：新风进口，接着是初效，随后为表冷段，再之后是第一级转轮，紧跟着是第一份中表冷器，在这之后是第二级转轮，最后是后表冷器进而带后加热效果 。

除湿机组所遵循的原理是，室外的自然状态下的新风，在与室内的回风相互混合之后，由此经由回风管（口）进入机组，先经历初效过滤，之后才抵达前表冷段进行处理，接着，经过降温之后具备肯定的洁净程度的那些空气，也即经过洁净操作使得其中的空气减少之后，减少了对除湿段可能产生的应激反应的空气，进入到除湿转轮段（第一级）的处理区域，在这个时候，空气当中所包含的水分子会被轮转除湿段予以吸附状态转变，第一轮成功干燥且达到洁净状态甚至于温度发生降低的空气，再借助中表冷器进入到除湿转轮段（第二级）的处理区域，二次经过干燥操作之后的空气，通过后表冷器（后一种拥有后加热功能的设备）将温度调整到所规定要求的温度数值，最终经由送风管进入到生产车间。从而周而复始地循环，最终达到控制湿度和温度的要求。

四、锂电池厂房的环境控制成本

当下，于中国锂电池行业范畴内，制造生产成本的整体情形是处于高能耗的状况，这和项目前期建设以及生产进程里的粗放管理模式紧密关联着：当前，部分锂电池制造商对影响锂电池生产的环境不太予以重视，对于生产里的核心环节，也就是除湿净化，同样不太上心，在选定解决方案之际，更偏向于价格低廉的，而不太看重质量。小型电池生产企业每年的电费，在其生产成本里所占的比例或许并不显著，然而对于大型企业而言，能耗费用却是相当高的，并且这些企业当前尚未留意到效果更为理想、节能的解决方案的重要意义。与国内的电池企业相较而言 ，国外的电池企业对此格外重视 ，在项目规划的时期 ，就会针对设备制造商以及相关单位 ，提出关于节能解决方案合理去运行节电的要求 ，一旦确定了节能解决方案 ，就不会轻易进行更改 ，国内在这一方面 任务很重且道路长远 。

实际上，于确定除湿系统方案那时节，节省建设以及设备成本的办法常常导致的后果为，在生产运作期间需去承受更高的运行成本。针对相同的生产车间空间以及生产规划而言，不同的除湿方案与厂房围护结构之选择，在除湿净化以及能耗效率方面的成效差距极大。其中，联动与运行控制要求一致，效率越高成本就越高，不过效果越显著 。

在该领域，业界相关专家觉得，其一，锂电池生产商应当强化同环境控制工程提供商、除湿机厂家展开充分有效的交流以及更为深入的协作。电池企业需转变锂电池厂房建设价格低廉的理念，要看重成效与品质。其二，环境控制工程提供商也要完善自家企业的业务能力水平，为锂电池生产商给予优化系统的解决办法以削减电池后续的运行成本，提升项目完结后的维保质量 。

五、环境控制的配套措施

当然，锂电池厂房的环境控制，并非仅仅依靠上文所说的那诸如除湿设备以及良好的维护结构来达成的，我在上面也提及了，像外界的自然环境以及生产车间的管理，都有可能或多或少地对锂电池厂房的温度以及洁净度产生影响，所以我也需要加以留意。比如说，在一般的洁净厂房里，我们通常会用湿布去擦拭设备以及清洗工作环境，然而，这样的清洁方式在锂电池厂房却是行不通的。当前，只能采用防静电的无尘布来进行擦拭。

另有一些洁净室常用的吹扫方法，在除湿方面也能有很大利用：比如，风淋室不但能快速地将灰尘尘埃吹扫干净，还会同时带走一部分水汽，这对维持低湿度生产环境极有帮助；再者，除湿车间内正压维持、生产结构维护等，皆是保障锂电池厂房环境控制的配套举措，所以锂电池厂房若要符合生产要求，不光要让关键点除湿机良好运转，还需其他措施协同以及生产运行中的妥善维护与保养标点符号。

结论

如今，旧能源时代正逐步迈向终将被新能源时代予以替换的进程，其中锂电池乃是新能源时代极具产业价值的一类，并且做好锂电池厂房的环境控制，对于锂电池的蓄能以及安全性而言，均有着至为关键的作用，另外，我们于这条道路上肩负的责任极为重大，路途长远艰巨！