鋰電池生產加工工廠輔助設備有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-07-19 16:55  瀏覽量：次

　　鋰電池生產加工工廠輔助設備有哪些？對應鋰電池的生產，需要相當重要的輔助設備，電芯的制造設備、工藝介固然重要，但是輔助設備的動力來源、運行狀態，一定程度上決定了一個工廠的現代化、自動化水平，且很大程度影響了電芯制造的品質。以下，我們來說說這些鋰電池生產加工工廠輔助設備。

　　鋰電池生產加工工廠輔助設備

　　鋰電池輔助設備主要分為兩類，公共設備和物流設備。而公共設備又分為動力設備和環境控制設備。

　　●動力設備

　　動力設備，我的理解為能夠實現能量的轉換，并且給主設備提供能量的設備，分為動力發生設備(蒸汽鍋爐、汽油機、發電機等)、動力輸送設備(變壓器、配電盤、整流器等)、動力消耗設備(電動機、電爐、電氣器械等)。以下，我們就單個設備功能做簡要介紹。

　　1、鍋爐

　　其實不只是電池廠，很多工廠都有這個設備，鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進行，水進入鍋爐以后，在汽水系統中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應用。在燃燒設備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產生的高溫煙氣通過熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。

　　而電池企業主要取其高溫蒸汽，經過處理，常用到涂布機極片烘干上，老化房，除濕機上面。

　　2、空壓機

　　壓縮空氣可以用空壓機制作，空氣具有可壓縮性，經空氣壓縮機做機械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動力源。與其它能源比，它具有下列明顯的特點：清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，沒有起火危險，不怕超負荷，能在許多不利環境下工作，空氣在地面上到處都有，取之不盡。

　　而此處提壓縮空氣，是因為他的使用，可以說在現在自動化車間，相當的廣泛。幾乎貫穿了全線，特別是物流線，放行或者阻攔的設備，帶有氣缸控制，結合電磁閥，能夠高效的完成機械動作，還能實現節能環保。我們電池車間的物流線托盤提升機、機械手抓取電池、物料傳送都可以使用壓縮空氣實現控制。

　　3、真空泵

　　如果說壓縮空氣是對空氣的壓縮，那么真空則是對空氣的抽取。此處我們使用的是真空泵，真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置。

　　很多時候，我們的工步都是在真空狀態下進行的，特別是鋰離子動力電池生產車間，合漿需要抽真空，消除罐體空氣，避免氣泡產生，影響涂布效果：激光焊接完后，為了檢測電池的氣密性，也需要抽真空，通過保壓后檢測氣壓壓降，來判斷是否漏氣；高溫隧道爐，為了置換電池內部的空氣，使電池烘烤效果更好，隧道爐內會進行抽真空，能更好的烘干極片中的水分；注液，注液的工步即是抽真空注液，能夠較好的保證注液質量；負壓化成，鋰電池在化成過程中會產生大量氣體，需要對電池進行抽真空，減少析鋰的可能性。

　　4、制氮機

　　制氮機，是指以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮氣的設備。我們通常需要的是氮氣，氮氣是一種惰性氣體，化學性質不活潑。

　　在電池工廠，需要氮氣的地方也很多，基本上很多有抽真空的地方，都有氮氣的需求。對于氮氣的作用，我在之前寫激光焊接時候也有說過，在激光焊接時，主要起保護作用，一定程度上阻擋熱量外散、焊渣飛濺、中和部分離子；使用在真空高溫隧道爐、注液房、化成室里面的氮氣，主要是用于破真空、加快熱傳導等功能，破真空應該很好理解，電池在抽真空后，你看到的電池可能是癟的，內部氣壓遠遠小于外部，此時，為了避免對電池，對設備造成損害，充入氮氣維持氣壓，使內外氣壓大體持平。

　　5、氦氣

　　氦氣用的比較少，但是因為真空測氣密性，近些年來，檢測的漏判、錯判并不理想，所以現在有使用氦氣來檢測電池密封性能。能精確泄露值可以到1pa左右。不過使用量較少，故而多是外購，不需專門的制造氦氣的設備。

　　眾所周知，鋰電池生產對環境要求很嚴格，保持較低的水分含量、合適的溫度、較低的潔凈度等是一個車間應有的基本要求。

　　●環境控制設備

　　所謂環境控制設備，是指維持車間生產生產所需要的控制車間溫度、濕度、潔凈度等一系列設備的綜合。結合鋰電池工廠，主要有NMP回收系統、除濕機、除塵機、空調、水(純水、冷凍水、冷卻水)，以下一一概述。

　　1、NMP回收系統

　　翻開工廠的工藝文件，在正極合漿工序，你會看到加入打膠所需的NMP，再加入PVDF打膠，加入正極主材和導電劑，充分攪拌，然后合漿完成。在涂布工序，經過烘箱，把NMP回收，經過處理的氣體才可排到空氣中。

　　用過的，臟廢的N-甲基吡咯烷酮因其沸點比較高，所以不能采用直接回收方法，可以通過溶劑回收系統，經真空減壓加熱，減壓至5KPa(A)，加熱至130℃-150℃可以將NMP回收，殘余的NMP聚合物及雜質排出系統送電廠焚燒處理，保證了回收品質和廢棄物的處理，提高回收安全系數。常見的有冷凍式和轉輪式回收系統。

　　冷凍回收式，利用冷卻水和冷凍水盤管使得NMP從空氣中冷凝出來，然后通過收集提純達到回收目的.廢氣被濃縮到一定的濃度后，利用冷凍法就可以使NMP冷凝回收。

　　轉輪回收式，VOC轉輪采用日本西部技研分子篩轉輪，轉輪被分隔成3個區域，一個是處理區、一個是冷卻區、一個是脫附區，VOC轉輪在工作過程中緩慢的旋轉，含有有機溶劑需要處理的氣體從處理區流過后變成相對干凈的氣體，處理后的氣體中有機溶劑的含量最低可降至50ppm以下。另一部分含有機溶劑的空氣在再生風機的作用下從冷卻區流過，然后被加熱到一定的溫度后，從轉輪再生區域流過，由于轉輪再生區域被再生空氣加熱，吸附在再生區域的有機溶劑蒸發出來隨再生空氣帶走。轉輪工作時，再生空氣與處理空氣的比例在1/5(濃縮倍數5倍)，再生空氣中有機溶劑的濃度可以是處理前濃度的5倍。

　　冷凍式回收能耗相對較低，轉輪式能耗較高，但是比較環保，廢氣處理過后可直接排放到大氣中。

　　2、除濕機

　　一般可分為民用除濕機和工業除濕機兩大類，屬于空調家庭中的一個成員。通常，常規除濕機由壓縮機、熱交換器、風扇、盛水器、機殼及控制器組成。

　　其工作原理是：由風扇將潮濕空氣抽入機內，通過熱交換器，此時空氣中的水分子冷凝成水珠，處理過后的干燥空氣排出機外，如此循環使室內濕度保持在適宜的相對濕度。

　　鋰電池車間對濕度要求嚴格，濕度我們有一個相對濕度(RH)和露點(℃)來表示，在一定溫度下，兩者可以換算。在鋰電池車間，不要求濕度時，正常的40%-50%RH即可，但是注液房、高溫老化房，需控制在-60℃露點，嚴格控制水分。

　　3、除塵機

　　鋰電池生產中，會有極片裁切、粉料掉落，人員走動，也會帶動粉塵飄動，而粉塵，特別是金屬粉塵、顆粒，落到電池極片中，會增加鋰電池短路的風險，也是鋰電池自放電加快的一個重要的原因。

　　除塵機，除了某些設備自帶集塵除塵功能外，比如激光切割機，會對切過后的粉塵進行收集，并排放到室外，但大部門設備不帶除塵功能，需要其他幾種除塵設備。鋰電池廠常用的則是FFU除塵系統，潔凈度我們通常用等級來表示，比如常用的100000級，10000級，數字越小，潔凈度越高。

　　FFU英文全稱為(FanFilterUnit)，中文為風機過濾機組。FFU設有初、高效兩級過濾網。風機從FFU頂部將空氣吸入并經初、高效過濾器過濾，過濾后的潔凈空氣在整個出風面以0.45M/S±20%的風速勻速送出，可多臺串聯，達到凈化空氣的效果。FFU工作時間長，低噪聲、免維護、震動小、可無級調速，風速均勻，安裝方便等。

　　4、空調

　　車間空調最大特點在于省電環保，同時具備出色的降溫效果。車間空調主要分為水冷空調和水蒸發空調機(濕簾冷風機)，水冷空調的降溫原理是：水份蒸發時帶走周圍的熱量，從而使空氣的溫度降低。適用范圍主要是對要求濕度較高的場所(如紡織、種植等)，設計時可采用部分室內安裝。

　　將車間溫度控制在人體適宜的范圍內，可以讓員工的注意力更加集中，心情愉悅。使得產品在生產效率還是質量方面都有很好的提升。適宜的溫度環境，設備產生的熱量被及時的吸收或排出，讓設備一直維持在穩定地溫度環境下，可以增加生產設備的使用壽命，無形中為企業節省下一筆維修和更新的費用。

　　鋰電池工廠，除高溫老化房等特殊區域，溫度一般控制在23±2℃。

　　5、水系統

　　雖然鋰電池懼水，但是生產卻離不開水，常用的地方有負極涂布時需去離子水用于合漿，為維持溫度穩定，需要冷卻水循環。

　　冷卻水和冷凍水，不只是溫度上的差異，在功能上也有所差異。冷卻水，是指用于循環，達到帶走熱量，降溫的目的，設備在運行過程中會產生熱量，熱量過大會損壞設備，故而需冷卻水循環，帶走熱量，維護設備。冷凍水則是具有降溫的功能，常常在空調機組末端，用于降低溫度所用。

　　鋰電池工廠通常需要使用純水制備機組和冷水機組。純水制備機組，用于制備去離子水，電導率達到我們的要求后，才可用于鋰電池負極漿料混合、鋰電池清洗等工序。冷水機組多是用于空調等系統，達到降溫、去熱的效果。

　　6、物流設備

　　物流設備，我在這里主要分為轉運工具、托盤、物流線。

　　7、轉運工具

　　轉運工具，在鋰電池車間主要是負責原材料運送、極片運送工作，常用的轉運工具有電動的和液壓的叉車、升降車、緩存架、平板推車、AGV小車。在自動化程度不是很高的工廠，或者中間運輸環節出現故障的時候，我們可以使用這些設備來運輸。如從合漿到涂布一般是管道運送，如果管道出了故障，需由叉車運輸轉運漿料桶到涂布區域，不耽誤正常生產。

　　8、托盤

　　之所以單獨提出來托盤，是因為托盤在電池廠中擔負了所有半成品電芯和成品電芯的轉運、儲存功能。一個合適的托盤，可以對電芯起到很好的承載和保護作用。我曾經見過滿載電芯的托盤從3米高的架子上跌落，托盤完好無損，電池也沒有泄露出來，倒是地面破損了些，也曾見識過托盤被提升機夾住，變形扭曲，擠壓半小時后，還能繼續使用。

　　在鋰電池車間需要最多的是在組裝線和化成分容區域。組裝線是小的托盤，一般運送的是一到兩個卷芯，不直接運送電池，但是需注意對卷芯表面的保護以及托盤的清潔，卷芯在沒有殼體保護下是非常脆弱的。化成分容區域托盤則是運送電芯，為了節約空間，加大效率，現在化成分容采用分層柜點式，一個柜子可同時對數十只電池同時進行充放電，靠人工搬運到高高的柜子上去并不現實。

　　9、物流線

　　物流線，則是利用物流設備進行運輸的系統的總和，托盤的運輸，傳送，都需要有一個路徑，就像有秩序的在高速上開車一樣，現在物流線的應用，極大地提高了工廠的效率，也是無人工廠的得力助手。

　　鋰電池車間的物流線，主要集中在了組裝線后，從卷芯卷繞后，通過小的專用托盤運過去進行熱壓、貼膠、預焊、入殼、蓋板焊接等工序。組裝完成后，再通過物流線運送到化成、分容，剛才也有講過，化成分容有可能是很高的立體柜子，此時就需要堆垛機把一盤盤滿載的電池運送到各層柜點上去，結束后再運出來，通過物流線，運送到立體的庫位存儲，極大地提高了工廠的效率，減少了成本。

　　鋰電池加工生產設備價格

　　鋰電池加工生產設備很多種的，材料電池(生產電芯)成套設備在千萬元，鋰電池組的組裝成套設備2萬元到幾百萬的自動設備都有，根據自己的需要選擇。

　　鋰電池加工設備是根據需要處理得原料不同配置不同，用戶要求得產量不同價位不等，還有一點就是和用戶現有得廠房和設備相互配備，成套小型鋰電池組裝加工設備價格在幾千至幾萬不等，廠家在一無所知得情況下沒辦法報價，詳情還需要聯系廠家工作人員。

　　鋰電池生產加工工藝技術非常嚴格和復雜，不同型號鋰電池的生產工藝不同，生產設備也是數不勝數。隨著未來生產加工鋰電池組規模擴大，鋰電池涉及到每個角落，都是促進鋰電池生產業發展的因素。