锂电池生产过程中封口、注液工序操作的电芯、壳体均已通过干燥处理 , 因此对车间内空气送水分及其敏感 , 一旦房间内空气中水分含量过高被电池吸收 , 会造成电池鼓胀、漏液等诸多问题 , 因此对锂电池封口、注液工序进行有效的环境控制是锂电池生产过程中非常重要的环节 。
1 锂电池生产过程中封口、注液工艺流程
(1)电池封口 。 电池封口是指将经过烘干处理过的电芯放入电池外壳(pp外壳)内 , 通过封口设备将电池壳四周热熔密封 , 安装极柱螺母并切除电池热熔溢料后 , 重新入炉烘干 。
(2)电池注液 。 将烘干后的电池转运到手套箱或自动注液机内添加电解液 , 注液后电池为成品电池 , 转化成车间化成 。
由上述工艺可以看出 , 电池干燥间和电池注液手套箱内是电池与外界接触的地方 , 该工位环境控制应非常严格 , 以保证锂电池正常生产要求 , 由于正常电池锂电池生产要求水分含量低于200ppm , 因此电芯房间内露点要求高于﹣42℃ 。
2 封注车间厂房布局及各功能区要求
电池干燥间、自动注液机内露点要求非常高 , 普通空调系统无法满足低露点环境 , 因此需增加相应的除湿设备以满足当前的使用需求 。 考虑到人员对环境露点影响 , 各干燥区域也对人数有严格限制 。
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3 除湿设备选型及计算
3.1常用的除湿方式及适宜范围
(1)冷却除湿 。 将空气冷却至露点以下 , 再出去冷凝后的水分 , 在露点10℃为以上的场合有效 。
(2)压缩除湿 。 对潮湿空气进行压缩、冷却 , 分离其水分 。 在风量小的场合有效 , 当不适宜于大风量 。
(3)固体吸附式除湿 。 采用毛细管作用将水分吸附在固体稀湿剂上 。 可降低露点 , 但吸附面积大时设备也随之变大 。
(4)液体吸收式除湿 。 采用氮化锂水溶液的喷雾吸收水分 。 露点可降至0℃左右 , 但设备较大 , 而且必须更换吸收液 。
(5)吸附转轮除湿 。 将浸渍吸湿剂的薄板加工成蜂窝状转轮 , 进行通风 , 其除湿结构简单 , 经过特殊组配露点可达﹣70℃以下 。
3.2 除湿机工作组成及原理
要达到上述湿度要求 , 只能采取吸附二级转轮除湿机才能满足使用要求 , 考虑到现场不同区域露点控制 , 现场采用两台除湿机以满足使用要求 , 其中一台除湿机用于露点﹣30℃区域控制 , 另一台用于控制﹣45℃、﹣60℃区域控制 。
新风经前表冷处理后 , 进入第一季转轮处理区域 , 空气中的水分子被轮转内的吸湿剂吸收 , 干燥后的空气通过中表冷器再进入第二级转轮 , 再次干燥后的空气通过后表冷器(后加热)调整至所要求的温度 , 送入工作场所 。 如此不断循环 , 最终达到控湿控温的要求 。
各功能段的作用:转轮是将混合风的湿度处理到所要求的极端工作湿度 , 使干空气成为所需的湿度要求;后表冷段或后加热段 , 则是将干空气温度调整至工作场所要求的温度点 。
轮转在处理空气区域内的扇面吸收了水分子 , 变成饱和状态 。 将自动转到再生区域 , 进行高温再生处理 , 使准轮恢复除湿能力 。
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4 对房间露点影响因素分析
电池在生产过程中 , 影响环境露点的因素很多 , 在前面方案设计中有所提及 , 先将其总结分类 , 主要分为以下几个方面 。
(1)除湿机组 。 除湿机组是影响环境露点的核心因素 , 在设计满足使用要求的条件下 ,, 做好设备的维护和保养 , 定期清洁设备的初效、中效过滤 , 设定合理的湿度 , 避免压缩机频繁的开机和停机 , 避免长时间加热工作等 , 都发发挥除湿机最大的功效 。
(2)洁净厂房 。 风管的安装非常重要 , 做好房间和管路密封是保证除湿效果的前提 。
(3)操作人员 。 操作人员的数量直接影响房间露点 , 尽量控制人员进入 , 进入洁净厂房必须穿着防护服 。
(4)外界环境 。 外界环境变化直接增加除湿机转轮的负荷 , 应尽量将除湿机新风接到室内有温控区域 , 以减少外界环境变化引起的波动 。
(5)现场管理 。 尽量减少开关门次数 , 同事减少其他湿源进入洁净服 , 有利于保持房间露点稳定 。
通过此次新生产线封注车间厂房除湿设计 , 总结出一套关于低露点洁净厂房环境设计的思路和方法 , 由于电池生产环境要求极为苛刻 , 因此任何一部分设计、施工出现偏差 , 都会给整个系统带来难以估量的损失 。 同时 , 考虑到节能、减少设备外形尺寸以及降低成本 , 更要结合现场生产工艺通盘考虑 , 以兼顾二者之间的平衡 , 为后期生产线间恶化提供有益的帮助 。
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