一、鋰電池生產車間除濕空調系統分類
1.普通濕度需求空調房間,如原材料庫房、極耳膠物料間、銅、鋁箔拆箱區等房間,其濕度控制需求為≤60%,該需求可通過冷卻除濕實現;
2.低濕需求空調房間,如取樣間、極耳膠合漿間、正極混切間等房間,其濕度控制需求為≤20%,以及負極鯤切間、負極激光模切間等房間,其濕度控制需求為≤45%,該需求通過冷卻除濕很難實現,因此往往通過轉輪除濕機組處理后來滿足使用需求,機組中設置一級轉輪除濕段;
3.低露點濕度需求空調房間,如電池拆解間、干燥間以及注液間等房間,其濕度控制需求為露點≤-30℃,甚至更高,該需求現有的一級轉輪除濕機組很難滿足工藝需求,工程中一般設置兩級轉輪除濕段對房間空氣進行處理,以滿足使用需求。
二、鋰電池生產車間散濕量及其特點
鋰電池生產車間不同于普通的工業生產車間,其對環境濕度的要求極其嚴苛,因此在空調系統選型計算時,應對低濕以及低露點要求的工藝生產環境進行嚴格的濕負荷計算,且散濕量應包括如下內容:
1)人體散濕量;
2)圍護結構散濕量;
3)原材料及包裝材料散濕量;
4)工藝過程的散濕量;
5)各種潮濕表面的散濕量;
6)滲透空氣帶入的濕量;
7)新風帶入的濕量。
三、鋰電池生產車間低濕空調系統布置原則
空氣調節系統劃分的原則除應符合現行國家標準《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》和《電子工業潔凈車間設計規范》。
鋰電池工廠供暖、通風、空調與空氣凈化系統的設計應滿足生產工藝對生產環境的要求。
潔凈室(區)及干燥房的氣流組織應根據潔凈度、露點溫度以及生產工藝要求確定。
1.干燥房與一般空調房間應分開設置空氣調節系統;
2.露點溫度差別大的干燥房應分開設置空氣調節系統;
3.有潔凈度要求的干燥房與無潔凈度要求的干燥房應分開設置空氣調節系統;
4.正極生產車間和負極生產車間應分開設置空氣調節系統;
5.產塵量大的車間應設置獨立的空氣調節系統,并應配置粉塵處理裝置。
四、鋰電池生產車間除濕空調系統的特殊要求
1.風管材質要求
在鋰電池生產車間中,低露點空調系統的送、回風管常采用不銹鋼板,采用厚度不小于1.0 mm厚的不銹鋼板制作,采用氬弧焊滿焊焊接。由于低露點空調系統送、回風管道中的空氣含濕量極低,為了避免外界空氣對風管內空氣的二次污染,因此采取了這一做法,盡可能的降低風管漏風率,保證漏風率不大于0.5%甚至更低。
2.高溫化成間氣流組織
化成是鋰電池生產過程中的重要工序,化成時在電池的負極表面形成一層鈍化層, 即固體電解質界面膜(SEI膜),SEI膜的好壞直接影響到電池的循環壽命、穩定性、自放電性、安全性等電化學性能。高溫化成間的工藝需求一般為:吊頂高度在4m以上,溫度要求為45±3℃,濕度要求露點≤-30℃。常規的空調系統設計中很少遇到45±3℃的高溫需求的情況,同時由于高溫化成間在鋰電池生產車間內所占面積極小,容易被設計忽視。下送上回的氣流組織形式要與工藝設備布局緊密結合,需要耗費大量的精力去設計。因此目前鋰電池生產車間高溫化成間的氣流組織習慣性采取上送,上回或者上送下回等形式,未考慮熱空氣呈自然上升趨勢的物理現象,造成房間溫度場極其不均勻,溫度梯度過大(上下溫差最大達到10℃以上),房間吊頂處溫度過高(>60℃),燈具及噴頭長期處于高溫環境中存在安全隱患等問題,這些問題的存在大大影響了工藝生產。
五、低露點空調系統設計
目前已運行鋰電池生產車間大部分低露點空調房間均存在過渡季節溫度過低(<18℃)問題,而房間溫度過低會造成電解液凝結、結晶等情況的出現,因此必須避免出現房間溫度過低的情況。一上述情況的出現是由于經過二級轉輪處理后的空氣溫度基本保持在15、16℃左右,加上過渡季節室外氣溫較低,房間冷負荷較低,不足以將房間溫度升至18℃以上,而此時集中的熱源并未開啟使用。因此針對過渡季節房間溫度過低(<18℃)的問題,為了確保實際使用當中嚴格滿足工藝需求,低露點空調機組末端應增加電輔熱措施,以保證過渡季節房間的工藝需求。
六、生產車間小環境(房中房)
鋰電池生產車間為了盡可能的降低要求較高區域的體積,因此設置了很多房中房,也就是鋰電池生產車間所說的“小環境”。小環境一般是由亞克力板或不銹鋼板等制作而成。
由于小環境的圍護結構無法安裝高效送風口,因此對于潔凈度要求較高的小環境,目前常見的做法是在空調機組內增加高效過濾段,末端送風管道由小環境上方送入,回風通過均勻布置在小環境周邊的回風立管下側的回風口回至空調機組,小環境頂與大環境吊頂之間高差較小(<500 mm)的情況,可考慮取消小環境頂板,直接與大環境吊頂連接,末端高效送風口則可設置在吊頂板上。
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