摘要：根据锂电池生产的特性，大气环境中的水分、浮土、尘埃等都会妨碍锂电池的生产。在锂电池的制造过程中，锂电池里原材料中一旦有空气中的水分进入，就会影响锂电池的安全，严重地一般会引起锂电池鼓包甚至爆炸；而大气环境中的浮土、尘埃则会引起锂电池的短路。所以在锂电池的生产过程中需要严格有效控制空气中的水分、浮尘埃、颗粒。故锂电池厂房建设最关键的一环节就是有效的进行除湿净化对锂电池的生产环境。伴随着国家对锂电池行业的支持以及众多锂电池公司的投资新建和扩产，随着消费者对锂电池安全性的要求不断提高，国内各大锂电池公司对生产车间的环境控制要求也相应越来越高。
关键词：定义；低露点；除湿净化；吸附转轮除湿；节能减耗；成本控制
引言
做好锂电池厂房的环境控制需要做的有很多，涉及面也很广，而我这次要讨论是其中的几个重点：除湿净化、除湿的方法、如何节能减耗和成本控制等，也通过我以往接触的实际项目案例来阐述和分析以上几个问题，希望能对银行的锂电池厂房建设和生产中的环境控制作出一些参考意义。
一、锂电池厂房的环境特点
锂电池材料最害怕的是的空气中的水分、浮尘埃、颗粒，其中影响和危害最大的是水分，因此锂电池生产设备和生产线必须要置于低湿度洁净室内。而目前国内通用的降低湿度的方法就是利用除湿机把生产车间里的空气湿度降低到生产所需的低湿度范围内。锂电池的制造过程中，锂电池里原材料中一旦有空气中的水分进入，就会影响锂电池的安全，严重地一般会引起锂电池鼓包甚至爆炸；而大气环境中的浮土、尘埃则会引起锂电池的短路。
二、环境控制的关键-除湿净化
目前按原材料和生产的安全性、经济性等考虑：锂电池生产车间的湿度控制梯段一般建议为（具体湿度控制会有少许差异，应根据各电池企业实际情况来进行操作），同时除湿循环运作也需要控制工序的停留时间：相对湿度≦30%车间（如搅拌、涂布机头、机尾等）；相对湿度≦20%车间（如辊压、制片、烘烤等）；相对湿度≦10%车间（如叠片、卷绕、装配等），露点温度≦-45℃车间（如电芯烘烤、注液、封口等）。
因为锂电池生产设备一般较大、产线也较长，导致生产车间也相应的空间较大从而制冷负荷大，除湿机组设计选型以及就位地点选择是必须要综合计算全空间内的总湿度（水分）和冷负荷，同时考虑到节能减排的需求，站房内应该统一设置冷水机组、泵和换热装置等设备，并且为后期可能的扩产扩建预留管路和阀门，再通过冷冻水管分区输送冷源。
还有锂电池生产厂间的洁净室与其它行业的洁净室最大的不同点就是对生产环境中湿度控制要求较高（温度要求低露点），因此空调机组都必须带有除湿段，除湿空调机组是降低环境露点的关键设备；目前在锂电池的生产制造过程中，锂电池生产厂间的洁净室内部空气所要求-35℃至-40℃范围内的露点温度是较难控制稳定住的。况且要生产就肯定生产员，而且电池行业产线又较长会导致大量的工作人员一直在电池生产线上体力操作，这时候生产人员也肯定散发出比平时更多湿气，该部分湿气多多少少肯定会从洁净服中漏出，因此该部分湿气则必须要及时吹扫干净，所以就会对除湿机组性能要求更高：一般电池行业肯定都选择稳定性好（能够连续运转）和除湿量大的机组，最好能产生在-50℃~ -60℃露点（精确控制）范围的气体对洁净室内进行连续吹扫让湿度、温度和洁净度都能符合生产要求。
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）除湿能力：除湿能力的大小和稳定性是控制生产环境露点的决定性因素，除湿机组长时间的良好运行对整个车间的湿度控制起着决定性的因素。除湿机组在长时间工作后，对除湿机组的维护和保养也十分重要：满足生产期和待产期，都要根据实际的情况和设备保养手册，维护和保养好生产设备，也避免长时间加热工作，对机组的各个功能段（初效过滤、中效过滤、除湿段、表冷段和进出风口）进行清洁，机组操作人员应该根据实际要求设定适当的湿度，减少机组繁亢的启、停机等，合理发挥除湿机最大的功效。
（2）洁净风管和维档结构：考虑到密封性一般除湿机组回风管采用不锈钢风管，送风管采用镀锌铁皮，同时风管的安装非常重要：连接处要密封完好防止漏风，维档结构的良好密封（一般采用打中性胶）也是保证除湿效果的前提。
（3）操作人员：因为操作人员的水分蒸发将直接影响生产车间空气含水分率，所以凡是进入生产车间的人员必须穿着密封性良好的洁净服，也必须控制出入车间操作人员的数量和次数。
（4）外界自然环境：外部自然环境引起的空气湿度和温度变化将直接增加除湿空调机组转轮段和表冷段的运行负荷，因此在必要的时候可以对新风（新鲜空气）进行预处理到一定值后再进入除湿机组内，以减少外界自然环境变化所带来的温湿度变化。
（5）生产车间管理：尽量减少室内和室外的空气交换，也减少其他水分影响室内环境干燥度，稳定保持住房间露点。在环境控制方式的选择也得考虑到节能节排、减小设备的占地尺寸以及降低直接成本和运行成本，再结合现场的实际情况统筹考虑，以兼顾二者之间的平衡。
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三、除湿净化的方式及选择
常用的除湿方式及适宜范围
（1）转轮（吸附式）除湿：在运行除湿系统过程中，除湿机启动后利用电动马达带动吸附式转轮在固定轴线上缓缓运行进行转圈，转轮在运动张吸收由前段进入机组空气中的水分达到给空气脱水的效果，一旦转轮扇片中的水分吸附到饱和状态后，再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，然后再次重复以上的运行，最后经过干燥达到生产要求空气再经表冷段进行温度调节后送入生产车间内，这就是所谓的温湿度控制（高精度）。目前过年常用转轮结构的为分子筛+硅胶结构和材料转轮式金属硅酸盐干燥剂吸附体：该结构和材料可以大量的处理水分和及时的处理温度调节，尤其是在一些特殊外界或生产环境工况下可实现-50℃至-70℃的超低空气露点。
（2）固体（吸附式）除湿：利用除湿剂上的毛细管（带有吸附力）将水分吸附在固体吸湿剂上达到除湿效果。该除湿方法一般可以小幅度地降低露点，缺点是当处理较大水分时需要较大的吸附面积，导致设备也随之变大，就位和安装较为不便同时造价也相应的很高。
（3）空气压缩除湿：空气进入空气压缩机后对空气进行降温压缩，分离出空气中所含的水分，缺点是设备很大，运行成本很高，噪声大。
（4）液体吸收式除湿：采用氮化锂溶液喷雾吸收水分然后沉降。除湿沉降后的空气露点可降至0℃左右，缺点：需要较多液体较大，设备很难稳定运行，而且必须更换吸收液。
以上四种为目前国内较为通用的4种除湿方式，综合考虑设备体积、效率、运行时长和经济型，国内的锂电池生产企业几乎一致地选择了转轮（吸附式）除湿。优点：除湿量大运行稳定，工作效率高，经过转轮除湿机处理后的空气低温露点达到-10至-60ºC。
转轮式除湿机工作组成及原理
以目前锂电池材料的特性要达到低湿度要求，吸附转轮除湿机首当是最好的选择，一般除湿机组的组成分为：新风进口→初效→表冷段→第一级转轮第一级转轮→中表冷器→第二级转轮→后表冷器（后加热）。
除湿机组原理：室外的自然新风在和室内的回风混合后由回风管（口）进入机组的初效过滤后再到前表冷段处理，然后降温后的一定洁净度的空气（经过洁净后的空气减少对除湿段的应激反应）进入到除湿转轮段（第一级）处理区域，此时空气所含水分子会被轮转除湿段吸附，第一轮干燥洁净降温后的空气再通过中表冷器进入到除湿转轮段（第二级）处理区域，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，由送风管进入生产车间。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
目前在中国锂电池行业的制造生产成本整体处于高能耗的状态，这与项目的前期建设和生产过程中的粗放管理模式密切相关：目前，一些锂电池制造商不太重视影响锂电池生产环境，对生产中的核心环节-除湿净化也不太关心，在选择解决方案时更倾向于价格低廉的而不太重视质量。“小型电池生产企业每年的电费在其生产成本中占比可能并不明显，但是对于大型企业的能耗费用却非常高，而这些企业目前还未注意到效果更佳节能解决方案的重要性。”和国内的电池企业相比，国外的电池企业对此则特别重视，在项目规划期就会对设备制造商和相关单位就节能解决方案提出合理运行节能的要求，一旦确定节能解决方案就不会轻易更，国内在此方面任重道远。
事实上，在制定除湿系统方案时候节省建设和设备成本的方法往往带来的结果是在生产运行中要来承担更高的运行成本。对于相同的生产车间空间和生产规划，不同除湿方案和厂房围护结构的选择，在除湿净化和能耗效率方面的效果差距甚远。其中，联动和运行控制要求相同，效率越高则成本越高，但效果越明显。
在这个方面，业界有关专家认为，首先锂电池制造商应该加强与环境控制工程供应商、除湿机厂家进行有效的沟通与更深入的合作。电池企业要改变锂电池厂房建设低价的观念，要重视效果和质量。另一方面，环境控制工程供应商也要加强自身企业的业务水平，为锂电池制造商提供优化系统的解决方案来降低电池后续的运行成本，提高项目结束后的维保质量。
五、环境控制的配套措施
当然锂电池厂房的环境控制不仅仅是以上光靠除湿设备和良好的维护结构来实现的，我在上面也提到了如外界自然环境和生产车间管理都可能多多少少影响到锂电池厂房的温度度和洁净度，因此我也需注意。如在一般的洁净厂房我们都用湿布擦拭设备及清洗工作环境，而这种清洁方式在锂电池厂房就不行了。目前只能用防静电的无尘布擦拭。
还有一些洁净室惯用的吹扫方式其实在除湿方面也可以得到很大的利用：例如，风淋室不仅能迅速地吹扫干净灰尘尘埃，也同时带走一部分的水汽，对维持低湿度生产环境有着很大的帮助；还有除湿车间内正压保持、生产结构的维护等等都是保障锂电池厂房环境控制的配套措施，因此锂电池厂房要做到符合生产的要求，不仅要做到关键点除湿机的良好运作，还需要其他措施配合以及生产运行中的良好维护和保养。
结论
现在旧能源时代即将慢慢被新能源时代替换掉，而锂电池是新能源时代最有产业价值的一种，而做好锂电池厂房的环境控制对锂电池的蓄能和安全性都有着至关重要的作用，我们在这条道路上任重道远！
参考文献：
[1] 《电子工业洁净厂房设计规范》 GB50472-2008.
[2] 《锂离子电池工厂设计规范（征求意见稿）》.
[3] 《锂电池除湿机_百度百科》.
[4] 《锂电池生产露点控制_图文_百度文库》.
[5] 《锂电池生产露点控制》李铁南 内江科技出版.
论文作者:施健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：锂电池论文; 转轮论文; 机组论文; 环境论文; 水分论文; 湿度论文; 露点论文; 《基层建设》2018年第15期论文;