一、锂电池是一类由锂金属或锂合金为材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。锂、饰与其高能量的金属,当大气中的水气使其腐蚀后,会起火而造成危害。因此,必须采取有效的措施来保证空气湿度符合要求。
最后,在电池内部产生LiF沉淀,使锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应,消耗活性锂离子,电池的能量就减少了。当水分足够多时,产生的气体多,电池内部的压力就会变大,从而引起电池受力变形,出现电池鼓涨、漏液等危险。
二、生产工艺(全自动干燥线)方式的选型
目前全自动干燥线主要有两种,一种是由烘箱+自动化转运系统组成的干燥线,另一种是隧道式干燥线。第一种干燥线其布置房间需控制湿度在露点-50 ℃以下,而隧道式干燥炉由于干燥过程中电池一直在隧道炉内,干燥线布置区域无需湿度控制,只需在出炉间控制湿度在露点-50 ℃以下即可,可极大地减少低湿区域的面积。
五、锂电池生产车间的关键工序
封口、注液工序操作的电芯、壳体均已通过干燥处理,因此对车间内空气中的水分极其敏感,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。
电池注液工序对湿度控制特别严格,将烘干后的电池转运到手套箱或注液机内添加电解液,注液后电池经过焊接封口等工序成为成品电池,然后转人化成车间化成。
电池干燥件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,正常锂电池生产要求水分含量露点要求低于-40℃,实际工作中一般选取露点低于-35 ℃、-50℃不等,露点越低,配备的除湿机就越大,设备投资及运行费用就相应增加。
电池干燥间、自动注液机内露点要求非常高,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,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。转轮除湿机在锂电池除湿方面有无法比拟的优越性应用先进技术,可以把处理空气处理到相对湿度范围为0.5%~100%。
三、锂电池生产环境控制的关键
不同形状锂电池的差别主要在注液到贴膜之间的几个工序,确定环境湿度控制的关键是:注液后的电池状态,是否封口,如注液后封口,则其后续工序无特殊湿度要求,如未封口,则至少需保证露点-30 ℃的湿度控制。由于方形金属壳采用负压化成,注液后未封口,所以化成时要保证露点-30℃的湿度。封口/一封时由于要防止注液后挥发的电解液与空气中的水分发生反应,其湿度也需控制在露点-50℃以下。
四、锂电池超低湿生产车间除湿方式的选择和确定
现行的空气除湿方式有:冷却除湿,液体吸附剂除湿,固体吸附剂除湿,膜除湿等。
目前,空气除湿主要有冷却除湿和转轮除湿。
(一)冷却除湿
冷却除湿在高温高湿的环境且对湿度要求不是很严格的条件下,效果还是比较好,但在除湿量比较大且环境温度比较低的环境中,湿度和温度要求比较高的地方,采用冷却除湿就很难达到所控制的湿度要求,并会出现冷凝结露现象且能耗也是比较大的,因为空气只有冷却到露点温度以下(一般约为15 C)才能进行除湿,这就需要把被处理的空气处理到露点温度以下后进行除湿,处理后的空气温度(约为15 C)是比较低的,并不能直接送人室内,因为在低温的环.境中会使人身体不适,所以就要求把处理后的空气温度再加热到人体比较适合的温度(一般约为23°C),从而在把被处理的空气先降温到露点温度。
进行除湿再加热升温到舒适的环境温度在能耗消耗上是比较大的。并要求在某些过渡季节甚至冬季同样需要开启制冷机组,目的仪仅定陈it3风进行降温除湿)。而后再通过后加热竹偿的力式,重新控制室内的温度要求,浪费了大量的能源。
(二)转轮除湿机
转轮除湿机进行除湿,将不受空气露点影响,且除湿量大。轮除湿机是利用固体吸亚剂做成的转轮进行旋转除湿的设备。转轮陈湿机的核心结构为一不断转动的蜂窝状干燥转轮,
它是除湿机吸收水分的最关键的部件,是出含有少许金属钛的特殊玻璃纤维载体和沽性在版合而成,其蜂窝状的结构设计,不仅能够极大限度的附着吸湿剂,增加湿空气与吸湿剂相昱.拨融的表面积,提高除湿机的工作效率,而且具有很高的强度,能够很好的适用于各种复杂的工作环境。
因此,在锂电池行业较为常用的除湿方式为转轮除湿。锂理电池生产过程中前段工序如揽拌、冻们头尾一般湿度控制在相对湿度20%~40%的社装配一般控制在相对湿度10%~40%。每一个厂家根据材料和生产规模的不同,制定不同的工艺要求。个别的特殊工艺,前段工序也有相对湿度在1%左右的要求。
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