單體固態(tài)氧化物燃料電池工廠工藝設(shè)計規(guī)范

       隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，動力電池的安全性和能量密度成為制約行業(yè)進一步突破的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)鋰離子電池由于液態(tài)電解質(zhì)存在易燃易爆的安全隱患，而全固態(tài)電池以其無液態(tài)物質(zhì)、寬安全窗口和高能量密度優(yōu)勢，被視為下一代動力電池技術(shù)的核心方向。

       然而，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程仍面臨成本、工藝和材料科學(xué)的重大挑戰(zhàn)。為了推動全固態(tài)電池技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力，建立健全全固態(tài)電池標準體系顯得尤為重要。

一、一般規(guī)定

1.工廠的工藝設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定:

       確保生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;

       確保生產(chǎn)人員的勞動安全，減輕勞動強度;

       確保生產(chǎn)線物流順暢;

       具有靈活性和適應(yīng)性;

       有利于降低工廠造價喝運行費用；

2.生產(chǎn)空間及其不止、生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)和動力供應(yīng)條件應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求確定，同時兼顧技術(shù)改造升級。

3.工廠中應(yīng)設(shè)置與主生產(chǎn)工藝及測試相關(guān)的輔助生產(chǎn)設(shè)施。

二、基本工序

1.單電池工廠的生產(chǎn)工序可參照附錄A固體氧化物燃料電池單電池典型生產(chǎn)工藝流程確定。此外，生產(chǎn)工序根據(jù)單電池支撐形式、材料體系及形狀的不同可采用不同的工藝流程。

2.以下輔助生產(chǎn)工序可采用外部協(xié)作方式實現(xiàn):

       生產(chǎn)設(shè)備的檢修，儀器儀表的檢驗;

       生產(chǎn)工藝過程需使用的工具、夾具、模具的制作和修理;

       原輔材料及成品的廠外運輸;

       潔凈服的清洗;

       廢液和其他固體廢棄物的回收處理。

三、工藝要求

1.粉體預(yù)處理工藝應(yīng)符合下列規(guī)定:

       應(yīng)對粉體進行過篩處理，使其滿足混料前的粒度要求;

       在煅燒前，應(yīng)選擇潔凈及耐溫滿足要求的匣缽;

       在燒結(jié)爐煅燒時，預(yù)處理溫度可根據(jù)粉體材質(zhì)選擇溫度。

2.支撐體漿料間、絲印漿料間應(yīng)符合以下規(guī)定:

       應(yīng)可調(diào)控溫度和相對濕度

       應(yīng)配備廢氣收集及處理裝置或收集后統(tǒng)一處理:

       應(yīng)配備排風(fēng)設(shè)施

       操作過程中應(yīng)佩戴合適的手套和口罩，并應(yīng)打開排風(fēng)。

3.流延成型工藝應(yīng)符合下列規(guī)定:

       流延機寬度應(yīng)滿足批量生產(chǎn)的產(chǎn)量要求;

       刀口可以微調(diào)以滿足流延厚度的要求;

       烘干多溫區(qū)布置，烘干溫度可調(diào)節(jié)并滿足烘干要求;

       排風(fēng)應(yīng)連接尾氣處理設(shè)備。

4.切片工藝應(yīng)符合下列規(guī)定:

       切片模具尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求;

       切片的過程中應(yīng)避免對電池片產(chǎn)生擠壓;

       切片完成后應(yīng)對磨具進行吸附清掃;

       切片機應(yīng)配備安全防護裝置。

5.絲網(wǎng)印刷工藝應(yīng)符合下列規(guī)定:

       應(yīng)按照圖形精度和厚度要求選擇適當?shù)木W(wǎng)版和刮板頭;

       刮板的硬度應(yīng)根據(jù)印刷要求進行選取;

       刮板壓力、往返行程、印刷速度、離網(wǎng)高度等工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)印刷要求進行調(diào)整;

       應(yīng)根據(jù)工藝要求選取適合的絲印漿料;

       正式印刷前應(yīng)先定位并試印;;

       印刷圖形應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖形進行檢測;

       印刷后的電池片應(yīng)在烘箱烘干。

6.燒結(jié)工藝應(yīng)符合下列規(guī)定:

       設(shè)備的電、氣等條件應(yīng)滿足燒結(jié)工藝要求;

       箱式燒結(jié)運行前應(yīng)檢查程序是否滿足燒結(jié)工藝要求:

       連續(xù)式燒結(jié)爐燒結(jié)前設(shè)備的運行速度、氣體流量、各溫區(qū)的溫度應(yīng)符合燒結(jié)工藝要求;

       待燒結(jié)的電池片應(yīng)放置在承燒板上，如有需要可放多層承燒板，中間應(yīng)用立柱隔開，承燒板應(yīng)平整;

       燒結(jié)過程應(yīng)在燒結(jié)溫度保持一定時間，以促進燒結(jié);

       箱式燒結(jié)爐冷卻過程中隨爐冷卻，燒結(jié)爐內(nèi)溫度低于200℃ 時可打開爐門進行空冷;

       箱式燒結(jié)爐燒結(jié)時，承燒板應(yīng)放入燒結(jié)爐爐膛中的恒溫區(qū)內(nèi)，并將熱電偶等測溫裝置放置到合適位置。連續(xù)式燒結(jié)爐燒結(jié)時，產(chǎn)品應(yīng)按照工藝要求放在承燒板上，承燒板進入連續(xù)式燒結(jié)爐中依次完成升溫、保溫、降溫等燒結(jié)過程。

       燒結(jié)過程應(yīng)采用測溫?zé)犭娕蓟驕y溫環(huán)等裝置校準燒結(jié)溫度。

7.測試工藝應(yīng)符合下列規(guī)定：

       電池片密度測試宜采用阿基米德法測量，測試前電池片表面涂敷蠟油，填滿電池片表面孔隙;

       尺寸的測量和翹曲度測量宜采用游標卡尺或三位測量儀等;

       電池片的表面形貌測試宜采用掃描電子顯微鏡進行;

       機械強度測試宜采用萬能測試機進行;

       電池片電池學(xué)測試宜采用電化學(xué)工作站進行。

四、設(shè)備配置

       應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的組線方式、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率、運行管理與成術(shù)控制目標、節(jié)能環(huán)保要求等因素，合理配置電池片生產(chǎn)線的加工設(shè)備與檢測儀器。

       單電池生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備宜選擇自動化程度高、耗能低、排放少的設(shè)備，潔凈車間內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)符合 GB 50073 的有關(guān)規(guī)定。

       大規(guī)模生產(chǎn)宜采用全自動生產(chǎn)線。采用人工傳輸時，應(yīng)配置搬運車和相應(yīng)的產(chǎn)品載具。