鋰電池潔凈廠房設計與裝修在工藝方面的八大技術要點

       鋰電池,是由鋰合金或鋰金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池，目前我們使用的手機、電動車等采用的都是鋰電池，隨著國家新能源電動汽車行業(yè)興起的同時也帶起了動力電池生產行業(yè)的發(fā)展，同樣的對于鋰電池潔凈廠房建設于要求和需求也不斷提高，那么怎樣的才能建設合格的鋰電池潔凈廠房呢?合景凈化工程公司就新能源鋰電池行業(yè)潔凈室設計建設經驗分享如下。

一、技術要求

一、結構

       1．廠房分租賃廠房和自建廠房，眾所周知鋰電池潔凈廠房的整體建筑面積較大，相對來說很難找到合適的廠房租賃，所以大多數企業(yè)選擇自建廠房。

       2．自建廠房又分鋼結構和混凝土框架結構，兩者各有優(yōu)劣。鋼結構廠房施工周期短，投資預算低，使用周期短，適合需要迅速發(fā)展的中小型企業(yè)；混凝土框架結構土建施工周期長，投資預算高，使用周期長，適合做長遠發(fā)展的大中型企業(yè)。

       以上不管哪種結構的廠房，都不適合建多層廠房，并且都需要充分考慮地基承重、樓面沉重、廠房消防等級、設備房大小等。設備房及輔助用房建議統(tǒng)一設置在某一側或某個集中區(qū)域。

二、消防

       由于鋰材料的特殊化學性，不僅需要滿足消防驗收要求，在節(jié)約投資的情況下還要充分考慮到危險的防范。一般廠房為丙類廠房，消防涵蓋報警、排煙、噴淋、應急照明等。電解液存放區(qū)、注液區(qū)、高溫房等危險性較高區(qū)域，需單獨隔離防火分區(qū)，各類設備考慮防爆及耐腐蝕要求等。

三、內裝

       1．由于存在高溫和低濕度環(huán)境的特殊性，天花板、隔墻、門窗的選擇都需要注意。低濕度區(qū)域圍護采用隔墻巖棉板，天花玻鎂巖棉板，門體采用成型密閉門，玻璃采用雙層真空玻璃窗。高溫房一般為單獨隔離分區(qū)，圍護采用巖棉板材質，門體采用防火門。

       2．地面普通環(huán)氧樹脂地面即可，涂布烤箱段無凈化等級要求，普通固化地面即可，攪拌和輥壓區(qū)域有較多重型設備，可以考慮不銹鋼花紋板地面。

       3．隔墻布局需綜合人流物流通道、消防逃生、生產設備的擺放等多方面因素。建設單位需在確定產品、生產設備后再結合考慮整體布局，有出入再做調整。因為生產設備由于生產材料的不同及設備自動化程度或廠家的不同，尺寸規(guī)格有較大出入。

四、工藝管道

       1．鋰電池生產過程需要壓縮空氣、冷卻水、真空、氮氣、給排水、排氣等。根據設備需求，統(tǒng)計整體用量，確定設備型號及安裝位置，根據生產設備布局及需求量布置管道走向。

       2．需要注意的氣管部分是由于廠區(qū)面積大，管路損耗大，需要考慮在遠端增加儲氣罐及環(huán)管。真空設備及管路部分需要區(qū)分電解液區(qū)域及普通區(qū)域。

五、空調

       1．鋰電潔凈廠房與其它行業(yè)的最大不同是對濕度控制要求較高，除濕機組是保障環(huán)境露點的核心設備。除濕機組的選擇，車間圍護的密閉性，風管的密閉性，人員數量，車間的管控都需綜合考慮。

       2．空調部分的控制建議采用PLC控制，為便于操作使用整合安裝于各空調控制柜上。有投資預算的企業(yè)還可以采用中央控制，集中監(jiān)視。

       3．除濕機組盡量選擇市場知名度較高的品牌，車間隔墻天花嚴格施工工藝，門窗采用定制成型密閉型，風管采用角鐵法蘭，注液等低濕度區(qū)域采用不銹鋼風管。

       4．鋰電潔凈廠房一般廠區(qū)面積大，制冷總負荷大，需綜合計算全區(qū)域的總冷負荷，確定制冷主機冷量及安裝位置，考慮節(jié)能的需求，制冷主機盡量集中在冷凍站，并充分考慮后期擴建連通預留管路閥門，再通過冷凍水管分區(qū)輸送冷源。北方省份還需考慮冬季防凍措施。

六、電氣

       1．鋰電潔凈廠房生產設備及空調等輔助設備較多，用電功率大。電房布置及變壓器大小選擇需考慮整體用電負荷。

       2．供電分區(qū)、橋架走向、分級控制等為便于后期維護使用及用電安全需綜合考慮。

       3．電柜斷路器及電纜建議使用市場知名度較高的品牌，電線電纜均采用阻燃型，穿線管采用鍍鋅線管。照明部分建議采用LED光源，車間部分照度控制在250Lux至300Lux左右照度，倉庫及設備房100Lux左右照度，應急照明按消防規(guī)范及房間布局安裝，并考慮其它檢修照明及檢修插座等。

       鋰電池生產環(huán)境要求的嚴苛，設計裝修時需充分考慮設計的合理和完整性、節(jié)能、施工工藝的嚴格管控、生產工藝及投資預算，兼顧平衡，確保鋰電潔凈廠房的順利建設投產。

二、鋰電池車間潔凈度控制/濕度控制

       對鋰電池材料影響最大的，是空氣中的水分、浮塵顆粒，其中影響和危害最大的是水分。在鋰電池的制造過程中，原材料一旦被空氣中的水分進入，就會影響鋰電池的安全，嚴重的一般會引起鋰電池鼓包甚至爆炸；而大氣環(huán)境中的浮土、塵埃則會引起鋰電池的短路。所以鋰電池生產都會在無塵車間內進行。

       鋰電池無塵車間從技術工藝層面來說，最重要的是環(huán)境控制，這其中最重要的則是“相對濕度”和“潔凈度控制”。

       鋰電池無塵車間一般為丙類廠房。根據生產工藝的不同，設計師會設置不同的功能區(qū)，并與之匹配不同的潔凈度空間。當然，分區(qū)還要充分考慮鋰電池生產的易爆特性，考慮到將來的消防驗收。千級、萬級、十萬級區(qū)間如何排布來滿足功能需求且節(jié)約能源，都是一門深刻的學問。

注意：兩個相連車間的潔凈度等級不要超過兩個數量級

       同樣是無塵車間，鋰電池無塵車間的潔凈室與其他行業(yè)的潔凈室最大的不同點就是對生產環(huán)境中濕度控制要求較高（溫度要求低露點），因此在調選型配置時，不僅考慮送、回風系統(tǒng)配置初、中、高效過濾器，使室內環(huán)境空氣不斷循環(huán)過濾，來保證空氣懸浮粒子受控到一定濃度以外，空調機組還要帶有除濕段，除濕空調機組是降低環(huán)境露點的關鍵設備。目前在鋰電池的生產制造過程中，鋰電池生產廠間的潔凈室內部空氣所要求－35℃至－40℃范圍內的露點溫度是較難控制穩(wěn)定住的。況且要生產就肯定會有生產人員，而且電池行業(yè)產線又較長會導致大量的工作人員一直在電池生產線上體力操作，這時候生產人員也肯定散發(fā)出比平時更多濕氣，該部分濕氣多多少少肯定會從潔凈服中漏出，因此該部分濕氣則必須要及時吹掃干凈，所以就會對除濕機組性能要求更高：一般電池行業(yè)肯定都選擇穩(wěn)定性好（能夠連續(xù)運轉）和除濕量大的機組，最好能產生在－50℃~?-60℃露點（精確控制）范圍的氣體對潔凈室內進行連續(xù)吹掃讓濕度、溫度和潔凈度都能符合生產要求。

       按原材料和生產的安全性、經濟性等考慮：鋰電池生產車間的濕度控制梯段合景凈化工程公司一般建議為：相對濕度≦30%車間（如攪拌、涂布機頭、機尾等）；相對濕度≦20%車間（如輥壓、制片、烘烤等）；相對濕度≦10%車間（如疊片、卷繞、裝配等），露點溫度≦-45℃車間（如電芯烘烤、注液、封口等）。具體濕度控制會有少許差異，應根據各電池企業(yè)實際情況來進行操作。

       要維持鋰電池無塵車間的標準生產環(huán)境，還有其他內部技術系統(tǒng)需要酌情落實，在這方面合景凈化工程公司工程設計師會結合多年來在新能源電池廠房潔凈車間設計建設經驗提前做好各種預設，降低業(yè)主方風向，達到標準的情況下還要盡可能環(huán)保、節(jié)能。

三、裝飾裝修系統(tǒng)

       地面：潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)3mm環(huán)氧樹脂自流平地面、正負極攪拌車間、正負極承重房可采用3mm不銹鋼地面。墻面采用手工巖棉彩鋼板（A級防火材料、彩鋼板厚度0.476mm*50mm），吊頂彩鋼板采用手工玻鎂中空彩鋼板（A級防火材料、彩鋼板厚度0.476mm*50mm，承重100Kg/平方），門體采用成型鋼制凈化門，玻璃窗采用鋼化玻璃。

四、電氣照明系統(tǒng)

       凈化車間照明采用LED燈，照度要求250-300Lx，配置相關停電應急照明燈盤。電線及線管均采用防火阻燃材料。

五、工藝管道系統(tǒng)

       真空管道及純水管道可采用U-PVC管道，氮氣管道采用鋁合金管道，空壓管道采用鍍鋅鋼管及不銹鋼管。

六、空調通風系統(tǒng)

       制冷主機、除濕機組可以由甲方提供，通用空調末端設備采用空調箱及風機盤管。風管可采用角鐵法蘭，保溫采用B1級防火阻燃保溫棉。

七、壓力差控制

       為防止外部污染源進入鋰電池車間？必須把車間內的空氣壓力控制在合理范圍才行。一般將相連車間的壓差控制在0.03 - 0.05為宜。

       目前，我國鋰電池行業(yè)的制造成本整體處于高耗能狀態(tài)。在這個特殊的行業(yè)中，前期建設環(huán)境控制相當重要。除濕+凈化是提高鋰電池生產質量的根本所在。

八、鋰電池的生產車間建筑結構怎么做

       我們生活中使用的筆記本電腦和手機使用的都是鋰離子電池，也可稱之為鋰電池。鋰電池的生產車間應該怎樣建造呢？鋰電池生產車間的建筑結構怎么做？合景凈化工程公司在設計時均嚴格以如下標準規(guī)范進行。

1.鋰電池生產車間的結構與材料規(guī)定

       ① 鋰電池生產廠房抗震設防分類應符合現行國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》GB/T 20223的有關規(guī)定，抗震設防類別不應低于標準設防類；結構的抗震措施及抗震構造措施應符合現行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB/T 50011的有關規(guī)定。

       ② 鋰電池生產廠房建筑結構安全等級應符合現行國家標準《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB/T 50153的有關規(guī)定，且安全等級不應低于二級，結構設計使用年限不應低于50年。

       ③ 鋰電池生產廠房結構構件的耐久性應符合現行國家標準《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB/T /T50476的有關規(guī)定。

       ④ 鋰電池廠房結構的荷載作用效應及作用組合應根據現行國家標準《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB/T 50153、《建筑結構荷載規(guī)范》GB/T 50009、《鋼結構設計規(guī)范》GB/T 50017、《混凝土結構設計規(guī)范》GB/T 50666、《建筑抗震設計規(guī)范》GB/T 50011等確定。

       ⑤ 混凝土、鋼筋的力學性能指標等要求應符合現行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB/T 50010的有關規(guī)定； 鋼材的力學性能指標等要求應符合現行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GB/T 50017的有關規(guī)定；鋼筋焊接網應符合現行國家標準《鋼筋焊接網混凝土結構技術規(guī)程》JGJ114的有關規(guī)定。

2.鋰電池的廠房結構設計要點

       ① 鋰電池生產廠房的結構型式宜選用門式輕鋼結構廠房、多層鋼結構或混凝土框架結構。

       ② 鋰電池生產廠房屋蓋系統(tǒng)根據其結構型式、開間跨度大小可采用下列結構形式：有保溫層的壓型鋼板輕型屋面；鋼梁、鋼屋架加鋼樓承板現澆鋼筋混凝土屋面；鋼梁、鋼屋架加鋼筋桁架模板現澆鋼筋混凝土屋面；現澆鋼筋混凝土屋面。

       ③ 鋰電池生產廠房樓地面使用荷載標準值應根據設備的布置、重量、基座平臺的做法、搬運動線等確定。

       ④ 鋰電池生產廠房樓屋面的吊掛荷載標準值應根據吊掛層的做法、管道布置等因素確定。

       ⑤ 鋰電池生產廠房整體抗震計算時，建筑重力荷載代表值中可變荷載取值宜按樓層設備實際荷載情況確定。

       ⑥ 立體庫地面使用荷載按實際情況確定，不均勻沉降差宜控制在1/500以內。結構地面完成面平整度應滿足2m內不大于5mm，最終地面平整度應滿足2m內不大于2mm，50m內不大于25mm的要求。