咱要说的,是相当重要的辅助设备,电芯的制造设备,伴随着前期的工艺介绍,我已有所阐述,但是这些辅助设备的动力来源、运行状态,一定程度上决定了一个工厂的现代化、自动化水平,且很大程度影响了电芯制造的品质。
我想把它们主要分为两类,公共设备和物流设备。而公共设备我又分为动力设备和环境控制设备。以下,我们来说说这些维持工厂正常运转的设备。
动力设备
动力设备,我的理解为能够实现能量的转换,并且给主设备提供能量的设备,分为动力发生设备(蒸汽锅炉、汽油机、发电机等)、动力输送设备(变压器、配电盘、整流器等)、动力消耗设备(电动机、电炉、电气器械等)。以下,我们就单个设备功能做简要介绍。
锅炉
其实不只是电池厂,很多工厂都有这个设备,锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行,水进入锅炉以后,在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水,使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽,被引出应用。在燃烧设备部分,燃料燃烧不断放出热量,燃烧产生的高温烟气通过热的传播,将热量传递给锅炉受热面,而本身温度逐渐降低,最后由烟囱排出。
而我们电池企业,主要取其高温蒸汽,经过处理,常用到涂布机极片烘干上,老化房,除湿机上面。
空压机
压缩空气可以用空压机制作,空气具有可压缩性,经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比,它具有下列明显的特点:清晰透明,输送方便,没有特殊的有害性能,没有起火危险,不怕超负荷,能在许多不利环境下工作,空气在地面上到处都有,取之不尽。
而此处提压缩空气,是因为他的使用,可以说在现在自动化车间,相当的广泛。几乎贯穿了全线,特别是物流线,放行或者阻拦的设备,带有气缸控制,结合电磁阀,能够高效的完成机械动作,还能实现节能环保。我们电池车间的物流线托盘提升机、机械手抓取电池、物料传送都可以使用压缩空气实现控制。
真空泵
如果说压缩空气是对空气的压缩,那么真空则是对空气的抽取。此处我们使用的是真空泵,真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲,真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。
很多时候,我们的工步都是在真空状态下进行的,特别是锂离子动力电池生产车间,合浆需要抽真空,消除罐体空气,避免气泡产生,影响涂布效果:激光焊接完后,为了检测电池的气密性,也需要抽真空,通过保压后检测气压压降,来判断是否漏气;高温隧道炉,为了置换电池内部的空气,使电池烘烤效果更好,隧道炉内会进行抽真空,能更好的烘干极片中的水分;注液,注液的工步即是抽真空注液,能够较好的保证注液质量;负压化成,锂电池在化成过程中会产生大量气体,需要对电池进行抽真空,减少析锂的可能性。
制氮机
制氮机,是指以空气为原料,利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。我们通常需要的是氮气,氮气是一种惰性气体,化学性质不活泼。
在电池工厂,需要氮气的地方也很多,基本上很多有抽真空的地方,都有氮气的需求。对于氮气的作用,我在之前写激光焊接时候也有说过,在激光焊接时,主要起保护作用,一定程度上阻挡热量外散、焊渣飞溅、中和部分离子;使用在真空高温隧道炉、注液房、化成室里面的氮气,主要是用于破真空、加快热传导等功能,破真空应该很好理解,电池在抽真空后,你看到的电池可能是瘪的,内部气压远远小于外部,此时,为了避免对电池,对设备造成损害,充入氮气维持气压,使内外气压大体持平。
氦气
氦气用的比较少,但是因为真空测气密性,近些年来,检测的漏判、错判并不理想,所以现在有使用氦气来检测电池密封性能。能精确泄露值可以到1pa左右。不过使用量较少,故而多是外购,不需专门的制造氦气的设备。
总所周知,锂电池生产对环境要求很严格,保持较低的水分含量、合适的温度、较低的洁净度等是一个车间应有的基本要求。
环境控制设备
所谓环境控制设备,是指维持车间生产生产所需要的控制车间温度、湿度、洁净度等一系列设备的综合。结合锂电池工厂,主要有NMP回收系统、除湿机、除尘机、空调、水(纯水、冷冻水、冷却水),以下一一概述。
NMP回收系统
翻开工厂的工艺文件,在正极合浆工序,你会看到加入打胶所需的NMP,再加入PVDF打胶 ,加入正极主材和导电剂,充分搅拌,然后合浆完成。在涂布工序,经过烘箱,把NMP回收,经过处理的气体才可排到空气中。
用过的,脏废的N-甲基吡咯烷酮因其沸点比较高,所以不能采用直接回收方法,可以通过溶剂回收系统,经真空减压加热,减压至5KPa(A),加热至130℃-150℃可以将NMP回收,残余的NMP聚合物及杂质排出系统送电厂焚烧处理,保证了回收品质和废弃物的处理,提高回收安全系数。常见的有冷冻式和转轮式回收系统。
冷冻回收式,利用冷却水和冷冻水盘管使得NMP从空气中冷凝出来,然后通过收集提纯达到回收目的.废气被浓缩到一定的浓度后,利用冷冻法就可以使NMP冷凝回收。
转轮回收式,VOC转轮采用日本西部技研分子筛转轮,转轮被分隔成3个区域,一个是处理区、一个是冷却区、一个是脱附区,VOC转轮在工作过程中缓慢的旋转,含有有机溶剂需要处理的气体从处理区流过后变成相对干净的气体,处理后的气体中有机溶剂的含量最低可降至50ppm以下。另一部分含有机溶剂的空气在再生风机的作用下从冷却区流过,然后被加热到一定的温度后,从转轮再生区域流过,由于转轮再生区域被再生空气加热,吸附在再生区域的有机溶剂蒸发出来随再生空气带走。转轮工作时,再生空气与处理空气的比例在1/5(浓缩倍数5倍),再生空气中有机溶剂的浓度可以是处理前浓度的5倍。
冷冻式回收能耗相对较低,转轮式能耗较高,但是比较环保,废气处理过后可直接排放到大气中。
除湿机
一般可分为民用除湿机和工业除湿机两大类,属于空调家庭中的一个成员。
通常,常规除湿机由压缩机、热交换器、风扇、盛水器、机壳及控制器组成。
其工作原理是:由风扇将潮湿空气抽入机内,通过热交换器,此时空气中的水分子冷凝成水珠,处理过后的干燥空气排出机外,如此循环使室内湿度保持在适宜的相对湿度。