新能源鋰電池潔凈廠房車間建設技術要求和設計布局

　　近年來，隨著新能源電動汽車行業(yè)興起，帶動著動力電池生產(chǎn)企業(yè)的迅速發(fā)展，同時也帶動著對鋰電池潔凈廠房車間建設需求。較多企業(yè)新涉足此行業(yè)，對潔凈廠房車間建設停留在依葫蘆畫瓢的階段，或怕出問題一味的提高車間建設要求，最終導致施工過程經(jīng)常出現(xiàn)邊建邊拆邊改的情況，造成投資的浪費。

　　一、潔凈廠房車間結構

　　潔凈廠房分自建廠房和租賃廠房，因鋰電潔凈廠房整體建筑面積大，比較難找到合適廠房租賃，大多數(shù)企業(yè)選擇自建廠房。

　　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);潔凈廠房不宜建多層，且均需充分考慮地基承重、樓面沉重、設備房大小、廠房消防等級等。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。

　　●荷載按照800KG/M2。

　　●層高按照6.6M~7.2M~8M

　　●柱網(wǎng)按照9M~12M

　　二、潔凈車間消防

　　由于鋰材料的特殊化學性，又需滿足消防驗收要求，在節(jié)約投資的情況下也也需要充分考慮到危險的防范，此部分需特別注意。

　　一般廠房為丙類廠房，消防涵蓋排煙、噴淋、報警、應急照明等。注液區(qū)、電解液存放區(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。

　　注意一定要設計為丙類廠房，否則消防有可能驗收不過。

　　●化成間、分容間、二次高溫靜置房設計消防卷盤，用于非消防人員在火災初期有效撲救;卷盤長度25M。

　　●一次高溫靜置間：其實就是類似個老化房，環(huán)境45±3℃，各專業(yè)需要考慮相關的材料及設備選型。

　　三、潔凈車間內(nèi)裝

　　隔墻布局需綜合消防逃生、人流物流通道、生產(chǎn)設備的擺放等多方面因素。生產(chǎn)設備由于生產(chǎn)材料的不同(如三元鋰、磷酸鐵鋰等)及設備自動化程度或廠家的不同，尺寸規(guī)格有較大出入。

　　建設單位需在確定產(chǎn)品、生產(chǎn)設備后再結合考慮整體布局，有出入再做調整。由于存在高溫和低濕度環(huán)境的特殊性，隔墻、天花、門窗的選擇都需要注意。

　　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。

　　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。

　　地面：3MM 環(huán)氧自流平+高耐磨聚氨酯罩面+啞光，配料車間(正負極攪拌間)、涂布機頭、涂布機尾區(qū)、清洗間、電解液存放間地面采用厚度2mm的304不銹鋼板材焊接，清洗墻面沿地面上翻1200mm;

　　車間墻面采用50型手工玻鎂雙面巖棉凈化板，鋼板厚度0.472mm;

　　輥壓機重量35噸，設備基礎采用雙層雙向鋼筋結構。

　　四、潔凈車間空調

　　鋰電潔凈廠房車間一般廠區(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。

　　鋰電池制造過程極為嚴苛，需要非常干燥的環(huán)境，通常要求環(huán)境空氣露點溫度達到-40℃以下。鋰電池類的制造過程有著極為嚴苛的生產(chǎn)環(huán)境要求，因此在設計過程中任何一部分出現(xiàn)偏差都會給整個系統(tǒng)帶來損失。

　　鋰電潔凈廠房車間與其它行業(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(shù)量，車間的管控都需綜合考慮。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。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。鋰電池生產(chǎn)過程需要冷卻水、壓縮空氣、氮氣、真空、給排水、排氣等。根據(jù)設備需求，統(tǒng)計整體用量，確定設備型號及安裝位置，根據(jù)生產(chǎn)設備布局及需求量布置管道走向。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?？照{風機、排風機采用變頻風機，可根據(jù)實際所需風量調節(jié)電能消耗，節(jié)省電能。

　　五、潔凈車間工藝管道

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

　　局部會有很多亞克力微環(huán)境結構，以便節(jié)能降耗。

　　六、潔凈車間重點關注問題

　　1、潔凈車間凈化空調風管必須用法蘭連接，1%相對濕度區(qū)域的送回風管采用不銹鋼管，焊接連接,為滿足風量泄漏量及密封要求，應按照高壓系統(tǒng)施工。在相對濕度小于10%的區(qū)域的鍍鋅鋼板厚度干管應采用風管厚度1.2mm。在法蘭鉚釘處及其他風管連接處打密封膠，保證風管的允許漏風量不大于1.64m3 /(h*m2 );

　　2、轉輪除濕機組帶熱回收裝置，可節(jié)省制熱量;

　　3、空調風機、排風機采用變頻風機，可根據(jù)實際所需風量調節(jié)電能消耗，節(jié)省電能;

　　4、空調系統(tǒng)風管、水管均嚴格保溫，減少熱量損失;

　　5、空調系統(tǒng)均設有溫濕度自動控制系統(tǒng)(DDC)，精確控制溫濕度，節(jié)省了冷熱量;

　　6、空調新風量設計滿足每人不小于40m?/h的工業(yè)衛(wèi)生標準,保證生產(chǎn)區(qū)人員工作環(huán)境要求;

　　7、風冷熱泵機組采用環(huán)保冷媒R407C，減少環(huán)境污染;

　　8、冷熱源由設置在屋頂上的一體式一體化雙冷高效冷水機組提供,冷凍水為7/12°c，熱水為45/40°c。其中兩臺為單冷機組,一臺為熱泵機組，冬季可制熱;冷水機組還提供設備工藝冷凍水屋面設置一套板式換熱器，與冷凍水進行交換得到20/35°c的冷卻水為空壓機降溫，配兩臺水泵，一用一備。智能補水定壓綜合水處理裝置放在屋面上，接至冷卻水回水管，為冷卻水系統(tǒng)定壓補水。

　　七、潔凈車間電氣

　　鋰電潔凈廠房車間生產(chǎn)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。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。很多鋰電池廠優(yōu)先靠近電廠等，這樣成本優(yōu)勢就很大。

　　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。 燈具一定要避讓我們的設備，很多設計燈具沒有避讓工藝設備。

　　八、潔凈車間設計布局

　　1、人員與物料布局：

　　鋰電池廠內(nèi)的污染源就是人員與物料，因此在潔凈廠房裝修與車間設計前必須做好相關布局。具體來說，關鍵在于人員出入門和通道隔離，核心區(qū)域只能單一訪問，不能再通向其他區(qū)域。還要評估物料進出路線和容器，材料過程隔離，以免交叉污染。

　　2、確定清潔度等級：

　　鋰電池廠的潔凈度等級有千級、萬級、十萬級與百萬級，潔凈度等級越高，那么建造、維護和能源成本也越大，所以在車間設計時首先就要確定清潔度等級。此外，兩個相連車間的潔凈度等級不能超過兩個數(shù)量級。

　　3、做好消防設計：

　　鋰電池廠潔凈車間與其他可燃物不同，由于電池本身特殊的物理化學構成，鋰電池生產(chǎn)原料著火后會發(fā)生劇烈的化學反應，產(chǎn)生巨大熱量，這對消防口至是很大的挑戰(zhàn)，必須針對NMP和電解液這類具有火災危險性的原材料貯存庫、半成品存放間、成品存放間重點做消防系統(tǒng)設計。

　　4、確定空間壓力差：

　　怎樣防止外部污染源進入鋰電池廠車間，必須把車間內(nèi)的空氣壓力控制在合理范圍才行。而經(jīng)過臨床實驗得知，相連車間的壓差在0.03-0.05為宜。注意，壓差與能量成本成正比，且壓差越高就越難控制。確定空間空氣平衡鋰電池廠各個車間內(nèi)的空氣必須處在平衡的狀態(tài)，這里說的平衡主要指氣流進入空間(供給、滲透)與氣流離開空間(排氣、過濾、回流)的相等。

　　5、確定機械系統(tǒng)布局：

　　諸多因素都會影響鋰電池廠的機械系統(tǒng)布局，舉例來說，如鋰電池廠所處地域的氣候條件，潔凈廠房的建筑結構與空間大小，清潔度等級與能源成本，還有總的裝修預算等。所以在鋰電池廠潔凈廠房裝修前，設計師要根據(jù)這些變量來確定機械系統(tǒng)的布局。

　　九、潔凈車間總結

　　由于電池生產(chǎn)環(huán)境要求的嚴苛，需充分考慮設計的完整和合理性、施工工藝的嚴格管控、節(jié)能、生產(chǎn)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(chǎn)。規(guī)劃一個適合新能源鋰電池生產(chǎn)的潔凈廠房車間需要考慮以上各個方面的因素，根據(jù)實際情況進行綜合規(guī)劃和設計。同時，為了提高生產(chǎn)效率、確保質量和降低成本，廠家還需要繼續(xù)跟進技術發(fā)展和設備更新，始終保持行業(yè)領先地位。

　　鋰電池潔凈廠房車間規(guī)劃應考慮以下因素：

　　1. 廠房潔凈車間建設：鋰電池生產(chǎn)需要干凈、通風、無塵、無靜電等條件，因此廠房的設計應考慮這些因素，通常采用潔凈廠房設計，并保證有良好的通風系統(tǒng)和地板導電。

　　2. 設備選型：選用高性能的生產(chǎn)設備，如自動化流水線或機器人生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，減少人工的干預，降低生產(chǎn)成本。

　　3. 原材料儲存：鋰電池生產(chǎn)需要大量的原材料，包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜等，因此需要設計合理的原材料儲存系統(tǒng)，并根據(jù)實際情況采取安全措施。

　　4. 廢水處理：生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水，需要進行合理的收集和處理，以保證環(huán)保要求，例如采用膜技術等廢水回用技術，減少對環(huán)境的影響。

　　5. 物流管理：設立合理的物流管理系統(tǒng)，保證原材料、生產(chǎn)物流等的順暢運輸，同時也是庫存管理的重要組成部分。

　　6. 人員培訓：新能源鋰電池生產(chǎn)是一項技術含量較高的工作，需要具備相關的技術和知識才能勝任工作，因此需要對生產(chǎn)人員進行相關的培訓和管理，提高其專業(yè)素質和技能水平。

　　7. 安全保障：生產(chǎn)過程中需要進行各項安全保障措施，如防火、防爆、防靜電等，以及嚴格的安全培訓和管理，保障生產(chǎn)過程的安全性和生產(chǎn)工人的安全。

來源：鋰電池廠房建設的技術要求-百家號