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浅谈锂电池生产过程中除尘系统的应用

 2018-01-23
  
关键词: 锂电池 粉尘 质量 安全
锂电池生产过程对环境的洁净度有很高的要求,空气中粉尘进入到锂电池生产工艺中增大其使用过程中的短路风险。锂电池生产环境的有效控制,对锂电池质量的提升有着重要的作用。

浅谈锂电池生产过程中除尘系统的应用

杨麟 秦玉龙

中航锂电(洛阳)有限公司 河南 洛阳 471003

摘要:锂电池生产过程对环境的洁净度有很高的要求,空气中粉尘进入到锂电池生产工艺中增大其使用过程中的短路风险。锂电池生产环境的有效控制,对锂电池质量的提升有着重要的作用。

Application of dust control system in production process of lithium battery

Yang Lin  Qin Yu Long

(China Aviation Lithium Battery CO., LTD, Luoyang, Henan, 471003)

Abstract: Lithium battery production process has a high degree of environmental cleanliness requirements, dust in the air into the lithium battery production process, increase the use of the process of short circuit risk. The effective control of lithium battery production environment plays an important role in improving the quality of lithium batteries.

Key words: Lithium Battery;Dust;Quality;Safety

 

大容量锂离子动力电池具有电压高、能量密度大、充放电迅速、寿命长、无记忆效应、生产和使用对环境无污染等优点,具有绿色环保和优良性能,是一种高性能的可充电绿色电池,替代铅酸、镍镉、镍氢蓄电池的趋势越来越明显。随着锂电池产品的安全和一致性要求逐渐严苛,电池生产企业对生产过程除尘、除湿、净化等提出更高的要求。

1 锂电池生产过程中粉尘产生的原因分析

常规的锂电池生产工艺分为:原料搅拌、涂布、辊压、分条、模切(切片)、卷绕(叠片)、入壳、烘烤、注液、化成、测试等,涉及投料、涂布、辊压、切等动作过程会产生大量的粉、金属屑等粉尘。这些粉尘直径在0.01-几百μm之间不等,这些粉尘会漂浮在空气中进行水平运动,受空气阻力的影响,粉尘粒子的运动速度会逐渐减小,最终受重力影响而完全沉降,且粉尘的粒径越大,其沉降速率越快。这些粉尘不仅危害员工的身体健康,而且影响电池产品质量。

目前常用的除尘方法:

1)重力除尘器:利用粉尘自身重力因素使得粉尘沉降在管道或者收集容器中。该方式装置结构简单,但仅适用于大粒径的粉尘,且耗时较长。

2)惯性除尘器:利用粉尘运动惯性作用将粉尘与空气分离收集,该方式装置结构简单,但效率低下。

3)过滤式除尘器:通过滤袋或者滤筒将携带粉尘的气体进行过滤,一般对于0.1-0.5μm粒径的粉尘过滤效率可达99.995%以上,这种方式除尘效果好,但耗能较高。

4)电除尘器:电除尘是利用粉尘电离带电后在电场的作用下进行分离,该方式结构复杂,耗能较高。

2 锂电池生产过程除尘方式选择与应用

锂电池生产过程中产生的粉尘类型既有铝粉这种易燃易爆类粉尘,又有石墨粉这种导电性强极易粘附的粉尘,因此,安全性是在选择除尘方式时首要考虑的因素。

在滤材的选择上首先考虑其阻燃特性,阻燃等级需满足V-0级;其次管道配置需选择不锈钢材质,除尘系统中的所有管道需做导静电处理。本文主要研究滤筒式除尘器在锂电生产过程中的除尘应用。

滤筒式除尘器具有过滤面积大、过滤效率高、设备占地面积小等优点。该类型的除尘器原理是:粉尘在气流作用下由吸尘口吸入,经过吸尘管到除尘器进行过滤,将粉尘分离。过滤下来的粉尘落入集尘桶,经过主风机、后续高效除尘器后达到 99.995%的过滤精度,干净空气经由风机再输送回车间系统(保证车间内部环境稳定)。除尘器利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤,当含尘气体进入沉流式滤筒除尘器内,颗粒大、比重大的粉尘,由于重力的作用沉降下来,落入灰斗,含有较细小粉尘的气体在通过滤料时,粉尘被阻留,使气体得到净化。随着粉尘在滤料表面的积聚,除尘器的效率和阻力都相应的增加,除尘器的阻力达到一定数值后,高压空气通过电磁阀对滤料进行喷吹清灰。使积聚在滤料上的灰尘在重力的作用下掉入下部箱体(灰斗)中,再落入桶槽。

1集中除尘系统原理图

3 集中除尘系统构成设计研究

3.1 风量核算

除尘设备在单位时间内所能净化气体的体积量,一般不能使除尘器超过规定风量的情况下运行,否则滤筒容易堵塞,寿命缩短,压力损失也大幅上升,除尘效率降低;但也不能将风量选的过大,否则增加设备投资和占地面积。中央除尘系统风量为各个除尘端口风量之和,根据除尘系统的特点,管路系统的漏风率约为5%;

3.2 过滤风速

气体通过滤材的平均速度,其选择取决于粉尘及含尘气体的性质,滤材种类、清灰方式、过滤阻力等,滤筒式除尘器当入口含尘浓度在15-30g/m3,过滤风速不应大于0.6-0.8m3/h,风量确定情况下,风速越低,过滤面积越大;

3.3 过滤面积

滤筒上滤材展开的有效面积,考虑到极粉特点,选择纳米纤维滤材。

3.4 除尘管网布局

使用水平集合管网形式,连接的风管由上面或侧面接入,适用于产生粉尘设备分布在同一层平面上,且水平距离较大的场合。其主要特点是:1)集合管尚有粗净化的作用,下部应设卸尘阀和粉尘输送设备(卸尘阀和集尘箱);2)系统阻力容易平衡;3)管路连接方便;4)运行风量变化时,系统比较稳定。

3.5 风机

风机选型为通用型产品,离心风机,防护等级IP54。具有节能、效率高、噪声低、性能曲线平坦、高效区宽广等特点。风机的变频控制采用闭环控,在除尘器入口管道上设置有4~20mA输出功能的压力变送器,该输出信号提供给变频器,通过PID功能,自动调整运行频率,自动维持各个吸风口风量。

4 结束语

集中除尘系统能有效的解决锂电池生产过程中的产生的粉尘,保证生产洁净区域的动态洁净度的要求。对产品质量的提高具有明显作用。未来锂电池生产过程中,集中除尘系统的应用将越来越广泛。

参考文献

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稿件来源:锂电世界  
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