锂电池制造环境要求！
锂电池新闻今日第三篇文章2023年8月21日星期一
先进储能电池制造工艺复杂，涉及工序多，生产环境控制贯穿整个电池制造过程，不同工艺工段对环境的要求不同。制造环境控制的好坏决定了制造质量和安全，很大程度上影响着电池生产材料的利用率和电池的性能。同时，在电池制造过程中，不仅要控制外部环境对生产制造的影响，还要控制生产制造对外部环境的影响。因此，加强制造环境控制是不容忽视的重要问题。
锂电池制造的环境要求依据国家标准《洁净室设计规范》（GB 50073-2013）和《锂离子电池工厂设计标准》（GB 51377-2019）的要求。本节主要从室外环境要求和室内环境要求两个方面讲解储能电池制造过程中对环境的控制。
户外环境
1.1 选址与总体规划
锂电池工厂总体规划应根据工厂规模、生产工艺、运输、环保、消防、安全卫生等要求，结合厂址自然条件和周边环境确定，总体规划应满足以下要求：
①符合城市规划的要求。
②分期建设项目应统一规划，留出发展空间。
③合理组织物流与人流，物流便捷，人车分流。
④综合考虑土地资源利用、项目投资、环境保护等技术经济条件，布局紧凑，减少土地使用。
⑤建筑群体的平面布局应与空间景观相协调。
1.2 工厂设计
合理利用资源，保护环境，防止生产建设活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、噪声、振动、电磁辐射等对环境造成的污染和危害。因此，锂离子电池工厂设计应满足以下要求：
①根据生产工艺特点，采用新技术、新设备、新材料。
②应满足设备安装、调试和维护、安全生产、维护管理的要求。
③应采取措施，满足消防安全要求。
④应采取节能措施。
⑤满足锂离子电池生产所需的低湿度环境要求。
⑥锂电池生产厂房防腐蚀措施应根据工艺要求，并符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计标准》（GB/T 50046-2018）的有关规定。
1.3 工厂工艺设计
①应保证产品质量和生产效率。
②预防和减少职业病危害对劳动者健康的危害和影响，减轻劳动者的劳动强度。
③应有利于消防、环保和节能技术措施的落实。
④要具有灵活性和适应性。
⑤有利于降低工程造价和运行费用。
1.4 进程划分
①应根据工艺特点和环境要求进行工艺区域组合。
② 应针对正极片制造和负极片制造分别设置电极制备工序。
③进入生产区的人流、物流入口应分开设置，并安装相应的人员、物料净化设施。
④生产区应设置设备进出入口及进出通道，厂房内应设置工艺设备、动力设备的进出入口及运输、安装通道，通道宽度应满足人员操作、物料运输、设备安装、维修等要求。
⑤各工艺设备应按工艺流程、工艺集中的原则布置。
⑥辅助生产部门中与生产密切相关的部门应靠近生产区域。
1.5 设备配置
对于工厂整体环境，通过检测仪器进行实时检测，通过除湿机控制湿度，通过空调冷水系统控制温度，对可能引起高温的某些区域通过局部降温系统进行实时降温。同时配置洁净空气循环系统及过滤系统，控制工厂气体的输入与输出，确保工厂环境的一致性。
①当生产要求环境湿度小于1%时，建议采用设备内微环境来保证环境要求。
②规模化生产锂离子电池或大型动力电池生产线应采用自动化物料搬运系统，多层生产区域之间应采用垂直运输设备。
③轧制工序应配备专用检修起重设备。
1.6 交通组织
①锂离子电池厂区内应设置环形道路，道路宽度满足生产和运输要求。
②厂区出入口不少于两个，物流应有专用出入口，厂内配套生活区应有单独的对外出口。
③锂离子电池工厂货物进出口应与办公室人员、车间工人的入口分开布置。
④货物装卸场应设置在靠近货流出口处。货物装卸场的面积应能满足运输车辆回程作业的要求。在货流出入口处应设置货车候车区。
⑤停车场地的布置应符合城市规划要求。
⑥厂内路面承载力应与相应的载重汽车相适应，宜采用水泥混凝土路面或沥青路面。
1.7 绿化设计
①绿化应不露表土，绿化布局应符合生产、交通、安全、卫生、防火等要求。
②厂区绿化应充分利用建（构）筑物周围、道路两侧、地下管线所在的地面、拐角处等空地。
③绿化所选用的植物应适合当地生长环境，不影响生产环境和产品质量。
1.8 建筑
①锂离子电池工厂的建筑规划和空间布局应满足产品生产工艺的要求，适应产品生产发展的灵活性。
②锂离子电池工厂应合理组织人流、物流和消防疏散路线，根据需要设置参观通道。
③洁净生产区不宜设置伸缩缝，低湿度生产区也不宜设置伸缩缝。
④厂房围护结构材料的选用应满足生产环境的气密性、保温性、防火性、防潮性、防尘性、耐久性、易清洁等要求。
⑤厂房围护结构传热系数限值应符合现行国家标准《电子工程节能设计规范》（GB 50710-2011）的有关规定，外墙、外窗、屋顶的内表面温度不应低于室内空气露点温度。
⑥厂房内部装修应符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》（GB 50222-2017）、《电子工业洁净室设计规范》（GB 50472-2008）的有关规定。
1.9 消防安全与疏散
①锂离子电池厂房防火等级不应低于2级。
②根据电解液的火灾危险特性，确定电解液存储间、配电间、灌装区生产火灾危险性级别。
③当电解液火灾危险特性为A级或者B级，但电池灌装区生产设备采用密闭方式、电解液采用管道输送，并采取泄漏报警、自动切断和应急排气措施时，生产的火灾危险性为C级。
④电池成品包装区域火灾危险性为C类。
⑤化学成分生产火灾危险性为丙类。
1.10 厂房结构设计
①锂电池生产厂房结构形式应为门式轻钢结构厂房、多层钢结构或混凝土框架结构。
②锂电池生产厂房屋面系统根据其结构形式、跨度大小可采用以下结构形式：a.带保温层的波形钢板轻型屋面；b.钢梁、钢屋架加钢楼承板现浇钢筋混凝土屋面；c.钢梁、钢屋架加钢桁架模板现浇钢筋混凝土屋面；d.现浇钢筋混凝土屋面。
③锂电池生产厂房地板荷载标准值应根据设备布局、质量、基础平台构造、移动路线等确定。
④一般结构规定。
a.锂电池生产厂房抗震设防分类应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）的有关规定，抗震类别不应低于标准设防类别；结构的抗震措施和抗震构造措施应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）的有关规定。
b.锂电池生产厂房建筑结构安全等级应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153-2008）的有关规定，安全等级不低于2级，结构设计使用年限不小于50年。
c.锂电池生产厂房结构部件的耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）的有关规定。
d.锂电池厂房结构的荷载效应及荷载组合应按照现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153-2008）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）等确定。
1.11 建筑材料
①混凝土及钢筋的力学性能应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）的有关规定。
②钢材的力学性能及其他要求应符合现行国家标准《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）的有关规定。
③焊接钢筋网应符合现行国家标准《焊接钢筋网混凝土结构技术规范》（JGJ 114-2014）的有关规定。
室内环境
2.1 室内装修
①锂离子电池厂房建筑围护结构及室内装修应采用气密性好、稳定性好的材料。
②生产车间门窗、墙板、楼面的设计应满足功能使用要求，对结构、施工缝隙应采取密封措施，楼面应加固并具有防潮、防漏结构。
2.2 工业气体
①燃气动力。
a.锂离子电池工厂应根据生产需要使用干燥压缩空气、氮气、惰性气体、工艺真空等，其质量应满足生产工艺要求。
b.应根据用气量、燃气品质、当地供气条件等因素，经过经济技术比较后确定供气方式和系统。
c.锂离子电池工厂气体制备、储存及分配系统除应遵守本规范外，还应遵守现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）、《压缩空气站设计规范》（GB 50029-2014）、《大宗气体净化与输送系统工程技术规范》（GB 50724-2011）、《特种气体系统工程技术规范》（GB 50646-2020）、《电子工业洁净室设计规范》（GB 50472-2008）等相关规范。
d.应根据产品生产工艺对气体纯度的要求选择和配置气体过滤器，终端气体过滤器应安装在靠近用气点的位置。
②氮气系统。
a.锂离子电池厂内或附近应设置氮气供应系统，由制氮装置制得的氮气通过管道输送，或将购买的液氮汽化后通过管道输送。
b.氮气管道、阀门应根据产品生产工艺要求选用，并应符合下列规定：当氮气纯度高于99.999%且压力露点低于-40℃时，宜采用内壁经电解抛光处理的EP级不锈钢管，阀门采用不锈钢隔膜阀；当氮气纯度低于或等于99.999%时，可采用内壁经光亮退火处理的不锈钢管，阀门可采用不锈钢球阀；气体管道阀门及附件材质应与所连接管道材质一致；氮气发生器或液氮汽化气出口处应设置缓冲罐。对于管道距离较长、系统服务于多个车间的区域，可在车间入口处设置二级缓冲罐。
c.氮气管道的连接应符合下列规定：管道连接应采用氩弧焊；当压力露点低于-40℃时，管道连接所用的密封材料应采用金属垫或聚四氟乙烯垫；采用软管连接时，应采用金属软管。
③干燥压缩空气系统。
a.锂离子电池工厂的干燥压缩空气系统应根据产品生产工艺要求、供气量、供气质量及露点等因素确定。
b.压缩空气系统应安装热回收系统。
c.当干压缩空气管道输送压力露点低于-40℃时，应采用不锈钢管、热镀锌无缝钢管或铝合金特大管，阀门宜采用球阀。
d.管道连接应符合下列规定：不锈钢管与热镀锌无缝钢管应采用焊接连接，不锈钢管应采用氩弧焊焊接；铝合金超级管应采用带密封圈、压圈的管夹、卡箍连接。
④工艺真空系统。
a.生产厂房工艺真空系统的设计除应符合现行国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》（GB 50472-2008）外，还应符合下列规定：当工艺生产设备排放腐蚀性气体时，应选用耐腐蚀真空泵；当工艺生产设备排放爆炸性气体时，工艺真空系统还应满足相应的防爆要求；抽取电解液的真空泵轴承应设有温度监控。
b.锂离子电池工厂应根据生产性质、真空度等设置不同的子系统。
⑤惰性气体系统。
a.锂离子电池车间惰性气体应采用外购瓶装气体或液体气体供应，并在厂区内设立储存及配送系统。锂离子电池车间惰性气体主要有氩气、氦气等，应采用瓶装压缩气体供应，通常采用47L钢瓶或钢瓶组及液体杜瓦罐形式；惰性气体车间管网分布应采用树状分布形式。
b.锂离子电池工厂惰性气体分配室的安全措施应符合以下规定：惰性气体室应设有连续排气系统和应急通风装置；排气扇、泄漏报警装置、自动切断阀均应设有应急电源。
2.3 NMP供给及回收系统
①N-甲基吡咯烷酮（NMP）供给、废液排放管道应采用不锈钢无缝管，连接阀门应采用不锈钢球阀。
②NMP供给系统应采用相应的磁力泵或隔膜泵，且泵房与罐区距离应满足现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）的要求。
③NMP地埋罐区内储罐之间的间距应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）的规定。
2.4 供暖、通风和空气净化
①锂离子电池工厂通风空调及空气净化系统的设计应满足生产工艺对生产环境的要求。
②洁净室（区）、干燥室的气流组织应根据洁净度、露点温度、生产工艺要求确定。
③空调系统分体安装原则应符合现行国家标准《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2015）、《电子工业洁净室设计规范》（GB 50472-2008）的有关规定，并应符合下列规定：
a.烘干室与一般空调房间应有单独的空调系统；
b.露点温差较大的干燥室应设置单独的空调系统；
c.有洁净度要求的烘干室与无洁净度要求的烘干室应设置单独的空调系统；
d.正极生产车间和负极生产车间应设有单独的空调系统。
④烘干房应严格计算湿负荷，湿气散失应包括以下内容：
a.人体散发的水分量；
b. 建筑外围结构的湿气消散；
c.原料、包装材料水分损失；
d.加工过程中水分的消散；
e. 各种潮湿表面的水分消散；
f. 渗入空气所带入的水分量；
g.新鲜空气带来的湿度。
⑤烘干室与周围空间应保持一定的静压差，应满足下列要求：
a.不同露点的干燥室之间的静压差不应小于5Pa。
b.烘干房与一般空调房间的静压差不应小于5Pa。
c.烘干室内外静压差应大于10Pa。
⑥烘干室通风、排烟及空气调节系统的风管穿过烘干室隔墙时，应符合下列要求：
a.应采取可靠的密封措施；
b.应安装电动封堵阀。
2.5 加热
① 干燥室内不得使用暖气片取暖。
②其他区域供暖系统的设置应符合现行国家标准《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2015）的有关规定。
2.6 通风及废气处理
①锂离子电池工厂通风系统设计应符合现行国家标准《工业建筑采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2015）、《电子工业洁净室设计规范》（GB 50472-2008）的有关规定。废气处理系统设计应符合现行国家标准《电子工业废气处理工程设计规范》（GB 51401-2019）的有关规定。
a.原料、辅料仓库应设有机械全室通风系统。
b.电解液暂存间应安装应急通风装置，应急通风量应符合现行国家标准《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2015）的有关规定。
②低湿度房间，当含尘废气不含有毒、有害、可燃、易爆物质时，除尘系统应采用内循环系统，并在房间内安装除尘设备。
③正极涂覆工序中的NMP溶液应回收利用，其回收系统应满足以下要求：
a.应按防爆系统进行设计；
b.回收装置的热交换盘管应采用带铝翅片的不锈钢管，不允许采用铜盘管；
c.回收系统的回风管应严密，并在风管最低处安装排水装置。
④采用活性炭吸附处理废气时，处理设备应连续工作不少于3个月。
⑤当排风系统管道穿过防火墙或防火隔墙时，其防火阀的设置应符合现行国家标准《电子工业废气处理工程设计规范》（GB 51401-2019）的有关规定。
⑥排风系统风管材质应符合下列要求：
a.排放一般废气和挥发性有机化合物废气的风管应采用不燃材料；
b.排放酸性废气的风管应采用耐腐蚀、阻燃材料。
2.7 空气调节与净化
①厂区内空气洁净度等级、温湿度要求应满足生产工艺要求，如工艺无特殊要求，温湿度应满足生产人员舒适度要求。
②烘干房净化空调系统设计应满足下列要求：
a.应进行湿散计算、湿荷载平衡计算；
b.空调机组、除湿机组应靠近生产车间；
c.系统的设备、风管及其附件应采取可靠的密封措施。
③低湿度房间所需送风量应根据热湿平衡计算结果确定，且不宜低于表1规定的通风次数。
表 1 低湿度房间所需的空气更换次数
注：微环境适用于层高3.5m的房间。
④烘干房空气处理系统的新风应先经过冷却除湿预处理，预处理装置宜采用冷冻水。
⑤当干燥室要求露点温度低于-60℃时，为其服务的除湿处理系统宜采用双级方式。
⑥当烘干室有回风夹层时，为其服务的送、回风管道应布置在回风夹层内。
⑦烘干房净化空调系统采用下侧回风方式时，若相邻房间不是低湿度环境，则不宜采用回风墙形式。
⑧终端除湿设备（转轮除湿机）应满足下列要求：
a.应处于正压状态；
b.设备前应安装初效、中效两级过滤器；
c.最终除湿段应采用全焊接结构；
d.最终除湿段处理区和再生区的漏风率应不大于0。
⑨ 烘干房空调系统的送风、回风管应采用全焊接不锈钢板。
⑩ 烘干室空调系统的风机应设应急电源。
2.8 防烟排烟
①生产厂房内防烟楼梯间、前厅或共用前厅应设置自然排烟设施。当无法满足自然排烟要求时，应设置机械排烟系统。机械排烟系统的设置应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）和《建筑防烟排烟系统技术规范》（GB 51251-2017）的有关规定。
②洁净室（区）、干燥室的排烟系统应有防止室外气流回流的措施，并应设置旁通管道，以便定期检查。
③烘干房的排烟系统不宜与其空调或净化空调系统的风管共用。
2.9 一般供水
①根据生产工艺及设备类型的要求，设置相应水质的供水系统。
②在电解液储存、分配区域应设置紧急洗眼器。
③生产工艺纯水设计应符合现行国家标准《电子工业洁净室设计规范》（GB 50472-2008）的有关规定。
④给水管的材质、接口应满足生产工艺对水质、水压、水温等的要求。
2.10 生产工艺循环及冷却水系统
①工艺冷却水系统应有保证连续供水的措施。
②工艺冷却水系统的水温、水压要求应根据生产工艺情况确定，对水温、水压、操作等要求差别较大的设备，应单独设置工艺循环冷却水系统。
③工艺冷却水系统补给水水质应满足工艺设备的要求，补给水水质应为软化水。
④工艺冷却循环水系统的管道、管件应根据水质、水压要求确定。
2.11 消防供水及灭火设备
①锂离子电池工厂必须设置消防给水系统，消防给水系统的安装应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）和《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）的有关规定。
②锂离子电池工厂低湿度工艺区域，室外应安装消火栓。
③锂离子电池工厂的自动灭火系统的设置应符合当前国家标准“建筑物防火守则”的规定（GB 50016-2014）：
a。
b。应使用堆叠式堆积的形式的体积分离和化学形成过程（故事高度12m），应使用早期抑制快速响应喷嘴。
c干燥室应使用自动灭火系统。
d。在锂离子电池行业中使用的高湾仓库中安装固定的消防设施应符合当前国家标准“建筑物的消防保护码”（GB 50016-2014）和“自动洒水灭火系统设计代码”（GB 50016-2014）的相关规定。
2.12排水
①仅在达到国家和地方排放标准后，才应处理锂离子电池产生的废水。
②应在清洁室中设置排水沟，最好靠近外墙，以便易于清洁，根据废水中的颗粒物浓度，应安装三阶段的沉积装置。
2.13电气
①锂离子电池工厂建筑的电气设计应基于生产过程和生产环境的要求，并且根据短期和长期需求以及本地电源条件，应进行技术和经济比较，以选择具有低运营成本，低初始投资，安全性，安全性和安全性的合理解决方案。
②电气设备应使用具有高效率，低能消耗和高级性能的产品。
2.14电源和照明
①应根据流程要求，载荷重要性和环境特征等因素，根据国家标准“电源和配电系统的设计规范”（GB 50052-2009）（GB 50052-2009）的国家标准“设计规范”（GB 50052-2009）确定锂离子电池工厂的电源负载水平和电源模式。
②锂离子电池工厂的低压分配系统应使用TN-S或TN-CS系统接地。
③主要的生产工艺设备应由专用的变压器或专用的低压馈线线，用于特殊要求，不间断的电源（UPS）或备用电源生成设备应安装纯净的电力负载和纯化飞机调节系统的照明负载。
④用于主要过程生产的房间中的一般照明值应为300-500lx；
⑤应在具有特殊要求的照明值的生产区域设置本地照明，并应根据生产操作的要求确定照明值。
⑥在爆炸性危险环境（例如NMP坦克区域）中的电气设备的设计应符合当前国家标准“在爆炸性危险环境中针对电气设备设计守则”的相关规定（GB 50058-2014）。
2.15闪电保护和接地
①锂离子电池工厂的闪电保护和接地设计应符合当前国家标准“建筑物闪电保护守则”的相关规定（GB 50057-2010）。
②功能接地，保护性接地，电磁兼容性接地和建筑物防护区的接地应使用共同的接地系统，并且应根据它们之间的最小值确定接地电阻值，并且在设置接地系统时，必须将各种距离的距离保持比20m的距离。
③反静态接地设计应符合当前国家标准“电子工程反静态设计代码”的相关规定（GB 50611-2010）。
④当抗静态接地是单独的接地时，接地电阻不应大于10Ω。
2.16通信和自动化
①锂离子电池工厂应配备与工厂内部和外部的通信设备。
②生产工厂应根据生产管理和生产过程要求配备视频监视系统。
③锂离子电池工厂应配备具有火力连锁功能的自动火灾警报系统和火灾控制室，并应遵守当前国家标准“自动火灾警报系统的设计规格”（GB 50116-2013）的规定。
④火探测器的选择应遵守当前国家标准“自动火灾警报系统的设计规格”的相关规定（GB 50116-2013）。
⑤在满足生产过程要求的前提下，应采用节能控制措施，例如自动速度法规，例如风扇和水泵等电力设备，清洁室和清洁区空气中的空气清洁水平应符合清洁室和清洁区空气清洁度的清洁度。
表2干净的房间和干净区域的整数空气清洁度
根据不同的测量方法，每个级别的浓度数据的有效数字不得超过3，并且应计算各种所需粒径D的最大浓度极限C，如下：
CN是最大浓度大于或等于所需的粒径，CN圆形到最近的整数，不超过3个重要的数字，数字不超过9个，并且中间数量超过9.
当该过程需要多个粒径时，较大的比率与较小的两个相邻粒径的比率不得小于1.5：1。
根据储能电池的产生，水分，灰尘，灰尘等的特征，一旦空气中的储能电池的水分进入储能电池的原材料，就会阻碍锂电池的生产此外，材料本身还将产生灰尘，例如其自身的弯曲，皱纹，脱碳化等，以及生产设备的摩擦产生的金属外国物质和碎屑，这也将对电池的生产过程产生至关重要的影响。 并净化锂电池生产环境。 在国家对锂电池行业的支持以及许多锂电池公司的投资和扩展，随着消费者对锂电池安全性的要求不断增加，主要国内锂电池公司在生产研讨会上的环境控制要求也在越来越高。
锂电池材料最害怕空气中的水分，灰尘和颗粒，其中水分具有最大的影响和损害，因此必须将锂电池生产设备和生产线放在低水不全的空间中，当前中国的湿度的常见方法是使用脱水量来减少生产研讨会的空气湿度，以减少湿度的湿度。
锂电池生产工厂的清洁室和其他行业的干净房间之间的最大区别在于，它们对生产环境中的湿度控制有更高的要求（温度必须低于露点）。