SSB蓄电池厂房低湿空调系统设计探讨

2026-01-23 09:12:16

摘要：本文对锂电池生产车间的环境要求予以明确，指出若是水含量控制未达标准，必将对锂电池后续的使用产生影响。随后，从确定设计参数、湿负荷、风量等方面开始，对具体的低湿空调系统设计方案展开详细剖析，通过配合实施应用系统风路优化、高效设备等举措，达成厂房节能的效果。期望能够为同类锂电池厂房低湿空调系统的设计给予一定的参考。

关键词：锂电池厂房；低湿空调系统；设计方案

近些年，我国新能源汽车以及储能产业呈现爆发式增长态势，这推动着锂电池产业步入高速发展阶段，在2024年，我国锂电池总产量为1170GWh，同比增长了24%，行业总产值超过1.2万亿元，产能的扩张促使大量锂电池厂房新建以及改扩建项目得以落地。作为技术密集型产业，锂电池生产对于环境条件格外敏感，不同类型锂电池的关键工序在湿度要求方面存在显著差异。就此而言，将锂电池厂房低湿空调系统设计妥善完成，既有助于为锂电池生产给予稳定的低湿且洁净的环境，以此保障产品性能以及生产安全，又能够凭借科学的节能设计把厂房运营能耗予以降低，从而契合我国工业绿色发展的相关要求，对于推动锂电池产业高质量发展具备重要的工程实践意义 。

一、锂电池生产车间环境要求

现阶段，市场上主要的锂电池产品存在着具有较大差异的三种类型，分别是方形金属壳、软包以及圆柱形，它们相应的生产工艺和生产环境要求都不一样。不同形状的锂电池，其生产环境差别主要集中在从注液到贴膜之间的工序上，确定环境湿度控制的关键在于注液之后的湿度状态，要是有特定的湿度露点要求，那就需要配备对应的低湿度环境控制设施。其中，注液、二次注液、激光封孔等几类工序得特别留意湿度控制的精度与稳定性。从下表能够看到不同形状锂电池生产工艺的环境要求参数。

表1不同形状锂电池产品生产工艺的生产环境分析表

序号	工序	方形金属壳	软包	圆柱形
1	注液	湿度露点－50℃	湿度露点－50℃	湿度露点－50℃
2	化成	湿度露点－30℃	无特殊要求	无特殊要求
3	二次注液	湿度露点－50℃	—	—
4	激光封孔	湿度露点－30℃	—	—

看表 1 所述，方形金属壳锂电池的生产工序更为繁杂，环境湿度控制要求更为精细，覆盖的工序数量更多，上表之中没有收集全自动干燥线的湿度控制数据，这类工序的湿度控制在零下 50 摄氏度以下就行。

二、水分含量对锂电池性能的影响分析

通常在一般锂电池正极制作进程当中，会选用处于油系分散体系状态的东西，采用PVDF当作粘结剂，把NMP用作溶剂。PVDF要是碰到过量的水分，就会生成呈现胶状的物质，这种呈现胶状的物质会对电极浆料的分散均匀性造成破坏，致使后续涂布环节出现涂层针孔、开裂等情况，对电极与集流体的紧密结合产生不利影响，直接让电极结构稳定性降低，进而对锂离子在电极内部的传输效率产生影响。所以，于正极制备之时，需将正极材料、PVDF、NMP 等原材料的水分含量予以严格把控，对搅拌、涂布、烘干过程之中的水分侵入加以防范，防止浆料性能出现劣化。除了对电极制备造成影响之外，水分过量还会致使电解液发生分解。反应犹如如下所示：

氢氟酸属于一种腐蚀性极其强烈的酸，它不但会对正极材料里的钴、镍等过渡金属元素产生腐蚀，进而破坏正极活性物质的晶体结构，致使电池容量飞快衰减，而且还会造成电池内部活性物质利用率降低，当HF进一步将负极表面的SEI膜加以破坏时，会跟SEI膜主要成分持续发生反应。

使得稳定性极高的LiF沉淀得以诞生。最终在电池内部生成的LiF沉淀，会于电极与电解液的界面区域出现诸多堆积情况，对锂离子的脱嵌以及传输形成阻碍，与此同时，令电解液里的游离子锂离子被消耗，电池能量便会跟着降低。一旦水分充足，电解液之中分解得出的H2、CO2等气体量会显著增加，进而致使电池内部压力急剧上升，引发电池鼓胀变形这种状况，导致电解液出现泄漏现象。

三、某锂电池厂房低湿空调系统设计方案

（一）设计参数

锂电池厂房用于低湿区域的空调系统进行设计时，要先把关键参数明确出来，只有先将除湿区域对于温湿度的要求、室内以及室外的温度等关键数值确定好了，才能够开始去着手开展后续的系统方案设计工作。拿某5万t磷酸铁锂厂房当作例子来说，它需要进行除湿的区域是包装工段，包装间的空间体积是3000m³，有6名作业人员，温度控制的目标是（25±3）℃，露点温度的要求是＜-40℃，洁净度需要达到ISO8级，并且工艺排风量是6000m³/h。这些参数直接决定了系统设计的方向。它的状态点设计参数如表2所示​。

表2　设计参数

序号	计算参数点	温度 （℃）	湿球温度 （℃）	露点温度 （℃）	相对湿度 （%）	含湿量 （g/kg）	焓值 （kJ/kg）	空气密度（kg/m3）
1	室外夏季状态	35	31.8	31.0	80.0	30.4	113.4	1.071
	室外冬季状态	2.8	1.8	0.6	85.0	4.1	13.1	1.215
2	室内状态点	25	7.9	-40	0.4	0.1	25.5	1.127
	回风状态点	25	8.0	-32.2	1.0	0.2	25.7	1.127
	送风状态点	19	5.0	-46.7	0.3	0.04	19.3	1.150

注：回风状态点的测量点在空调机组的回风管上

（二）计算湿负荷

于锂电池厂房低湿空调系统设计里，湿负荷乃是指，为了维持车间所设定的低湿度环境，而需要从室内去除的水蒸气的总体数量，它涵盖了人体散发出的湿气、工艺设备散发出的湿气、物料散发出的湿气以及渗透空气所带入的湿量等等。精确地计算湿承载量，是确保系统除湿成效、维持车间低露点温度的重要关键点，在案例当中，只需要去考量人体的散湿数量以及渗透空气所带入的湿量，总的散湿数量是这二者相加的总和。首先来计算人体的散湿数量：

，其中表示取每人每小时散湿量180g，数量是车间的人员的那个，包装间一共是有6个人，所以人体散湿量是6乘以180等于1080克每小时。之后去计算渗透空气带入的湿量，它和车间压力状态有关系，要是车间是正压力，室外空气很难渗进来，这个湿量能够忽略；要是是负压力那就需要结合渗透风量还有室外含湿量来计算。项目里包装间是正压力，所以渗透空气带入湿量是0。所以，室内总的散湿量是人体散湿量和渗透空气带入湿量加起来的和，也就是。经确切明晰湿负荷计算，能够为低湿空调系统的除湿设备挑选型号、送风量开展设计，供应精确无误的依据，确保车间湿度契合露点温度小于零下四十摄氏度的条件，保障锂电池产品包装以及存储的质量。

（三）风量设计计算

满足车间维持低湿环境，保障 ISO8 级洁净度，控制 5 至 10Pa 正压的综合需求，除湿区域空调送风量须取计算结果中的最大值，严格依照《洁净厂房设计规范》（GB50073—2013）要求，给洁净室内供给满足量且符合参数的空气。考虑人员新鲜空气需求，每人每小时新鲜空气量不少于 40m³ ，据此算出人员新风量为 6×40 = 240m³/h 。按照正压控制的规定要求，需要保障每小时有一至两次的换气次数方可，包装间的总体积居然达到3000立方米哈，经过精确 computation 得出正压新风量的范围是 3000 乘以 1 等于 3000 立方米每小时至 3000 乘以 2 等于 6000 立方米每小时，如此偌大之数值已然将人员所需的新风量远远超越啦哼，初步阶段是以正压需求作为基准去施行哟 。综合工艺排风量为每小时6000立方米，需要额外计入百分之十五至百分之二十五的漏风补偿量，精确计算后漏风补偿量约为每小时2100立方米，所以新风量最终定为每小时14100立方米，同时匹配送风温度19摄氏度，保证送入的空气在满足风量需求之际，能够辅助维持车间（25 ± 3）摄氏度的温度以及露点要求小于零下40摄氏度。​。

（四）除湿方案设计

在锂电池厂房低湿空调系统的设计里头，除湿方案要紧密关联车间湿负荷、温湿度控制目标、空调风量以及冷量等核心参数去做综合规划。通常能够采取冷冻除湿、转轮除湿、溶液除湿等举措，在实际设计期间常常借助精准的冷量计算来明确除湿设备的选型还有运行策略。此项目各段的冷量计算情况如下：

总冷量：依据冷量进行计算，得出7至12℃冷冻水流量是89.0t/h。在进行除湿方案设计期间，需着重确保冷量计算的精确性，以及除湿措施与空调系统的协同配合性，防止因冷量分配出现不均衡现象，或者设备匹配存在不恰当情况，致使车间露点温度不符合标准要求，从而对锂电池生产环境稳状态造成影响。

（五）低湿空调节能措施

锂电厂房系能源密集型工业建筑，于系统设计及运行里要贯彻绿色节能原则。其一，要把空调系统风路与负荷动态匹配设计予以优化，依据车间不同区域的除湿需求去划分独立风路系统，配备实时湿负荷监测模块，实时收集车间湿度、人员数量、工艺排风量等数据，动态调整送风量与除湿强度，防止固定参数运行致使的能耗冗余。其二，要运用高效节能设备与能量回收技术选购一级能效的变频式转轮除湿机与空调压缩机，让设备输出功率随负荷变化进行自适应调节 。

结束语：

低湿空调系统用在锂电池厂房时，要依据具体生产环节，针对性去计算相关参数，如此才可确定实际所需方案。锂电池朝着能量密度高、使用寿命长的方向发展，其生产环境对湿度控制精度的要求会进一步提高，方案设计既要满足更高环境标准，又要进一步降低厂房能耗，助力达成锂电池产业的绿色可持续发展。