CAT蓄电池锂电池厂房配电及环境需求应用

摘要：近些年以来，新能源汽车的那需求量呈现出爆发的态势，在国家环保政策以及等诸多方面的带动之下，锂电池这个行业得以飞速地发展，其市场规模也处于持续不断地扩大之中，锂电池已然成为了行业的主流。新能源、新材料、新能源汽车这些行业作为战略新兴以及先导这两类产业，同时受到国家相关产业政策的支持，它们行业具备发展所具备的空间是极其巨大的。锂电池生产技术持续成熟，这让对于锂电池厂房的环境控制要求变得越来越高，鉴于锂电池具有特殊性，在锂电池投入生产的过程当中，环境以及配电方面的要求更显严谨，要是环境达不到标准，就会直接致使电池不合格，还会造成锂电池鼓包或者发生爆炸，进而埋下巨大隐患。

关键词：锂电池工艺环境；配电；密集型母线；材料

引言

由于锂电池生产工艺繁杂，主要涵盖：前段存在的投料、搅拌、涂布，中段含有的卷绕、注液，以及后段涉及的化成封包检测，对生产阶段而言，低露点显得格外重要。

锂电池厂房的空间结构规模较大，在此情形下，合理的管线布置就显得格外关键，其生产所用的电池工艺设备数量不少，如此一来，配电的安排就显得愈发重要。现在选取某锂电池厂作为实例，针对该厂的供配电系统展开分析。

该厂房的建筑面积是75065平方米，前工序呈现为单层钢结构，后工序展现为三层框架结构，规划要安装1628台工艺设备，还有316台共用设备，这些设备的总额定功率是53717千瓦，其计算功率是20103千瓦。

1锂电池厂房环境要求

一般来说，锂电池生产车间的湿度控制有着不同梯段，其中包括，相对湿度小于百分之十的车间，像搅拌、涂布机头、机尾、辊压、叠片、卷绕、装配等区域，还有露点温度小于零下三十五摄氏度的车间，比如烘烤、换盘、封口、高温静止、预充电等区域，另外还有露点温度小于零下四十摄氏度的车间，例如一、二次注液等区域 。

面临相对较为苛刻的环境状况，要开展非常严谨的调试工作以及针对细小位置实施密封处理：其中除湿机组属于影响环境露点的关键要素，于是除湿机的挑选就显得越发重要，鉴于要考量节能以及减小外形尺寸从而降低成本：这就要求依据生产车间冷负荷计算得出的送风量做出相应选择；依据生产车间湿负荷计算所得的送风量来进行考量；按照为满足生产车间洁净需求计算得出的送风量来确定；根据生产车间工艺排风计算得出的送风量进一步研判；依据《锂离子电池工厂设计标准》GB 51377推荐的低湿房间所需的换气次数去核算得出送风量；总之是以能够满足生产车间洁净需求计算得出的送风量；按最小的耗能来达成现场的实际需求。

轮转除湿系统所具备的优势有，能够独立进行除湿，在低湿度状况下依旧拥有良好的除湿成效，并能把空气处理到较低的露点。另外，转轮除湿能够与常规空调系统复合成为转轮除湿空调系统。为达成温湿独立控制，避免常规空调系统存在的温湿联控弊端，提高能源利用效率，提升被控空间的空气品质以及控制精度等优良性能，转轮除湿空调系统因而在实际应用里受到了极大的重视 。

2 主配电系统

该厂区域里面建有一座总变配电所，此为110kV降压站，里面安装了1台110/10kV主变压器以及10kV配电系统，并且预留了1台110/10kV变压器的放置位置、空间，从市政那儿引入了一路110kV电源，另外还从市政电网引入了一路10kV电源当作备用电源。有10kV二级配电所和10kV备用电源变压器，10kV高压配电柜运用真空断路器搭配弹簧操作机构，选用DC110V作为操作电源，在电池方面采用免维护铅酸蓄电池。设置于10kV配电所的是传统的中央信号装置，采用的是集测量、继电保护、信号于一体的综合保护单元，且预留了微机监测接口。对于一级负荷和二级负荷，采取的是双路供电方式，两路电源，一路来自厂房变电所，另一路来自备用变压器低压柜 。

3 工艺配电

一般情形下，鉴于工艺设备具备诸多特点，诸如对称性颇为显著、排列呈现规则性、用电量相对较大等，故而工艺配电通常会选用密集型母线直接朝着工艺配电箱供电。工艺配电箱接着分送至各个用电设备，伴随产品的调整，设备数量以及功率会出现较大变动。为了契合生产线的变化，诉求配电系统拥有较高的灵活性以及可扩展性，仅有采用密集型母线树干式供电方能够满足相应要求。密集型母线具备载流量大的特性，有着过载能力强的优势，拥有散热性能好的状态，具备使用寿命长的特点，具备分配灵活的情况，有着维护方便的便利，有着安装简便的简易，有着外形简洁美观的好看之处等优点，该项目的密集型母线要求每隔3m预留插接口，为更便利地增加设备以及为后期设备产线的调整预留了极大的改造空间。

4 除湿机配电

锂电池生产工艺，对环境的温度以及湿度要求颇为高，需大量的暖通动力设备来为其提供服务，其除湿以及用电量极大，所以为了方便进行配电，配电的方式是从母线获取电力，在方便供电的与此同时，也方便管线的排列布置。

5 机组配电

室外冷水机组功率大，电流也大，这就需要合理去选择配电方式。母线供电式载流量大，外观美观，还能节省空间，不过在室外敷设时得考虑母线防水问题。母线本体能达到较高防护等级，然而母线连接处是薄弱环节，容易因渗水出现短路故障。采用浇筑式母线，防护等级能达到IP68，可散热效果差。此外母线一般是上进线安装，与室外设备控制箱进线连接处很难采取有效的防水措施，施工困难。运用电缆供电途径，成本较为低廉，于室外进行敷设便利，易于跟设备控制箱相连，然而鉴于运行电流大，常常要把多根电缆合并起来给设备供电，这时电缆降容使用，用量众多，能量损耗极为严重。厂房室外的冷水机组运用母线加电缆的供电方式，于室内敷设之际采用母线，在出室外的地方设置母线转接箱，转变为电缆给设备配电。如此既能够借助母线和电缆的长处，同时也能规避这两种配电方式的短处。

6 设备接地

锂离子电池工厂存在多种有着不一样用途的接地，其中涵盖功能性接地方面，也涵盖保护性接地方面，还包括电磁兼容性接地以及防雷接地，比较适宜采用一并共用的接地系统，目的在于防止分开接地之后因电位差所致使的不安全因素，以及不同接地导体之间的耦合方面的影响。当采用一并共用的接地系统时，不同的接地之处能够采用单独的接地线来作为方式，然而接地极系统却是共同使用的，并且要遵循等电位联结的那种原则。

7 特殊环境

在厂房的注液工序里会用到电解液，处于电池注液间这个区域，其生产设备是密闭的，并且电解液借助管道来输送，与此同时，还运用了泄漏报警、自动切断以及事故排风等一系列措施，如此一来，能够按照正常环境去开展电气设计。厂房当中存在多个丙类库房，库房内存放的物体全部都是可燃物，针对这种情况，可以参照火灾危险环境的要求来进行电气设计。主要的措施是这样的:。

装设电气设备、灯具以及线路的时候，应同可燃物质、材料维持必要的距离，库房里面灯具跟货架之间的距离要大于或等于1米。

保护电气所进行的选择，需要去满足短路防护要求，还要满足过负荷防护要求，也需要迎合接地故障的防护要求，以此来保证动作具备可靠性，以及保证动作拥有灵敏度。

(3)做总等电位联结,按需要做局部等电位联结。

灯具呢，应当装设能够防止外力对其造成损害的装置，以及具备安全防护功能的罩子。这个防护罩呀，是需要应用专门用来拆卸的工具才可以进行拆卸操作的。

(5)配电线路所采用的绝缘导线以及电缆，其额定电压是不应当低于工作电压的 ，对于 220/380V 系统而言 ，U0/U 是不应当低于 450/750V 的 。

(6)绝缘电线应敷设在不燃材料制作的导管或槽盒内。

于锂电池厂房之内，存在着一些房间，其工作时的温度相对较高，像高温静置间、涂布烘箱间这类。在高温环境状况下，照明灯具的选择务必是耐高温型的那种，以此来防止灯罩因为高温变成软化状态而后脱落。对于此种情况，还应当考虑高温这一因素对于电线电缆载流量方面所产生的影响，并且要乘以与之相对应的校正系数。

8 材料选择

在新能源锂电池厂房之内，锌、铜元素都必然得被禁用。其一，锌是那种活泼的金属,铜属于过渡金属（偏向活泼的那种），因而铜、锌从原则上来说相对比较易于发生化学反应，于锂电池的生产进程当中,鉴于两极同时进行反应，不会在两极之间产生显著的电势差，没办法形成典型的原电池；其二，正极材料的生产工序存在较多数量，制造进程里的每一个环节都存在有金属异物被引入的风险。

当正极材料里头存在铁（Fe）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、锌（Zn）、银（Ag）等金属杂质之时，在电池化成阶段里面，电压一旦达到这些金属元素的氧化还原电位，这些金属便会先于正极发生氧化，接着到负极处进行还原，当负极那里的金属单质累积到一定的程度，其沉积金属坚硬的棱角就会把隔膜刺穿，从而导致电池出现自放电现象。自放电对于锂离子电池会造成致命的影响，甚至还有可能引起爆炸。

9 结语

因为新材料技术不断发展，锂离子电池于日常使用范畴，以及专业领域内的份额，逐年呈现上升的态势，这便推动了锂离子电池技术朝着更前的方向进行发展。能够预见到：在往后的20年时间里，为了契合不同的储能环境状况，锂离子电池必定会朝着多品种以及特种电池应用的方向，一步步地予以改进；具备高安全性、高效率、长寿命、低成本这样的特性，是锂离子电池技术发展的方向，也是所追求的目标；去发展新型的高性能且低成本的电池材料，以及与之相对应的电化学体系，探寻高效的加工生产技术，借助这些来促进产业链整个技术的全面进步，这是锂离子电池技术得以获取突破的有效路径。