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锂电企业大规模扩产 如何为安全生产护航?

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近年来,越来越多的新能源汽车走入千家万户,动力电池的产量和装机量数据也持续攀升。今年1-9月,我国动力电池装机量同比大涨了110.5%,达到193.7GWh。显而易见的是,我国新能源汽车产业已迈入规模化快速发展新阶段。

全球厂商加码 动力电池产能加速释放

为发掘巨大的市场潜力,全球动力电池厂商加码布局,动力电池企业对于产能的扩张近乎饥渴。据不完全统计,国内主流厂商至2025年产能有望超过1TWh,其中CATL规划产能超670GWh,比亚迪所规划的产能约450GWh,蜂巢能源产能规划表现激进,两年时间,产能规划翻五倍,从计划2025年规划120GWh的动力电池产能到规划600GWh产能,产能规划仅次于宁德时代

锂电企业大规模扩产 如何为安全生产护航?

除国内厂商外,主流日韩厂商也积极扩充产能。

据报道,LG新能源计划今年投资约7万亿韩元,用于提升该公司在全球的电动汽车电池产能。根据计划,LG新能源全球产能将在今年年底提高至200GWh,到2025年达到520GWh。今年主要的投资项目包括通用汽车的合资工厂,美国密歇根与中国等生产基地的产能扩大和研发投资。

7月,松下电池表示将斥资40亿美元在美国堪萨斯州德索托建造一座电动汽车动力电池工厂,预计将生产4680圆柱电池,满足特斯拉及其他整车配套需求。

此外,三星SDI电池扩张产能支出2022年预计接近3万亿韩元(约合156亿人民币),同比增长近50%。为实现电池产能扩张,三星SDI对匈牙利Goed工厂进行扩建,并计划投资1.7万亿韩元(约合88.4亿人民币)在马来西亚建厂。此外,今年5月三星SDI也宣布与汽车厂商Stellantis合作,在美国印第安纳州建立第一家美国电池厂。

安全,安全,还是安全

在新能源产业火热发展的同时,随着锂电技术不断突破和产能急剧上升,人们对电池安全的关注也达到前所未有的高度。与此同时,车辆自燃、电池工厂爆炸的新闻时有发生,也让不少人对新能源产业的发展持怀疑态度。

为解决电池安全隐患,提升电池寿命、快充性能等指标,各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新,推出各类去模组化、集成化的电池结构创新技术,并在新能源汽车市场逐步予以应用。包括特斯拉4680电池、比亚迪刀片电池、宁德时代麒麟电池(CTP3.0)、国轩高科JTM集成技术、广汽弹匣电池、中航锂电one-stop电池、长城汽车大禹电池、零跑CTC方案、上汽魔方及蜂巢能源叠片电池工艺等,这些企业在电池结构上的创新,让当下动力电池的空间利用率、能量密度、续航里程、安全性等指标均得到大幅提高。

在电池成品的安全问题以外,大家也非常关注电池生产过程中的安全问题。不同形态的锂电池其生产工艺虽有一定差异,但整体上可将锂电池制造工序划分为前段工序(极片制造)、中段工序(电芯合成)、后段工序(化成封装)。由于锂电池的生产工艺流程较长,生产过程涉及50多道工序,其中多个工序的生产过程都伴有粉尘污染物的产生。扬起的粉尘/烟尘不但污染工作环境,还会影响电池安全性和稳定性,同时也会增加火灾、粉尘爆炸的风险。令人惋惜的是,近几年我国已发生过数起电池厂爆炸、火灾的悲剧。

锂电企业大规模扩产 如何为安全生产护航?

▲2021年的某电池厂爆炸事故

随着各动力电池企业新厂房陆续建成投产,进一步杜绝安全隐患、消除车间内可能存在的粉尘等杂质就成了重中之重。

全系列防爆系统 为安全生产保驾护航

如前文所说,锂电池生产工艺流程较长,涉及材料种类繁多, 不同工序产生的粉尘类型也多种多样,主要涉及的粉尘有钴酸锂、锰酸锂、石墨、镍酸铁锂、导电碳黑、铝箔、铝粉、铜箔、PP聚丙烯、PE聚丙烯以及焊接工艺产生的焊烟等。

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更棘手的是,由于每一种材料产生的粉尘特性不同(可燃性、爆炸性、颗粒大小、排放要求等),所需要的治理方案也不同,这让电池厂的安全防护措施变得更加困难。尤其是铝箔、铝粉等粉尘属于易燃易爆粉尘,如不得到妥善的处理,将会带来极大的安全隐患。

针对迫在眉睫的安全需求和复杂的防爆环境,单一的除尘系统显然无法满足电池厂用户的需求。在此背景下,威尔登环保设备(长沙)有限公司(以下简称“威尔登环保”)开发出全系列的防爆治理系统。据悉,该防爆系统通过了欧盟ATEX的防爆认证,适用于ST1级、MIE>10MJ和MIT>300℃的爆炸性粉尘。

这套防爆系统实际上包含多种解决方案,可根据客户实际工序进行针对性的设计,具体包括:无焰泄爆、隔爆阀、泄爆膜、防爆控制柜、防爆风机、防静电纳米覆膜高效滤筒、喷粉装置、氮气保护喷吹系统、防爆电磁脉冲阀、料位提醒装置等等。这一系列的防爆装置能够有效实现易燃易爆粉尘治理,杜绝因加工粉尘而出现爆炸的情况。  

锂电企业大规模扩产 如何为安全生产护航?

锂电企业大规模扩产 如何为安全生产护航?

▲防爆治理系统

整套系统中最为核心的滤筒除尘器采用竖插式设计,采用侧进风、上排风方式。根据滤筒除尘器内速度流场分析可看出,除尘设备内气流均匀,过滤风速小,可保证其良好的除尘效果,同时还配有沉降区,以延长滤筒的使用寿命。

在制造业朝着生产智能化、操作远程化的方向发展趋势下,除尘防爆系统也需要与时俱进。为此,威尔登环保基于云服务架设了新一代物联网平台。该平台结合全新的物联网设备,能让操作者凭借一台手机,实现对所有除尘设备的远程实时监控、远程快速排故障、项目及权限的管理与划分、相关数据查询与分析等操作。物联网技术的运用,让除尘防爆设备不再是一个个独立的个体,而是成为彼此关联、协同作战的整体,共同守卫工厂的安全。

笔者获悉,威尔登的除尘防爆系统已经在某动力电池头部厂家开始批量使用,针对该厂区各区域的需求提供了针对性的粉尘/烟尘治理解决方案,有效确保了该厂的除尘效果与生产安全,极大地规避了生产安全隐患的发生。

小结

随着各大电池厂产能加速扩张,安全生产的使命也将向更多新厂区扩散。电池生产工艺不断革新,除尘防爆技术也将与时俱进,并成为守护锂电工厂安全生产的中流砥柱。从目前的实际效果来看,威尔登环保为动力电池厂量身定制的防爆治理系统已开始发挥作用并获得客户认可。未来,更先进的除尘防爆技术也将陆续走进电池工厂,为动力电池安全生产保驾护航。


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