對(duì)應(yīng)鋰電池的生產(chǎn)，需要相當(dāng)重要的輔助設(shè)備，電芯的制造設(shè)備、工藝介固然重要，但是輔助設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源、運(yùn)行狀態(tài)，一定程度上決定了一個(gè)工廠的現(xiàn)代化、自動(dòng)化水平，且很大程度影響了電芯制造的品質(zhì)。鋰電輔助設(shè)備主要分為兩類，公共設(shè)備和物流設(shè)備。而公共設(shè)備我又分為動(dòng)力設(shè)備和環(huán)境控制設(shè)備。以下，我們來(lái)說(shuō)說(shuō)這些維持鋰電工廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備。
鋰電池車間動(dòng)力設(shè)備
動(dòng)力設(shè)備，我的理解為能夠?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，并且給主設(shè)備提供能量的設(shè)備，分為動(dòng)力發(fā)生設(shè)備（蒸汽鍋爐、汽油機(jī)、發(fā)電機(jī)等）、動(dòng)力輸送設(shè)備（變壓器、配電盤、整流器等）、動(dòng)力消耗設(shè)備（電動(dòng)機(jī)、電爐、電氣器械等）。以下，我們就單個(gè)設(shè)備功能做簡(jiǎn)要介紹。
鋰電池車間鍋爐
其實(shí)不只是電池廠，很多工廠都有這個(gè)設(shè)備，鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時(shí)進(jìn)行，水進(jìn)入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。
而我們電池企業(yè)，主要取其高溫蒸汽，經(jīng)過(guò)處理，常用到涂布機(jī)極片烘干上，老化房，除濕機(jī)上面。
空壓機(jī)
壓縮空氣可以用空壓機(jī)制作，空氣具有可壓縮性，經(jīng)空氣壓縮機(jī)做機(jī)械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動(dòng)力源。與其它能源比，它具有下列明顯的特點(diǎn)：清晰透明，輸送方便，沒(méi)有特殊的有害性能，沒(méi)有起火危險(xiǎn)，不怕超負(fù)荷，能在許多不利環(huán)境下工作，空氣在地面上到處都有，取之不盡。
而此處提壓縮空氣，是因?yàn)樗氖褂茫梢哉f(shuō)在現(xiàn)在自動(dòng)化車間，相當(dāng)?shù)膹V泛。幾乎貫穿了全線，特別是物流線，放行或者阻攔的設(shè)備，帶有氣缸控制，結(jié)合電磁閥，能夠高效的完成機(jī)械動(dòng)作，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。我們電池車間的物流線托盤提升機(jī)、機(jī)械手抓取電池、物料傳送都可以使用壓縮空氣實(shí)現(xiàn)控制。
真空泵
如果說(shuō)壓縮空氣是對(duì)空氣的壓縮，那么真空則是對(duì)空氣的抽取。此處我們使用的是真空泵，真空泵是指利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對(duì)被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。通俗來(lái)講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產(chǎn)生和維持真空的裝置。
很多時(shí)候，我們的工步都是在真空狀態(tài)下進(jìn)行的，特別是鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)車間，合漿需要抽真空，消除罐體空氣，避免氣泡產(chǎn)生，影響涂布效果：激光焊接完后，為了檢測(cè)電池的氣密性，也需要抽真空，通過(guò)保壓后檢測(cè)氣壓壓降，來(lái)判斷是否漏氣；高溫隧道爐，為了置換電池內(nèi)部的空氣，使電池烘烤效果更好，隧道爐內(nèi)會(huì)進(jìn)行抽真空，能更好的烘干極片中的水分；注液，注液的工步即是抽真空注液，能夠較好的保證注液質(zhì)量；負(fù)壓化成，鋰電池在化成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氣體，需要對(duì)電池進(jìn)行抽真空，減少析鋰的可能性。
制氮機(jī)
制氮機(jī)，是指以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮?dú)獾脑O(shè)備。我們通常需要的是氮?dú)猓獨(dú)馐且环N惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑。
在電池工廠，需要氮?dú)獾牡胤揭埠芏啵旧虾芏嘤谐檎婵盏牡胤剑加械獨(dú)獾男枨蟆?duì)于氮?dú)獾淖饔茫以谥皩懠す夂附訒r(shí)候也有說(shuō)過(guò)，在激光焊接時(shí)，主要起保護(hù)作用，一定程度上阻擋熱量外散、焊渣飛濺、中和部分離子；使用在真空高溫隧道爐、注液房、化成室里面的氮?dú)猓饕怯糜谄普婵铡⒓涌鞜醾鲗?dǎo)等功能，破真空應(yīng)該很好理解，電池在抽真空后，你看到的電池可能是癟的，內(nèi)部氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部，此時(shí)，為了避免對(duì)電池，對(duì)設(shè)備造成損害，充入氮?dú)饩S持氣壓，使內(nèi)外氣壓大體持平。
氦氣
氦氣用的比較少，但是因?yàn)檎婵諟y(cè)氣密性，近些年來(lái)，檢測(cè)的漏判、錯(cuò)判并不理想，所以現(xiàn)在有使用氦氣來(lái)檢測(cè)電池密封性能。能精確泄露值可以到1pa左右。不過(guò)使用量較少，故而多是外購(gòu)，不需專門的制造氦氣的設(shè)備。
總所周知，鋰電池生產(chǎn)對(duì)環(huán)境要求很嚴(yán)格，保持較低的水分含量、合適的溫度、較低的潔凈度等是一個(gè)車間應(yīng)有的基本要求。
環(huán)境控制設(shè)備
所謂環(huán)境控制設(shè)備，是指維持車間生產(chǎn)生產(chǎn)所需要的控制車間溫度、濕度、潔凈度等一系列設(shè)備的綜合。結(jié)合鋰電池工廠，主要有NMP回收系統(tǒng)、除濕機(jī)、除塵機(jī)、空調(diào)、水（純水、冷凍水、冷卻水），以下一一概述。
NMP回收系統(tǒng)
翻開工廠的工藝文件，在正極合漿工序，你會(huì)看到加入打膠所需的NMP,再加入PVDF打膠 ，加入正極主材和導(dǎo)電劑，充分?jǐn)嚢瑁缓蠛蠞{完成。在涂布工序，經(jīng)過(guò)烘箱，把NMP回收，經(jīng)過(guò)處理的氣體才可排到空氣中。
用過(guò)的，臟廢的N-甲基吡咯烷酮因其沸點(diǎn)比較高，所以不能采用直接回收方法，可以通過(guò)溶劑回收系統(tǒng)，經(jīng)真空減壓加熱，減壓至5KPa(A)，加熱至130℃-150℃可以將NMP回收，殘余的NMP聚合物及雜質(zhì)排出系統(tǒng)送電廠焚燒處理，保證了回收品質(zhì)和廢棄物的處理，提高回收安全系數(shù)。常見的有冷凍式和轉(zhuǎn)輪式回收系統(tǒng)。
冷凍回收式，利用冷卻水和冷凍水盤管使得NMP從空氣中冷凝出來(lái),然后通過(guò)收集提純達(dá)到回收目的.廢氣被濃縮到一定的濃度后，利用冷凍法就可以使NMP冷凝回收。
轉(zhuǎn)輪回收式，VOC轉(zhuǎn)輪采用日本西部技研分子篩轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪被分隔成3個(gè)區(qū)域，一個(gè)是處理區(qū)、一個(gè)是冷卻區(qū)、一個(gè)是脫附區(qū)，VOC轉(zhuǎn)輪在工作過(guò)程中緩慢的旋轉(zhuǎn)，含有有機(jī)溶劑需要處理的氣體從處理區(qū)流過(guò)后變成相對(duì)干凈的氣體，處理后的氣體中有機(jī)溶劑的含量最低可降至50ppm以下。另一部分含有機(jī)溶劑的空氣在再生風(fēng)機(jī)的作用下從冷卻區(qū)流過(guò)，然后被加熱到一定的溫度后，從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)域流過(guò)，由于轉(zhuǎn)輪再生區(qū)域被再生空氣加熱，吸附在再生區(qū)域的有機(jī)溶劑蒸發(fā)出來(lái)隨再生空氣帶走。轉(zhuǎn)輪工作時(shí)，再生空氣與處理空氣的比例在1/5(濃縮倍數(shù)5倍)，再生空氣中有機(jī)溶劑的濃度可以是處理前濃度的5倍。
冷凍式回收能耗相對(duì)較低,轉(zhuǎn)輪式能耗較高,但是比較環(huán)保,廢氣處理過(guò)后可直接排放到大氣中。
除濕機(jī)
一般可分為民用除濕機(jī)和工業(yè)除濕機(jī)兩大類，屬于空調(diào)家庭中的一個(gè)成員。通常，常規(guī)除濕機(jī)由壓縮機(jī)、熱交換器、風(fēng)扇、盛水器、機(jī)殼及控制器組成。
其工作原理是:由風(fēng)扇將潮濕空氣抽入機(jī)內(nèi)，通過(guò)熱交換器，此時(shí)空氣中的水分子冷凝成水珠，處理過(guò)后的干燥空氣排出機(jī)外，如此循環(huán)使室內(nèi)濕度保持在適宜的相對(duì)濕度。
鋰電池車間對(duì)濕度要求嚴(yán)格，濕度我們有一個(gè)相對(duì)濕度（RH）和露點(diǎn)（℃）來(lái)表示，在一定溫度下，兩者可以換算。在鋰電池車間，不要求濕度時(shí)，正常的40%-50%RH即可，但是注液房、高溫老化房，需控制在-60℃露點(diǎn)，嚴(yán)格控制水分。
除塵機(jī)
鋰電池生產(chǎn)中，會(huì)有極片裁切、粉料掉落，人員走動(dòng)，也會(huì)帶動(dòng)粉塵飄動(dòng)，而粉塵，特別是金屬粉塵、顆粒，落到電池極片中，會(huì)增加鋰電池短路的風(fēng)險(xiǎn)，也是鋰電池自放電加快的一個(gè)重要的原因。
除塵機(jī)，除了某些設(shè)備自帶集塵除塵功能外，比如激光切割機(jī)，會(huì)對(duì)切過(guò)后的粉塵進(jìn)行收集，并排放到室外，但大部門設(shè)備不帶除塵功能，需要其他幾種除塵設(shè)備。鋰電池廠常用的則是FFU除塵系統(tǒng)，潔凈度我們通常用等級(jí)來(lái)表示，比如常用的100000級(jí)，10000級(jí)，數(shù)字越小，潔凈度越高。
FFU英文全稱為(Fan Filter Unit)，中文為風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組。FFU設(shè)有初、高效兩級(jí)過(guò)濾網(wǎng)。風(fēng)機(jī)從FFU頂部將空氣吸入并經(jīng)初、高效過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾后的潔凈空氣在整個(gè)出風(fēng)面以0.45M/S±20%的風(fēng)速勻速送出，可多臺(tái)串聯(lián)，達(dá)到凈化空氣的效果。FFU工作時(shí)間長(zhǎng)，低噪聲、免維護(hù)、震動(dòng)小、可無(wú)級(jí)調(diào)速，風(fēng)速均勻，安裝方便等。
空調(diào)
車間空調(diào)最大特點(diǎn)在于省電環(huán)保，同時(shí)具備出色的降溫效果。車間空調(diào)主要分為水冷空調(diào)和水蒸發(fā)空調(diào)機(jī)(濕簾冷風(fēng)機(jī))，水冷空調(diào)的降溫原理是:水份蒸發(fā)時(shí)帶走周圍的熱量，從而使空氣的溫度降低。適用范圍主要是對(duì)要求濕度較高的場(chǎng)所(如紡織、種植等)，設(shè)計(jì)時(shí)可采用部分室內(nèi)安裝。
將車間溫度控制在人體適宜的范圍內(nèi)，可以讓員工的注意力更加集中，心情愉悅。使得產(chǎn)品在生產(chǎn)效率還是質(zhì)量方面都有很好的提升。適宜的溫度環(huán)境，設(shè)備產(chǎn)生的熱量被及時(shí)的吸收或排出，讓設(shè)備一直維持在穩(wěn)定地溫度環(huán)境下，可以增加生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，無(wú)形中為企業(yè)節(jié)省下一筆維修和更新的費(fèi)用。
鋰電池工廠，除高溫老化房等特殊區(qū)域，溫度一般控制在23±2℃。
水系統(tǒng)
雖然鋰電池懼水，但是生產(chǎn)卻離不開水，常用的地方有負(fù)極涂布時(shí)需去離子水用于合漿，為維持溫度穩(wěn)定，需要冷卻水循環(huán)。
冷卻水和冷凍水，不只是溫度上的差異，在功能上也有所差異。冷卻水，是指用于循環(huán)，達(dá)到帶走熱量，降溫的目的，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量過(guò)大會(huì)損壞設(shè)備，故而需冷卻水循環(huán)，帶走熱量，維護(hù)設(shè)備。冷凍水則是具有降溫的功能，常常在空調(diào)機(jī)組末端，用于降低溫度所用。
鋰電池工廠通常需要使用純水制備機(jī)組和冷水機(jī)組。純水制備機(jī)組，用于制備去離子水，電導(dǎo)率達(dá)到我們的要求后，才可用于鋰電池負(fù)極漿料混合、鋰電池清洗等工序。冷水機(jī)組多是用于空調(diào)等系統(tǒng)，達(dá)到降溫、去熱的效果。
物流設(shè)備
物流設(shè)備，我在這里主要分為轉(zhuǎn)運(yùn)工具、托盤、物流線。
轉(zhuǎn)運(yùn)工具
轉(zhuǎn)運(yùn)工具，在鋰電池車間主要是負(fù)責(zé)原材料運(yùn)送、極片運(yùn)送工作，常用的轉(zhuǎn)運(yùn)工具有電動(dòng)的和液壓的叉車、升降車、緩存架、平板推車、AGV小車。在自動(dòng)化程度不是很高的工廠，或者中間運(yùn)輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的時(shí)候，我們可以使用這些設(shè)備來(lái)運(yùn)輸。如從合漿到涂布一般是管道運(yùn)送，如果管道出了故障，需由叉車運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)漿料桶到涂布區(qū)域，不耽誤正常生產(chǎn)。
托盤
之所以單獨(dú)提出來(lái)托盤，是因?yàn)橥斜P在電池廠中擔(dān)負(fù)了所有半成品電芯和成品電芯的轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存功能。一個(gè)合適的托盤，可以對(duì)電芯起到很好的承載和保護(hù)作用。我曾經(jīng)見過(guò)滿載電芯的托盤從3米高的架子上跌落，托盤完好無(wú)損，電池也沒(méi)有泄露出來(lái)，倒是地面破損了些，也曾見識(shí)過(guò)托盤被提升機(jī)夾住，變形扭曲，擠壓半小時(shí)后，還能繼續(xù)使用。
在鋰電池車間需要最多的是在組裝線和化成分容區(qū)域。組裝線是小的托盤，一般運(yùn)送的是一到兩個(gè)卷芯，不直接運(yùn)送電池，但是需注意對(duì)卷芯表面的保護(hù)以及托盤的清潔，卷芯在沒(méi)有殼體保護(hù)下是非常脆弱的。化成分容區(qū)域托盤則是運(yùn)送電芯，為了節(jié)約空間，加大效率，現(xiàn)在化成分容采用分層柜點(diǎn)式，一個(gè)柜子可同時(shí)對(duì)數(shù)十只電池同時(shí)進(jìn)行充放電，靠人工搬運(yùn)到高高的柜子上去并不現(xiàn)實(shí)。
物流線
物流線，則是利用物流設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)的總和，托盤的運(yùn)輸，傳送，都需要有一個(gè)路徑，就像有秩序的在高速上開車一樣，現(xiàn)在物流線的應(yīng)用，極大地提高了工廠的效率，也是無(wú)人工廠的得力助手。
鋰電池車間的物流線，主要集中在了組裝線后，從卷芯卷繞后，通過(guò)小的專用托盤運(yùn)過(guò)去進(jìn)行熱壓、貼膠、預(yù)焊、入殼、蓋板焊接等工序。組裝完成后，再通過(guò)物流線運(yùn)送到化成、分容，剛才也有講過(guò)，化成分容有可能是很高的立體柜子，此時(shí)就需要堆垛機(jī)把一盤盤滿載的電池運(yùn)送到各層柜點(diǎn)上去，結(jié)束后再運(yùn)出來(lái)，通過(guò)物流線，運(yùn)送到立體的庫(kù)位存儲(chǔ)，極大地提高了工廠的效率，減少了成本。
