新能源锂电池洁净厂房建设技术要求和设计布局

　　近年来，随着新能源电动汽车行业兴起，带动着动力电池生产企业的迅速发展，同时也带动着对锂电池洁净厂房建设需求。较多企业新涉足此行业，对洁净厂房建设停留在依葫芦画瓢的阶段，或怕出问题一味的提高建设要求，最终导致施工过程经常出现边建边拆边改的情况，造成投资的浪费。

　　一、洁净厂房结构

　　洁净厂房分自建厂房和租赁厂房，因锂电洁净厂房整体建筑面积大，比较难找到合适厂房租赁，大多数企业选择自建厂房。

　　混凝土框架结构土建施工周期长，投资预算高，使用周期长，适合做长远发展的大中型企业;洁净厂房不宜建多层，且均需充分考虑地基承重、楼面沉重、设备房大小、厂房消防等级等。设备房及辅助用房建议统一设置在某一侧或某个集中区域。

　　●荷载按照800KG/M2。

　　●层高按照6.6M~7.2M~8M

　　●柱网按照9M~12M

　　二、消防

由于锂材料的特殊化学性，又需满足消防验收要求，在节约投资的情况下也也需要充分考虑到危险的防范，此部分需特别注意。

一般厂房为丙类厂房，消防涵盖排烟、喷淋、报警、应急照明等。注液区、电解液存放区、高温房等危险性较高区域，需单独隔离防火分区，各类设备考虑防爆及耐腐蚀要求等。

　　注意一定要设计为丙类厂房，否则消防有可能验收不过。

　　●化成间、分容间、二次高温静置房设计消防卷盘，用于非消防人员在火灾初期有效扑救;卷盘长度25M。

　　●一次高温静置间：其实就是类似个老化房，环境45±3℃，各专业需要考虑相关的材料及设备选型

　　●消防设计重点参考如下规范

　　三、内装

　　隔墙布局需综合消防逃生、人流物流通道、生产设备的摆放等多方面因素。生产设备由于生产材料的不同(如三元锂、磷酸铁锂等)及设备自动化程度或厂家的不同，尺寸规格有较大出入。建设单位需在确定产品、生产设备后再结合考虑整体布局，有出入再做调整。由于存在高温和低湿度环境的特殊性，隔墙、天花、门窗的选择都需要注意。高温房一般为单独隔离分区，围护采用岩棉板材质，门体采用防火门。低湿度区域围护采用隔墙岩棉板，天花玻镁岩棉板，门体采用成型密闭门，玻璃采用双层真空玻璃窗。

    地面：3MM 环氧自流平+高耐磨聚氨酯罩面+哑光，配料车间(正负极搅拌间)、涂布机头、涂布机尾区、清洗间、电解液存放间地面采用厚度2mm的304不锈钢板材焊接，清洗墙面沿地面上翻1200mm;

　　车间墙面采用50型手工玻镁双面岩棉净化板，钢板厚度0.472mm;

　　辊压机重量35吨，设备基础采用双层双向钢筋结构。

　　四、空调

　　锂电洁净厂房一般厂区面积大，制冷总负荷大，需综合计算全区域的总冷负荷，确定制冷主机冷量及安装位置，考虑节能的需求，制冷主机尽量集中在冷冻站，并充分考虑后期扩建连通预留管路阀门，再通过冷冻水管分区输送冷源。

　　锂电池制造过程极为严苛，需要非常干燥的环境，通常要求环境空气露点温度达到-40℃以下。锂电池类的制造过程有着极为严苛的生产环境要求，因此在设计过程中任何一部分出现偏差都会给整个系统带来损失。

　　锂电洁净厂房与其它行业的最大不同是对湿度控制要求较高，除湿机组是保障环境露点的核心设备。除湿机组的选择，车间围护的密闭性，风管的密闭性，人员数量，车间的管控都需综合考虑。除湿机组尽量选择市场知名度较高的品牌，车间隔墙天花严格施工工艺，门窗采用定制成型密闭型，风管采用角铁法兰，注液等低湿度区域采用不锈钢风管。空调部分的控制建议采用PLC控制，为便于操作使用整合安装于各空调控制柜上。

　　有投资预算的企业还可以采用中央控制，集中监视。锂电池生产过程需要冷却水、压缩空气、氮气、真空、给排水、排气等。根据设备需求，统计整体用量，确定设备型号及安装位置，根据生产设备布局及需求量布置管道走向。需要注意的气管部分是由于厂区面积大，管路损耗大，需要考虑在远端增加储气罐及环管。真空设备及管路部分需要区分电解液区域及普通区域。空调风机、排风机采用变频风机，可根据实际所需风量调节电能消耗，节省电能。

五、工艺管道

锂电池生产过程需要冷却水、压缩空气、氮气、真空、给排水、排气等。根据设备需求，统计整体用量，确定设备型号及安装位置，根据生产设备布局及需求量布置管道走向。需要注意的气管部分是由于厂区面积大，管路损耗大，需要考虑在远端增加储气罐及环管。真空设备及管路部分需要区分电解液区域及普通区域。

　　局部会有很多亚克力微环境结构，以便节能降耗。

　　六、重点关注问题：

　　1、净化空调风管必须用法兰连接，1%相对湿度区域的送回风管采用不锈钢管，焊接连接,为满足风量泄漏量及密封要求，应按照高压系统施工。在相对湿度小于10%的区域的镀锌钢板厚度干管应采用风管厚度1.2mm。在法兰铆钉处及其他风管连接处打密封胶，保证风管的允许漏风量不大于1.64m3 /(h*m2 );

　　2、转轮除湿机组带热回收装置，可节省制热量;

　　3、空调风机、排风机采用变频风机，可根据实际所需风量调节电能消耗，节省电能;

　　4、空调系统风管、水管均严格保温，减少热量损失;

　　5、空调系统均设有温湿度自动控制系统(DDC)，精确控制温湿度，节省了冷热量;

　　6、空调新风量设计满足每人不小于40m‹/h的工业卫生标准,保证生产区人员工作环境要求;

　　7、风冷热泵机组采用环保冷媒R407C，减少环境污染;

　　8、冷热源由设置在屋顶上的一体式一体化双冷高效冷水机组提供,冷冻水为7/12°c，热水为45/40°c。其中两台为单冷机组,一台为热泵机组，冬季可制热;冷水机组还提供设备工艺冷冻水屋面设置一套板式换热器，与冷冻水进行交换得到20/35°c的冷却水为空压机降温，配两台水泵，一用一备。智能补水定压综合水处理装置放在屋面上，接至冷却水回水管，为冷却水系统定压补水。

　　七、电气

锂电洁净厂房生产设备及空调等辅助设备较多，用电功率大。电房布置及变压器大小选择需考虑整体用电负荷。供电分区、桥架走向、分级控制等为便于后期维护使用及用电安全需综合考虑。很多锂电池厂优先靠近电厂等，这样成本优势就很大。

　　电柜断路器及电缆建议使用市场知名度较高的品牌，电线电缆均采用阻燃型，穿线管采用镀锌线管。照明部分建议采用LED光源，车间部分照度控制在250Lux至300Lux左右照度，仓库及设备房100Lux左右照度，应急照明按消防规范及房间布局安装，并考虑其它检修照明及检修插座等。 灯具一定要避让我们的设备，很多设计灯具没有避让工艺设备。

　　八、设计布局

　　1、人员与物料布局：

　　锂电池厂内的污染源就是人员与物料，因此在洁净厂房装修与车间设计前必须做好相关布局。具体来说，关键在于人员出入门和通道隔离，核心区域只能单一访问，不能再通向其他区域。还要评估物料进出路线和容器，材料过程隔离，以免交叉污染。

　　2、确定清洁度等级：

　　锂电池厂的洁净度等级有千级、万级、十万级与百万级，洁净度等级越高，那么建造、维护和能源成本也越大，所以在车间设计时首先就要确定清洁度等级。此外，两个相连车间的洁净度等级不能超过两个数量级。

   3、做好消防设计：

  　锂电池厂与其他可燃物不同，由于电池本身特殊的物理化学构成，锂电池生产原料着火后会发生剧烈的化学反应，产生巨大热量，这对消防口至是很大的挑战，必须针对NMP和电解液这类具有火灾危险性的原材料贮存库、半成品存放间、成品存放间重点做消防系统设计。

　　4、确定空间压力差：

　　怎样防止外部污染源进入锂电池厂车间，必须把车间内的空气压力控制在合理范围才行。而经过临床实验得知，相连车间的压差在0.03-0.05为宜。注意，压差与能量成本成正比，且压差越高就越难控制。确定空间空气平衡锂电池厂各个车间内的空气必须处在平衡的状态，这里说的平衡主要指气流进入空间(供给、渗透)与气流离开空间(排气、过滤、回流)的相等。

　　5、确定机械系统布局：

　　诸多因素都会影响锂电池厂的机械系统布局，举例来说，如锂电池厂所处地域的气候条件，洁净厂房的建筑结构与空间大小，清洁度等级与能源成本，还有总的装修预算等。所以在锂电池厂洁净厂房装修前，设计师要根据这些变量来确定机械系统的布局。

      九、总结

　　由于电池生产环境要求的严苛，需充分考虑设计的完整和合理性、施工工艺的严格管控、节能、生产工艺及投资预算，兼顾平衡，确保锂电洁净厂房的顺利建设投产。规划一个适合新能源锂电池生产的洁净厂房需要考虑以上各个方面的因素，根据实际情况进行综合规划和设计。同时，为了提高生产效率、确保质量和降低成本，厂家还需要继续跟进技术发展和设备更新，始终保持行业领先地位。

　　锂电池洁净厂房规划应考虑以下因素：

　　1. 厂房建设：锂电池生产需要干净、通风、无尘、无静电等条件，因此厂房的设计应考虑这些因素，通常采用洁净厂房设计，并保证有良好的通风系统和地板导电。

　　2. 设备选型：选用高性能的生产设备，如自动化流水线或机器人生产线，提高生产效率和产品质量，减少人工的干预，降低生产成本。

　　3. 原材料储存：锂电池生产需要大量的原材料，包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等，因此需要设计合理的原材料储存系统，并根据实际情况采取安全措施。

　　4. 废水处理：生产过程中会产生大量的废水，需要进行合理的收集和处理，以保证环保要求，例如采用膜技术等废水回用技术，减少对环境的影响。

　　5. 物流管理：设立合理的物流管理系统，保证原材料、生产物流等的顺畅运输，同时也是库存管理的重要组成部分。

　　6. 人员培训：新能源锂电池生产是一项技术含量较高的工作，需要具备相关的技术和知识才能胜任工作，因此需要对生产人员进行相关的培训和管理，提高其专业素质和技能水平。

　　7. 安全保障：生产过程中需要进行各项安全保障措施，如防火、防爆、防静电等，以及严格的安全培训和管理，保障生产过程的安全性和生产工人的安全。