我国锂离子电池标准的制定和修订工作都非常活跃,从侧面也说明市场经济下,对锂电池安全性能的不断优化及提升。这对电池厂商来说也是严峻的挑战,测试、生产、检测水平都要与时俱进。所以对电池厂商来说,无论是实验还是商业化生产场所,除了合规达标以外都需要留足升级空间,以应对不断更新的行业标准。
根据现有文献和已投入使用的锂电池实验室设计标准(如GB/T 18287、IEC 60960、IEC
62133等可知,实验环境需符合锂电池常见测试标准。
锂电池研发实验室是一种特殊的实验室,本质上属于电池材料的研发实验室,围绕“电性能测试”“应用安全性能测试”“环境适应性能测试”三个方面展开科研。设施及装修材料要选择有优良的耐腐蚀性和防静电性能,例如实验室的地面、墙壁、顶棚、工作台面、接地设施等采用防静电材料,保证实验室操作人员和仪器设备的安全。同时,为了保证锂电池的测试实验的稳定性和安全性,在技术层面施工的时候需要满足每类锂电池测试的环境要求,例如温湿度、通排风、气路及管道、电磁辐射、净化控制等。
这里要指出的是,如药品研究一样,管线不同实验室的配置也有所差异。每个锂电池实验室研究的内容也有宽泛及深耕的区别,在设计上就非统一模板。我们在工程中只需依据甲方客户具体的实验需求和实验流程,按规范设置功能区保证每个实验正常使用。场地条件与预算足够的情况下,功能分区会更加细致,以确保测试环境精准(场地与资金不充足的也可以适当并区)。以下是我们某电池实验室的分区设置方案:
一、样品准备区
用于电池的拆解、组装、初始状态检测。
配备防静电工作台、手套箱(惰性气体环境)、精密电子秤等。
二、电性能测试区(核心区域)
主要进行充放电测试、内阻测试、倍率性能测试等。
该区域配备高精度电池测试系统(如Arbin、Maccor、新威等品牌设备)。
环境要求:恒温(25±2℃)、湿度控制(40%~60%RH)。
三、安全测试区(防爆设计)
用于过充、过放、短路、针刺、热失控等安全测试。
工程涉及:防爆墙、泄爆门窗、气体灭火系统(如七氟丙烷)。
该区域配备高速摄像机、热成像仪等监测设备。
四、环境模拟测试区
模拟高低温(-40℃~85℃)、湿热、振动等极端环境。
该区域配置高低温试验箱、振动台、盐雾试验机等。
五、数据分析与办公区
用于数据存储、分析及实验管理,该区域配置高性能计算机及数据服务器。
以下是电池研发实验室设计方案中的专业技术平台的方案,可以按需配置,拿不准的也可以联系CEIDI西递市场部021-62250299,我们可以帮忙引导梳理帮助技术落地。
空调系统方案
1. 空调配置
(1)干燥房与普通空调区域需独立设置空调系统,以满足差异化温湿度需求。
(2)露点温度差异显著的干燥房应配置独立空调机组。
(3)洁净干燥房与非洁净干燥房需采用分体式空调设计。
2.特殊区域处理
高粉尘研发区域应配置专用空调系统,并集成粉尘收集处理装置,防止交叉污染。
3.温湿度精准调控要求:
依据锂电池实验规范,各区域需实现精确环境控制。配备自适应调节控制系统,实现环境参数的实时监测与动态调节,确保实验条件的高度稳定性。
关键工艺区域(如化成、老化等)控制指标:
温度波动范围:±1℃
湿度波动范围:±5%RH
通风系统方案
1.全面通风:
对于原料仓、辅料仓等对温湿度无特殊要求的区域,配置机械式全面换气系统。该系统需维持空气持续流动,有效避免有害气体浓度升高和粉尘堆积。具体通风量需通过计算空间容积和预估污染物排放量来科学设定,以达到理想的空气置换效果。
2.事故通风:
电解液存放区和电池注液工位必须配置专用应急通风装置,系统换气能力需达到每小时12次以上。该装置需与泄漏监测系统实现智能联动,一旦探测到电解液泄漏情况,应急通风系统须立即自动激活,快速排除危险气体。
3.NMP废气处理系统:
NMP溶剂排放系统必须按照防爆标准进行设计,核心设备包括防爆风机和防爆电气组件。通风管路必须选用阻燃防爆材质。系统排风口的位置选择需谨慎,必须与潜在点火源和人员活动区保持足够的安全距离。
净化系统方案
常规电性能测试区域一般不需要洁净度控制,主要关注温湿度和防爆要求。如充放电测试、循环寿命测试等,部分实验区也可以考虑洁净控制。
电极制备实验室(尤其是研发型实验室):
✓ 浆料涂布工序测试区:建议ISO 8级环境
✓ 极片干燥间:建议控制颗粒物浓度
电池组装区(部分高端研发实验室):建议ISO 8级环境, 防止粉尘污染电极表面。
CEIDI西递在工程中的建议是研发型锂电池实验室根据研究内容决定净化部分,材料研发、工艺开发建议适当控制洁净空间。我们也推荐采用折中方案,比如洁净工作台做局部洁净设计,配合日常清洁管理来达到控制工程造价和环境达标的目的。
除湿系统方案
粉体处理、涂布实验、水分测试、电性能测试等区域的实验环境,除湿方案有几种包括新风预处理除湿、转轮除湿机组深度除湿、密闭式围合微正压控制等),可以按照具体实验室预算按需配置。
气体及工艺管道设计方案
1.锂离子电池实验所需的氦气和氩气供应应采用瓶装压缩气体,气体纯度要求不低于99.99%。供气管道建议选用316BA级或更高级别的不锈钢管材,并需设置专用气瓶间存放气瓶。
2.当氮气纯度要求不高于99.999%时,应采用经过内壁光亮退火处理(BA级)的不锈钢管道。
3.酸性废气排放系统的风管应选用具有耐腐蚀性能的不燃或难燃材料制作。
4.真空系统管道和纯水管道可选用U-PVC材质,压缩空气管道则可采用镀锌钢管或不锈钢管。
新能源锂电池实验室的建设是一项综合性、高技术要求的系统工程,其核心在于通过精密的环境控制(如温湿度调节、空气净化)和专业的技术系统设计(如气路、工艺管道、排风等),确保实验与生产环境的稳定性和可靠性,从而提升锂电池产品的性能与一致性。若您的企业有新能源实验室、锂电池中试线或量产工厂的建设需求,欢迎随时联系,我们将为您提供专业EPC工程总包解决方案,涵盖规划、设计、施工、调试及验收全流程服务。
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