高效賦能，與“鋰”同行

文/本刊記者 張圣潔

英格索蘭空壓機、離心機、真空泵在鋰電行業(yè)應用案例——近日，2023 中國儲能及鋰電技術大會暨展覽會（以下簡稱“中國儲能及鋰電展”）在上海虹橋國家會展中心召開，在此次展會上英格索蘭展覽了多種鋰電行業(yè)應用產品和解決方案。

鋰電池全稱鋰離子電池，是一種二次化學電池，正負極由兩種不同的物質構成，正極材料通常是由鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等組成，其中三元材料電池和磷酸鐵鋰電池是目前最主流的應用，負極材料當前以石墨材料為主導，正在向硅基負極材料升級。作為綠色新能源產品，鋰電池目前被廣泛應用于消費電子、新能源汽車和儲能等領域。鋰電池生產制造工藝比較復雜，主要包含極片制作的攪拌涂布階段、電芯合成的卷繞注液階段以及化成分容的包裝檢測階段。

持續(xù)提供無油可靠的壓縮空氣

鋰電池生產過程中包含極片制作、電芯合成以及化成分容階段都需用氣，可以說空壓機在鋰電池全產業(yè)鏈應用十分廣泛，可以為鋰電池的物料混合攪拌、搬運、極片焊接保護以及注液抽真空等生產環(huán)節(jié)提供優(yōu)質的壓縮空氣。

英格索蘭無油空壓機資深產品專家孫萌在本屆中國儲能及鋰電展上介紹，因為鋰金屬對水氣及氧氣具有很高的氧化性，因而對于生產鋰離子高分子電池的基本條件、設備要求非常嚴格，不管試驗或組裝，都需要在水、氧值濃度極低的環(huán)境下進行。這個時候就需要制造真空或惰性氣體保護的條件，比如在極片焊接時，主要起保護作用，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、化成室里面的氮氣，主要是用于實現破真空、加快熱傳導等功能，破真空應該很好理解，電池在抽真空后，你看到的電池可能是癟的，內部氣壓遠遠小于外部，此時，為了避免對電池和設備造成損害，充入氮氣維持氣壓，使內外氣壓大體持平。

英格索蘭空壓機可以為制氮機提供高品質的壓縮空氣，另外也可應用于儀表用氣、物料混合、攪拌以及切片等環(huán)節(jié)。

鋰電行業(yè)對壓縮空氣品質要求很高，壓力要求在0.4～0.7 MPa、壓力露點：≤-40～-60 ℃、含塵量：≤0.01 μm、含油 量：＜0.01 ppm（1ppm=0.0001%，下同）。如果壓縮空氣系統(tǒng)中出現了固體顆粒、冷凝液、油和油蒸汽，品質一旦不達標就很有可能會導致鋰電池生產過程中被污染，導致報廢。而英格索蘭無油空壓機不僅能夠提供優(yōu)質的空氣，還能保護敏感的用氣設備，進而確保鋰電池生產的安全性、能效性等。

孫萌專家表示：“英格索蘭E系列無油空壓機（見圖1）擁有更優(yōu)的能源效率、更大的氣量輸出；通過懸掛式冷卻系統(tǒng)、超級涂層?機械結合涂層使可靠性大幅度提升；通過集成手柄、長壽命消耗件、單點電源連接以及出廠預裝超悅冷卻劑降低了安裝和維護成本；還有高、低環(huán)境溫度以及戶外環(huán)境選項。英格索蘭不僅可向設施提供壓縮空氣，還可通過系統(tǒng)方法優(yōu)化總體擁有成本（TCO），采用更先進的空氣壓縮技術，從設計到設備更新，提供整個周期的可靠性。”

圖1 英格索蘭E250 無油空壓機

專業(yè)高效的離心技術

低碳時代，能效先行。鋰電池的生產過程中需要大量的壓縮空氣，用于燒結、氣流磨和儀表動力等工藝流程；同時，復雜緊湊的生產過程又對壓縮空氣的持續(xù)穩(wěn)定供應提出了極高的要求。因此，高效性和可靠性就成為空氣壓縮機最關鍵的指標。

“英格索蘭離心式空氣壓縮機能確保提供的壓縮空氣品質達到工藝要求，新一代的NX5000 離心機（見圖2）通過進氣閥、葉輪、蝸殼和擴壓器等全新的高效組件實現機組的高效運行，降低機械損失，在廣泛的需求場景中為客戶實現節(jié)能減排；通過領先的控制系統(tǒng)實現精密的調節(jié)功能，無需在壓縮空氣需求低的時候卸載或停機。此外，通過創(chuàng)新高效的冷卻、潤滑以及傳動系統(tǒng)，可以減少計劃外的維護檢修，為鋰電池的生產實現卓越的供氣保障。”英格索蘭離心機產品顧問蘇蘇介紹說。

圖2 英格索蘭NX5000 離心機機頭

磷酸鐵鋰因其容量大、成本低、安全性高等優(yōu)勢，被廣泛應用于鋰電池正極制作。磷酸鐵鋰的燒結過程中需要大量的氮氣供應。作為氮氣的關鍵生產設備之一，英格索蘭離心壓縮機可以為制氮工藝提供穩(wěn)定的原料壓縮空氣。英格索蘭離心機團隊中區(qū)高級銷售經理陳晉說：“英格索蘭離心機已經應用于很多磷酸鐵鋰項目中，比如某年產50 000 t 磷酸鐵鋰項目，需要在氮氣保護的輥道窯內進行燒結，客戶選用了2臺8 300 Nm3/h的英格索蘭NX5000離心式空氣壓縮機組，應用于10 000 Nm3/h 的深冷制氮項目。”

提供全系列真空泵產品

在鋰電池的制造過程中，真空技術在勻漿、電極真空干燥、碟片、包裝、注液以及泄漏檢測等工藝流程中發(fā)揮重要作用，可以說真空系統(tǒng)影響著鋰電池的制造品質。真空泵是真空系統(tǒng)的主要設備，針對鋰電池制造生產所需具體要求選擇合適的真空泵產品，將有助于提高鋰電生產效率。英格索蘭可以為鋰電制造工藝提供全系列真空泵產品，比如液環(huán)式真空泵、螺桿式干泵、爪式干泵、油旋片真空泵、油螺桿式真空泵以及羅茨真空泵等，為高質量電池提供合適的工藝處理條件。

英格索蘭真空解決方案業(yè)務經理劉星表示：“英格索蘭能夠為鋰電池制造工藝提供整體真空解決方案，除了全系列真空產品還能提供系統(tǒng)化解決方案、交鑰匙工程、全生命周期售后服務保障以及全球化的應用和技術支持。”英格索蘭VS680P 真空泵（見圖3）擁有簡潔的外觀、智能化的控制系統(tǒng)、卓越的性能，可靠、高效、環(huán)境友好，即插即用，確保鋰電生產制造能夠穩(wěn)定持續(xù)可靠運行。

圖3 英格索蘭VS680P 真空泵

英格索蘭SVT 油螺桿系列真空泵（見圖4）可以防止氣體進入漿體，使?jié){體更勻質，更有黏性以及純度，保證了勻漿過程一直處于真空環(huán)境，提高漿體品質以提高電池的性能。而且疊片工藝對極片的位置精確性要求非常高，錯位會影響電池質量，英格索蘭SVT 油螺桿系列真空泵能夠提供大流量的中央真空系統(tǒng)，使疊片、包裝車間持續(xù)保持潔凈。“英格索蘭SVT 油螺桿系列真空泵擁有超大抽速，采用4:6 齒數比，同等條件下更大的吸氣面積利用率；對主機鍵槽處加裝氣封，提高了22%的能效；獨立增配冷卻螺桿油泵能夠更好地為轉子和軸承提供潤滑冷卻，并拓展粗真空段的應用；經過分離器芯之后遺留的油含量低于2 ppm。”英格索蘭真空銷售工程師趙蔚雯介紹道。

圖4 英格索蘭SVT 油螺桿系列真空泵

結語

英格索蘭能夠為鋰電生產工藝提供系統(tǒng)的空壓、離心、真空產品及解決方案，可以根據所需工序要求、設備參數、雜質影響以及設備布局等因素，選擇合適的具體產品。英格索蘭一直積極踐行“雙碳”目標，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，積極研發(fā)創(chuàng)新技術，助力新能源行業(yè)轉型升級和可持續(xù)發(fā)展。