940+GWh!根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示,2023年我國(guó)鋰電池總產(chǎn)量已超過940GWh,同比增長(zhǎng)25%,行業(yè)總產(chǎn)值超過1.4萬億元;出口貿(mào)易也持續(xù)增長(zhǎng),2023年1-12月全國(guó)鋰電池出口總額達(dá)到4574億元,同比增長(zhǎng)超過33%。預(yù)計(jì),2024年中國(guó)鋰電池市場(chǎng)出貨量將超1100GWh,正式進(jìn)入TWh時(shí)代。

早在1969年,戈?duì)柟揪蜌v史性地開創(chuàng)了ePTFE(膨體聚四氟乙烯)材料,那個(gè)時(shí)候戈?duì)栠€不會(huì)想到,未來自己會(huì)和全球范圍內(nèi)如火如荼開展的新能源事業(yè)包括鋰電池的生產(chǎn)制造發(fā)生如此緊密的連接。

跑漏粉、除塵濾袋使用壽命短、燒袋,磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)如何破局?

磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)過程中除塵器的應(yīng)用工藝點(diǎn)

圖1. 磷酸鐵鋰生產(chǎn)過程中除塵器的應(yīng)用工藝點(diǎn)

在磷酸鐵鋰電池制造過程中,磷酸鐵鋰原材料扮演著至關(guān)重要的角色。作為鋰電池正極材料,它在電池成本結(jié)構(gòu)中占比顯著,可謂“寸料寸金”。一年前,一家在業(yè)內(nèi)頗具聲譽(yù)的磷酸鐵鋰生產(chǎn)商(以下簡(jiǎn)稱“客戶”)聯(lián)系到戈?duì)?,尋求解決噴霧干燥過程中除塵濾袋起火燒袋的難題。

戈?duì)柟緦<覝柚赋觯瑖婌F干燥環(huán)節(jié)是磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而干燥除塵器不僅是一個(gè)EHS(環(huán)境、健康與安全)環(huán)保設(shè)備,更是重要的生產(chǎn)設(shè)備,負(fù)責(zé)收集昂貴的粉體物料(即電池原材料)。通常,鋰電行業(yè)的除塵系統(tǒng)具備三大重要作用,其一,保障鋰電材料生產(chǎn)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),保持潔凈車間;其二,助力收集昂貴的磷酸鐵鋰原材料細(xì)粉,減少物料損耗;其三,保護(hù)后端設(shè)備防止頻繁停機(jī)成本增加。

據(jù)悉,該客戶最初使用普通薄膜濾袋作為除塵器,但在霧化送料生產(chǎn)時(shí)遇到嚴(yán)重的跑粉、漏粉問題,還會(huì)出現(xiàn)破袋燒袋的情況,導(dǎo)致每1~3個(gè)月就需要更換除塵濾袋。客戶經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研曾認(rèn)為是濾袋耐溫性不足,因而更換為能耐高溫(206℃)的芳綸覆PTFE薄膜濾袋,并先后嘗試了PPS、純PTFE等中高溫濾袋,但燒袋和使用壽命短的問題仍未解決。

“當(dāng)時(shí)客戶困惑于為何噴霧干燥除塵器內(nèi)部的煙氣溫度只有80℃~90℃,最高也不會(huì)超過110℃,仍會(huì)頻繁燒袋,”湯凌介紹道。最終,客戶找到除塵布袋行業(yè)的開創(chuàng)者戈?duì)柟緛韺で?a href="/filter-bags-for-lepm-industry">防漏粉、防燒袋的解決方案。

薄膜性能奠定除塵效果,GORE?低排低阻濾膜贏得客戶贊譽(yù)

戈?duì)柤夹g(shù)團(tuán)隊(duì)的迅速響應(yīng)和介入,為客戶帶來了新的希望,針對(duì)這一難題,團(tuán)隊(duì)對(duì)噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)行了深入的技術(shù)分析和評(píng)估,發(fā)現(xiàn)這個(gè)工段使用壓縮空氣進(jìn)行噴吹,密閉空間中充足的氧源疊加可燃物發(fā)熱,本身就存在起火爆炸的隱患。

此外,鋰電材料的顆粒存在特殊性,特別細(xì)且顆粒極硬,極易導(dǎo)致濾袋清灰效果不佳,粉塵堆積過多,不僅會(huì)增加除塵系統(tǒng)的運(yùn)行成本和能耗,還可能導(dǎo)致濾袋損壞,濾袋漏粉嚴(yán)重甚至污染車間的情況。

戈?duì)柤夹g(shù)團(tuán)隊(duì)在顯微鏡下觀察之前的濾膜表面及濾袋截面發(fā)現(xiàn)已有鋰電材料粉塵進(jìn)入情況

圖2. 戈?duì)柤夹g(shù)團(tuán)隊(duì)在顯微鏡下觀察之前的濾膜表面及濾袋截面發(fā)現(xiàn)已有鋰電材料粉塵進(jìn)入情況

戈?duì)柕团诺妥韪材V袋(圖中左側(cè)所示)切實(shí)解決磷酸鐵鋰噴霧干燥過程中的各類問題

圖3. 戈?duì)柕团诺妥韪材V袋(圖中左側(cè)所示)切實(shí)解決磷酸鐵鋰噴霧干燥過程中的各類問題

通過顯微鏡觀察,戈?duì)枅F(tuán)隊(duì)也確認(rèn)了該濾袋表面薄膜破損嚴(yán)重,粉塵穿透薄膜進(jìn)入濾料內(nèi)部造成粉塵堆積。更結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)濾袋運(yùn)行壓差逐步升高,而為降低壓差不得不加大噴吹壓力和頻率,反而增加了起火燒袋的風(fēng)險(xiǎn)。

可以說,作為袋式除塵系統(tǒng)的核心,濾袋薄膜的性能直接關(guān)系到整個(gè)除塵過程的效果。針對(duì)上述跑粉漏粉、破袋燒袋的問題,團(tuán)隊(duì)推薦了適合該工段的戈?duì)?sup>?(GORE?)低排低阻覆膜濾袋方案,并結(jié)合戈?duì)栐诠I(yè)過濾領(lǐng)域50多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),對(duì)鋰電材料生產(chǎn)線整個(gè)除塵系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行了專業(yè)調(diào)試,一舉解決了起火燒袋的行業(yè)普遍難題,更在隨后近一年的運(yùn)行過程中,獲得了客戶的高度贊譽(yù)。

事實(shí)上,戈?duì)栆苍砸慌_(tái)磷酸鐵鋰噴霧干燥的除塵設(shè)備按照常規(guī)風(fēng)量做過測(cè)算,當(dāng)排放為20mg/Nm3時(shí),單臺(tái)噴霧干燥設(shè)備配套的除塵器后端煙囪出口一年磷酸鐵鋰物料排放量高達(dá)12噸;當(dāng)排放降低至10mg/Nm3時(shí),每年物料排放量為6噸;若能將排放控制在5mg/Nm3,則從煙囪處跑掉的物料僅有3噸,控制漏粉情況所帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益顯而易見。

借戈?duì)枴澳ちΑ?,鋰電材料制造加速全鏈低碳化和出海布? loading=

三大核心指標(biāo),三大“膜力”考驗(yàn)

不同濾膜清灰效果對(duì)比圖

圖4. 不同濾膜清灰效果對(duì)比圖

美國(guó)環(huán)保局就曾對(duì)市面上13家公司19種不同的濾袋進(jìn)行了全方位的實(shí)驗(yàn)室分析,得出過濾效率、運(yùn)行壓降以及清灰能力是除塵系統(tǒng)的三大核心指標(biāo)。而且這3個(gè)因素相互支撐,共同決定了濾袋的整體性能:最佳的過濾效率確保穩(wěn)定的低排放;最低的運(yùn)行壓降意味著更大的通風(fēng)量更低的風(fēng)機(jī)電耗;而最少的清灰次數(shù)則直接關(guān)聯(lián)到濾袋的使用壽命和反吹能耗。

正是基于這樣的理念,戈?duì)柕团诺妥韪材V袋使用了戈?duì)栕铐敿?jí)的第五代覆膜技術(shù),將超細(xì)薄膜附著在高質(zhì)量氈料上,還結(jié)合了戈?duì)柂?dú)有的耐久設(shè)計(jì)和精密制造工藝。這樣的覆膜技術(shù)經(jīng)驗(yàn)組合使得濾膜在提升使用壽命的基礎(chǔ)上,顯著提高了對(duì)超細(xì)粉料的收集能力,尤其是亞微米產(chǎn)品顆粒,幫助磷酸鐵鋰生產(chǎn)廠商真正避免安全、環(huán)保隱患的同時(shí),做到了不浪費(fèi)每1毫克細(xì)粉物料的近0排放,客戶可借此“膜力”極大提升經(jīng)濟(jì)效益。

戈?duì)柛材ぜ夹g(shù)的發(fā)展歷程

圖5. 戈?duì)柛材ぜ夹g(shù)的發(fā)展歷程

環(huán)保,鋰電企業(yè)出海布局中最難一環(huán)!

目前,鋰電是中國(guó)在全球擁有全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)的行業(yè)之一,經(jīng)過前些年的全面快速發(fā)展,正步入向海外市場(chǎng)擴(kuò)張的新局面。在國(guó)內(nèi),隨著環(huán)保意識(shí)的提升,國(guó)家對(duì)鋰電行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高,與此同時(shí),產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)普遍面臨降低成本的迫切需求,這使得他們承受著鋰電池環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙重壓力。

而放眼海外,尤其是歐美等地區(qū),鋰電行業(yè)將面臨更為嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)。戈?duì)柤夹g(shù)專家指出,鋰電企業(yè)在“走出去”的過程中,最難的就是滿足這些地區(qū)的環(huán)保要求。以歐洲為例,2023年8月17日生效的歐盟《新電池法案》不僅提升了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),更是強(qiáng)化了碳足跡的要求——這意味著在鋰電池全生命周期生態(tài)鏈中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要實(shí)現(xiàn)碳減排,并將這一成果最終反映到電池護(hù)照上。

未來,鋰電上游材料生產(chǎn)企業(yè)協(xié)同出海已成大趨勢(shì)?!斑@也就意味著他們必須對(duì)各地的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)透徹了解,不僅是當(dāng)下環(huán)保的政策法規(guī),更要預(yù)見到未來3~5年的排放要求變化?!睖杞榻B道,“而戈?duì)柟緫{借在工業(yè)過濾、節(jié)能減排領(lǐng)域的全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),勢(shì)必可以為客戶全力賦能和助力!”

僅用于工業(yè)用途

不可用于食品、藥品、化妝品或醫(yī)療設(shè)備等的制造、加工或包裝作業(yè)