940+GWh!根據工信部數據顯示,2023年我國鋰電池總產量已超過940GWh,同比增長25%,行業總產值超過1.4萬億元;出口貿易也持續增長,2023年1-12月全國鋰電池出口總額達到4574億元,同比增長超過33%。預計,2024年中國鋰電池市場出貨量將超1100GWh,正式進入TWh時代。

早在1969年,戈爾公司就曆史性地開創了ePTFE(膨體聚四氟乙烯)材料,那個時候戈爾還不會想到,未來自己會和全球範圍內如火如荼開展的新能源事業包括鋰電池的生產製造發生如此緊密的連接。

跑漏粉、除塵濾袋使用壽命短、燒袋,磷酸鐵鋰材料生產如何破局?

磷酸鐵鋰材料生產過程中除塵器的應用工藝點

圖1. 磷酸鐵鋰生產過程中除塵器的應用工藝點

在磷酸鐵鋰電池製造過程中,磷酸鐵鋰原材料扮演著至關重要的角色。作為鋰電池正極材料,它在電池成本結構中占比顯著,可謂“寸料寸金”。一年前,一家在業內頗具聲譽的磷酸鐵鋰生產商(以下簡稱“客戶”)聯係到戈爾,尋求解決噴霧幹燥過程中除塵濾袋起火燒袋的難題。

戈爾公司專家湯淩指出,噴霧幹燥環節是磷酸鐵鋰材料生產的關鍵環節,而幹燥除塵器不僅是一個EHS(環境、健康與安全)環保設備,更是重要的生產設備,負責收集昂貴的粉體物料(即電池原材料)。通常,鋰電行業的除塵係統具備三大重要作用,其一,保障鋰電材料生產環保標準,保持潔淨車間;其二,助力收集昂貴的磷酸鐵鋰原材料細粉,減少物料損耗;其三,保護後端設備防止頻繁停機成本增加。

據悉,該客戶最初使用普通薄膜濾袋作為除塵器,但在霧化送料生產時遇到嚴重的跑粉、漏粉問題,還會出現破袋燒袋的情況,導致每1~3個月就需要更換除塵濾袋。客戶經現場調研曾認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,並先後嚐試了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。

“當時客戶困惑於為何噴霧幹燥除塵器內部的煙氣溫度隻有80℃~90℃,最高也不會超過110℃,仍會頻繁燒袋,”湯淩介紹道。最終,客戶找到除塵布袋行業的開創者戈爾公司來尋求防漏粉、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讚譽

戈(ge)爾(er)技(ji)術(shu)團(tuan)隊(dui)的(de)迅(xun)速(su)響(xiang)應(ying)和(he)介(jie)入(ru),為(wei)客(ke)戶(hu)帶(dai)來(lai)了(le)新(xin)的(de)希(xi)望(wang),針(zhen)對(dui)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti),團(tuan)隊(dui)對(dui)噴(pen)霧(wu)幹(gan)燥(zao)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)的(de)技(ji)術(shu)分(fen)析(xi)和(he)評(ping)估(gu),發(fa)現(xian)這(zhe)個(ge)工(gong)段(duan)使(shi)用(yong)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)進(jin)行(xing)噴(pen)吹(chui),密(mi)閉(bi)空(kong)間(jian)中(zhong)充(chong)足(zu)的(de)氧(yang)源(yuan)疊(die)加(jia)可(ke)燃(ran)物(wu)發(fa)熱(re),本(ben)身(shen)就(jiu)存(cun)在(zai)起(qi)火(huo)爆(bao)炸(zha)的(de)隱(yin)患(huan)。

此(ci)外(wai),鋰(li)電(dian)材(cai)料(liao)的(de)顆(ke)粒(li)存(cun)在(zai)特(te)殊(shu)性(xing),特(te)別(bie)細(xi)且(qie)顆(ke)粒(li)極(ji)硬(ying),極(ji)易(yi)導(dao)致(zhi)濾(lv)袋(dai)清(qing)灰(hui)效(xiao)果(guo)不(bu)佳(jia),粉(fen)塵(chen)堆(dui)積(ji)過(guo)多(duo),不(bu)僅(jin)會(hui)增(zeng)加(jia)除(chu)塵(chen)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)和(he)能(neng)耗(hao),還(hai)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)濾(lv)袋(dai)損(sun)壞(huai),濾(lv)袋(dai)漏(lou)粉(fen)嚴(yan)重(zhong)甚(shen)至(zhi)汙(wu)染(ran)車(che)間(jian)的(de)情(qing)況(kuang)。

戈爾技術團隊在顯微鏡下觀察之前的濾膜表麵及濾袋截麵發現已有鋰電材料粉塵進入情況

圖2. 戈爾技術團隊在顯微鏡下觀察之前的濾膜表麵及濾袋截麵發現已有鋰電材料粉塵進入情況

戈爾低排低阻覆膜濾袋(圖中左側所示)切實解決磷酸鐵鋰噴霧幹燥過程中的各類問題

圖3. 戈爾低排低阻覆膜濾袋(圖中左側所示)切實解決磷酸鐵鋰噴霧幹燥過程中的各類問題

通(tong)過(guo)顯(xian)微(wei)鏡(jing)觀(guan)察(cha),戈(ge)爾(er)團(tuan)隊(dui)也(ye)確(que)認(ren)了(le)該(gai)濾(lv)袋(dai)表(biao)麵(mian)薄(bo)膜(mo)破(po)損(sun)嚴(yan)重(zhong),粉(fen)塵(chen)穿(chuan)透(tou)薄(bo)膜(mo)進(jin)入(ru)濾(lv)料(liao)內(nei)部(bu)造(zao)成(cheng)粉(fen)塵(chen)堆(dui)積(ji)。更(geng)結(jie)合(he)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)發(fa)現(xian)濾(lv)袋(dai)運(yun)行(xing)壓(ya)差(cha)逐(zhu)步(bu)升(sheng)高(gao),而(er)為(wei)降(jiang)低(di)壓(ya)差(cha)不(bu)得(de)不(bu)加(jia)大(da)噴(pen)吹(chui)壓(ya)力(li)和(he)頻(pin)率(lv),反(fan)而(er)增(zeng)加(jia)了(le)起(qi)火(huo)燒(shao)袋(dai)的(de)風(feng)險(xian)。

可以說,作為袋式除塵係統的核心,濾袋薄膜的性能直接關係到整個除塵過程的效果。針對上述跑粉漏粉、破袋燒袋的問題,團隊推薦了適合該工段的戈爾®(GORE®)低排低阻覆膜濾袋方案,並結合戈爾在工業過濾領域50多(duo)年(nian)的(de)現(xian)場(chang)應(ying)用(yong)經(jing)驗(yan),對(dui)鋰(li)電(dian)材(cai)料(liao)生(sheng)產(chan)線(xian)整(zheng)個(ge)除(chu)塵(chen)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)維(wei)護(hu)進(jin)行(xing)了(le)專(zhuan)業(ye)調(tiao)試(shi),一(yi)舉(ju)解(jie)決(jue)了(le)起(qi)火(huo)燒(shao)袋(dai)的(de)行(xing)業(ye)普(pu)遍(bian)難(nan)題(ti),更(geng)在(zai)隨(sui)後(hou)近(jin)一(yi)年(nian)的(de)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong),獲(huo)得(de)了(le)客(ke)戶(hu)的(de)高(gao)度(du)讚(zan)譽(yu)。

事實上,戈爾也曾以一台磷酸鐵鋰噴霧幹燥的除塵設備按照常規風量做過測算,當排放為20mg/Nm3時,單台噴霧幹燥設備配套的除塵器後端煙囪出口一年磷酸鐵鋰物料排放量高達12噸;當排放降低至10mg/Nm3時,每年物料排放量為6噸;若能將排放控製在5mg/Nm3,則從煙囪處跑掉的物料僅有3噸,控製漏粉情況所帶來的直接經濟效益顯而易見。

借戈爾“膜力”,鋰電材料製造加速全鏈低碳化和出海布局

三大核心指標,三大“膜力”考驗

不同濾膜清灰效果對比圖

圖4. 不同濾膜清灰效果對比圖

美國環保局就曾對市麵上13家公司19種不同的濾袋進行了全方位的實驗室分析,得出過濾效率、運行壓降以及清灰能力是除塵係統的三大核心指標。而且這3個因素相互支撐,共同決定了濾袋的整體性能:最佳的過濾效率確保穩定的低排放;最低的運行壓降意味著更大的通風量更低的風機電耗;而最少的清灰次數則直接關聯到濾袋的使用壽命和反吹能耗。

正(zheng)是(shi)基(ji)於(yu)這(zhe)樣(yang)的(de)理(li)念(nian),戈(ge)爾(er)低(di)排(pai)低(di)阻(zu)覆(fu)膜(mo)濾(lv)袋(dai)使(shi)用(yong)了(le)戈(ge)爾(er)最(zui)頂(ding)級(ji)的(de)第(di)五(wu)代(dai)覆(fu)膜(mo)技(ji)術(shu),將(jiang)超(chao)細(xi)薄(bo)膜(mo)附(fu)著(zhe)在(zai)高(gao)質(zhi)量(liang)氈(zhan)料(liao)上(shang),還(hai)結(jie)合(he)了(le)戈(ge)爾(er)獨(du)有(you)的(de)耐(nai)久(jiu)設(she)計(ji)和(he)精(jing)密(mi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)。這(zhe)樣(yang)的(de)覆(fu)膜(mo)技(ji)術(shu)經(jing)驗(yan)組(zu)合(he)使(shi)得(de)濾(lv)膜(mo)在(zai)提(ti)升(sheng)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)了(le)對(dui)超(chao)細(xi)粉(fen)料(liao)的(de)收(shou)集(ji)能(neng)力(li),尤(you)其(qi)是(shi)亞(ya)微(wei)米(mi)產(chan)品(pin)顆(ke)粒(li),幫(bang)助(zhu)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)真(zhen)正(zheng)避(bi)免(mian)安(an)全(quan)、環保隱患的同時,做到了不浪費每1毫克細粉物料的近0排放,客戶可借此“膜力”極大提升經濟效益。

戈爾覆膜技術的發展曆程

圖5. 戈爾覆膜技術的發展曆程

環保,鋰電企業出海布局中最難一環!

目mu前qian,鋰li電dian是shi中zhong國guo在zai全quan球qiu擁yong有you全quan產chan業ye鏈lian優you勢shi的de行xing業ye之zhi一yi,經jing過guo前qian些xie年nian的de全quan麵mian快kuai速su發fa展zhan,正zheng步bu入ru向xiang海hai外wai市shi場chang擴kuo張zhang的de新xin局ju麵mian。在zai國guo內nei,隨sui著zhe環huan保bao意yi識shi的de提ti升sheng,國guo家jia對dui鋰li電dian行xing業ye的de排pai放fang標biao準zhun也ye在zai不bu斷duan提ti高gao,與yu此ci同tong時shi,產chan業ye鏈lian上shang下xia遊you企qi業ye普pu遍bian麵mian臨lin降jiang低di成cheng本ben的de迫po切qie需xu求qiu,這zhe使shi得de他ta們men承cheng受shou著zhe鋰電池環保和經濟的雙重壓力。

而放眼海外,尤其是歐美等地區,鋰電行業將麵臨更為嚴苛的環保法規。戈爾技術專家指出,鋰電企業在“走出去”的過程中,最難的就是滿足這些地區的環保要求。以歐洲為例,2023年8月17日生效的歐盟《新電池法案》不僅提升了環保標準,更是強化了碳足跡的要求——這意味著在鋰電池全生命周期生態鏈中的每一個環節都要實現碳減排,並將這一成果最終反映到電池護照上。

未來,鋰電上遊材料生產企業協同出海已成大趨勢。“這也就意味著他們必須對各地的環保標準透徹了解,不僅是當下環保的政策法規,更要預見到未來3~5年的排放要求變化。”湯淩介紹道,“而戈爾公司憑借在工業過濾、節能減排領域的全球領先優勢,勢必可以為客戶全力賦能和助力!”

僅用於工業用途

不可用於食品、藥品、化妝品或醫療設備等的製造、加工或包裝作業