锂电池车间五项环境因素（论锂电池生产过程中关键因素之粉尘）

锂离子电池本身是一个复杂的体系，包含了正极材料、负极材料、隔膜、电解液、集流体、粘结剂、导电剂等，其中涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导，以及热量的扩散等。锂电池的生产工艺流程较长，生产过程中涉及很多工序，每道工序都会对锂电池的产品性能产生影响。其中，有几个关键因素是锂电池生产过程中必须严格控制的，这几个因素分别是粉尘、水分、毛刺、金属颗粒。

把粉尘控制放在首位，这是由电池所使用的材料和其安全需求决定的。锂离子电池为了追求更高的能量密度和功率，在设计的时候，一般都会尽量采用更薄的隔膜，在我们的电池中，所使用的隔膜纸的厚度约为10-20μm，相当于头发直径的1/3的厚度，一根头发就可以刺穿隔膜纸好几层了（这也是为什么生产时要把头发裹起来），其厚度是相当薄的，如果粉尘的直径接近隔膜纸的厚度，那么，就容易导致电池的短路，在某些情况下，甚至导致电池起火爆炸。

粉尘造成的危害

在我们生产车间，有着各种各样的粉尘、颗粒。诸如极片搬运产生的粉料灰尘，机器和夹具磨损的金属颗粒，盖板和铝壳组装时刮擦的金属屑，激光焊时喷溅的金属屑，我们工鞋带进来的土尘，还有我们的头发、碎屑等等。这些粉尘、碎屑通常粘附在极片、隔膜或者盖板上，进而在生产过程中进入电池内部，它会给电池造成很大的不良影响，会产生如下几个后果：

1. 1. 造成锂离子电池高自放电（HSD）

高自放电是指电池在不使用的情况下，电压下降、电量损耗的现象。当这个损耗在规定的情况下超过一定量之后，这只电池就被认为是B品或报废电池。HSD很严重的时候，充满电的电池，过不了多久，电量就会损耗殆尽，甚至使电池的电压变为0V。任何情况下电压是不能低于2.0V的，如果电压低于2.0V，电池就会出现不可逆转的化学反应，就失去了循环充放电的能力，电池也就报废了。

对于使用者而言，自放电所引起的结果就是，手机今天充电，明天就没电，电动车今天骑来公司的时候，还是满电的，下班的时候，就已经没有电了，汽车停在停车场半个月，重新启动时没有电了。这些，都是自放电电池在用户端的表现，它会让电池失去使用功能。

1. 2. 造成锂离子电池内部短路

锂离子电池的能量，主要由卷芯提供，其中正极片，负极是能量的源头。锂离子电池在使用时，外部电路传输电子，内部有锂离子穿梭于电解液中，在正负极材料中进行脱嵌，其中隔膜将正负极片分开。

如果电池内部正极极片和负极极片直接接触了，或者通过粉尘，碎屑导电，那电池内部就成了电子导电了，电池就会发生内部短路了。如果电池内部短路了，那么电池就大量发热，那么随着电池的大量发热，进而可能出现起火爆炸。

1. 3. 造成电池起火爆炸

锂离子电池在满电的时候，内部突然短路，会立即释放出大量热量，大量的热量积聚无法释放时就会致使电池迅速升温，温度升高引发电解液分解、正负极材料结构变化等，释放更多热量，产生大量气体，电池内部压力急剧上升，进而发生电池爆炸的严重后果。

爆炸会使电池零部件飞溅，容易伤人，也会使电解液着火，很容易引发火灾。粉尘，金属颗粒，隔膜破损，极片的毛刺等容易使脆弱的隔膜纸刺破而导致如此重大的失效。

粉尘的来源和控制

在生产过程中，通过Hi-pot测试，高温老化来检测挑出HSD，短路的电池。但这种方法不能100%挑出所有缺陷电池。有些电池的内部的粉尘和颗粒，处于临界状态，在多次充放电后，或经过振动、高温等不合理使用时，这些危险后果才会显现。

控制粉尘及颗粒，才是解决这几个不良后果的根本措施！

粉尘的来源多种多样，一般来自于以下几个方面：厂房外部的浮尘、人自身产生的粉尘、产品包装产生的粉尘、产品制造过程中自身产生的粉尘、运输工具（物料盒，推车）带来的粉尘、经过使用老化的零件等剥落的粉尘。

（1）厂房外部的浮尘

对于厂房外部的浮沉，我们要把门窗关好，把从外部引进来的空气要进行过滤。

（2）人自身产生的粉尘

人自身产生的粉尘，主要来自于衣服静电吸引来的粉尘和发屑死皮等，有研究表明，各种衣服的粉尘含量如下表所示：

对于发屑死皮等，我们要穿好防尘工作服且要把自己头发等包裹严实，以免因为某粒发屑而导致电池报废。一些生活细节可以让我们离粉尘更远一点。人体散发的污染物质主要有自身产生的污染物和携带物。进入干燥室或洁净室前，应该：

将拖鞋在净洁垫上擦拭，进入车间就换鞋；

洗手、并在烘干器上吹干；

换指定工作鞋和净化工作服；

如有风淋室，一定要通过风淋室进入洁净室；

在洁净室内不要拖足行走，不做不必要的动作或走动；

在洁净室内不许饮食；

除工作必需的物品，一切个人物品严禁带入洁净室；

不得在洁净区域外穿洁净工作服，特别不得厕所穿洁净工作服去食堂就餐及进入洗手间；

争取每天冲澡、换衣，经常洗头，保持身体的清洁；

女子勿身涂抹物，如头油、香水、睛膏、脂粉等物；男子尽量每天刮胡须；

非工作人员及休息时间工作人员不得在干燥室、洁净室内逗留已保证室内最少人数；

一切人员进入洁净区和洁净室必须遵循规定的净化路线和程序，不得私自改变，必须换上专用拖鞋方可进入洁净区，必须换上专用帆布鞋才能进入洁净室。

（3）产品包装产生的粉尘

产品包装引来的粉尘，一是运输包装的产品引入的粉尘，二是包装材料本身，所谓的硬纸盒，其本身就是50%的烂纸浆加50%的无机填料（所谓无机填料，就是沙土之类把它碾碎了）组成的，某些碰撞，摩擦，当然会导致这些“无机填料”的脱落了。

因此，对于包装盒等东西，我们在产品进车间之前就把它拿下来，不要让其进入车间。

（4）产品制造过程中自身所产生的粉尘

正负极片本身就是由一些细小颗粒，通过粘结剂粘合在一起而粘附在铜铝箔上的，而加工过程中的振动，摩擦，当然会使其脱落。还有在焊接的过程中，难免会产生一些金属颗粒的飞溅，这些也是制造过程中所带来的粉尘。

对于这些粉尘，我们的办法是防范和治理相结合，对于不可避免的颗粒脱落，我们要勤用吸尘器把它吸掉，对于可以避免的摩擦，我们要充分保证产品不受到摩擦，实在没有办法的时候，就是对产品进行隔离，使产品不会暴露在这些粉尘的环境之中。吸尘的动作，在每一个工序都应该存在，都应该成为一种标准的除尘动作。

（5）运输工具（物料盒，推车）带来的粉尘

运输工具带来的粉尘，对于运输工具而言，无非推车，物料盒，传送带等，其也会带来粉尘，这些就要求我们对运输工具进行清洁以后再拿进厂房进行使用。并且，要求在使用过程中要减少摩擦。

（6）老化的零件等剥落的粉尘

机器零部件被摩擦，或者老化后剥落的粉尘，对于这些粉尘，更需要充分注意，因为它很隐蔽，不容易被发现，例如，一些经常来回滑动的零件，还有门轴之之类的，因为经常被转动，又干燥，所以，对于轴的摩擦，是永恒的过程，因此，对于这些区域的关注，就更应该细心。这要求我们在做清理工作和排查粉尘来源时，要细致到每一个角落。

除尘的方式

对于粉尘而言，如何除掉粉尘，似乎是一件很容易的事情，然而，事实可能还真的没有想象那样容易。

（1）湿布除尘

湿布除尘的方式普遍在使用，但这种方式依旧具有其局限性，因为产品怕水，所以，用湿布来除尘，当然就有可能把整个干燥间的湿度降低下来了，因而引起产品的不良。虽然DMC和酒精等同样可以用于清洗，但是DMC易于腐蚀塑料表面，而酒精也是我们产品所不能接触的东西，因此，在30%RH干燥间，DMC可以用于擦拭金属的零件，却不能用于擦拭塑料的零件。但是，塑料零件可以用防静电液进行擦拭。但是，在1%RH的注液间中，就更只能用纯DMC了。

湿布除尘，需要有规则，擦拭零件或地面，永远是朝一个方向推进，有利于粉尘的集中，同一片湿布，不能多处使用，它会引起粉尘之间的交叉污染，最终引起产品的高自放电。所以，在擦拭零件时，一片碎布，擦一个零件。

（2）真空吸尘

真空吸尘应该是工厂除尘方式的一种常态，它是最直接把粉尘收集然后带出车间的，不引起二次污染，因此，吸尘需要推广到车间的每一个角落。吸尘的工具需要齐全，专用的吸尘器只能专用于某些领域，例如，专用于吸负极粉尘的，就专用于吸负极粉尘，专用于正极粉尘的就专用于吸正极粉尘，专用于吸地面的 ，就专用于吸地面。不能交叉使用。

对于真空吸尘而言，当真空越大，吸力也就越强，距离越近，吸力也越强，所以，在使用真空吸尘枪时在保证不损伤零件和产品的前提下，可以尽量靠近零件和产品，使其除尘更彻底。

对于更换吸尘器的布袋，要拿到车间外部换，不能在车间内部换，因为，那也会导致吸尘器的沉淀物重新散发到车间中。

（3）胶布粘尘

对于一些不容易清理的角落，很难用吸尘器或者湿布进行除尘，但却可以用胶布借助工具进行收集，然后包扎起来，使其不脱落与各个角落，因此，胶布除尘是值得推行的一种方法，其没有二次污染，更能固化粉尘。

当然，选择粘度适中的胶布很重要。

除尘当然也有其顺序，一般遵循从上到下，从里到外，从左到右的方式，这样不会出现一些区域已经清理过后被2次污染。

除尘是一件重复的，永恒的事情，是一件需要恒心的事情，它不需要多大的智慧，但却需要有一颗恒心。

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