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鋰電池行業VOCs廢氣治理的方法

文章出處：原創網責任編輯：蔡作者：蔡人氣：-發表時間：2024-02-20 00:00:00【大中小】

鋰電池是由鋰金屬或者鋰合金為正/負電極材料、使用非水電解質溶液的電池。由于其體積小、重量輕、能量密度高、使用壽命長等特點被廣泛地應用于手機、電腦等便攜式通訊設備，此外隨著鋰電技術的發展也開始廣泛應用于汽車、電動車、衛星、航天領域。

1.鋰電池廢氣處理和相關治理要求

鋰電池的生產過程主要包括：一、極板工程—攪拌制漿涂布烘烤、輥壓分切、激光模切分條；二、組裝工程－卷繞、JR預熱短路測試、配對、焊接、真空干燥；三、化成工程--注液、高溫靜置、化成、焊接、電芯充放電、老化測試、覆膜。其中極板工程中攪拌制漿和涂布過程中會產生大量的NMP廢氣，該部分廢氣的濃度相對高、風量大、溶劑組分單一回收再利用價值較高，通常是采用轉輪回收+深度處理或者吸收塔回收+精餾+深度處理的處理工藝，這一部分的廢氣治理技術比較成熟。其中的難點在于組裝過程和化成過程中注液和真空干燥產生的VOCs廢氣，該部分的廢氣風量相對小、濃度波動大而且含有焦油，這一部分廢氣之前不是未被識別就是采用活性炭或者堿洗等簡易的處理工藝，不僅維護操作繁瑣而且容易排放超標。

烘干和注液廢氣的來源主要就是電解液，電解液是由電解質鹽和稀釋劑組成，為無色液體，其中主要組分為六氟磷酸鋰（10%～30%)、碳酸乙烯酯（0%~30%)、碳酸二甲酯（0%~30%)、乙基碳酸甲酯（0%~30%)，其中六氟磷酸鋰容易發生水解產生氫氟酸，此外由于前端生產工藝中使用了NMP后端廢氣中也含有少量的NMP。

目前鋰電池行業廢氣排放標準執行《電池工業污染物排放標準》(GB30484-2013）中的相關規定，其中NMHC排放濃度<50mg/m3，顆粒物排放濃度<30 mg/m3。

2.鋰電烘干、注液廢氣治理工藝的選擇

由于廢氣的濃度是波動的最高值有500mg/m3以上，單一的水洗或者活性炭處理工藝很難滿足排放要求，因此采用組合形式的處理工藝是優先選擇。針對該部分廢氣的特點，推薦采用如下幾種工藝：預處理+活性炭吸脫附+催化燃燒、預處理+活性炭吸脫附+冷凝回收、預處理+轉輪吸脫附+催化燃燒等（這里的預處理主要為堿洗、水洗、除油等），之所以不采用活性炭+RTO或者轉輪+RTO主要是投資成本相對更大、占地大、RTO安全風險相對較高等。

采用轉輪+催化燃燒的處理方式投資和運行費用相對來說都比較高、此外由于廢氣中含有酸性及高沸點氣體可能會導致轉輪的使用壽命降低，但是具有去除效率高、排口穩定達標、占地小、操作維護簡單等優點，對活性炭+催化燃燒工藝來說投資費用及運行費用相對較低，但是也存在蜂窩活性炭需要定期更換、排口濃度不穩定、設備配電功率大等缺點；對活性炭+冷凝回收工藝來說投入相對較高但運行費用低、設備配電功率小，但是也存在著排口排放濃度不穩定、活性炭需要定期更換、冷凝下來的有機物只能作為廢液等缺點而且需要額外供應蒸汽和冷卻水。

廢氣初始的處理過程中，活性炭的處理效果是相當不錯的，但是隨著時間的推移大約6h以后活性炭逐漸吸附飽和后排口的濃度逐漸地升高、很快就超過排放要求，這時就需要及時的切換活性炭箱將吸附飽和的炭箱進行脫附，用脫附干凈的炭箱來進行吸附；反觀轉輪+CO的處理工藝轉輪出口廢氣濃度一直比較的平穩，都在一個合理的范圍內波動，排口廢氣排放一直穩定達標。

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