リチウム電池製造におけるエアコンプレッサーの応用

空気圧縮機はリチウム電池の製造において重要な役割を果たしており、その応用は極材料の製造から部品の含有量までの全プロセスを通じて行われます。以下は、コアアプリケーションシナリオ、技術原理、業界価値、市場動向の4つの側面から分析されます。

コアアプリケーションシナリオ：リチウム電池生産チェーン全体をカバー

1. 極大の生産段階

• 塗布と混合。：エアコンプレッサーは、コーター、ミキサーに圧縮空気を供給し、駆動スラリーは、極片に均一にコーティングされます。
• 溶接保護の適用：窒素製造プロセスにより高純度の窒素を生成し、電極溶接時の酸素隔離、高温酸化を防止します。
• 材料の輸送粉塵汚染を避けるために、空気圧搬送システムを使用して正極/負極材料を迅速に移動します。

2. セル合成の段階

• ロールとスタック。圧縮空気駆動装置は、電極の巻き取りまたは積層プロセスを正確に制御し、コア構造の安定性を確保します。
• 液体注入と真空処理：注入前に電池を真空にする必要があり、真空ポンプとエアコンプレッサーは負圧環境を実現し、電解液の酸化を防止します。

3. 化学成分の段階

• 環境シミュレーション。バッテリー試験では、エアコンプレッサーが試験室の圧力を調整し、さまざまな条件下でのバッテリー性能をシミュレートします。
• 機器の制御方法：試験プロセスの自動化を保証するために、試験装置のロボットアームとセンサを駆動します。

4. 特殊プロセスサポート

• エアフロー粉砕：高圧空気を使用して粉砕装置を駆動し、電極材料をマイクロメートルレベルに精製し、電池のエネルギー密度を向上させます。
• 窒素製造プロセス：窒素製造機に圧縮空気を供給し、純度99.99%以上の窒素を生成し、焼結、貯蔵などの保護ガスに使用されます。

技術原理：ガス品質の正確な制御

1. 圧力と流量の調節

• エアコンプレッサーは、周波数変換制御または入口ガイドブレードによって調整され、出力圧力は0.6- 0.8 MPaで安定し、流量は必要に応じてマッチングされます（例えば、遠心エアコンプレッサーの単一流量>80 m3/分）。
• オイルフリーデザイン：無オイル潤滑技術を採用し、潤滑油汚染電極材料を回避し、リチウム電池生産の高い清浄度要件を満たします。

2. ガスの乾燥とろ過

• 多段ろ過システムは、圧縮空気の粉塵含有量≤ 0.0 1 μm、圧力露点が-40 ° C以下と低く、水分によるバッテリー短絡を防止します。

3. 機器の安定性

• インテリジェント監視システム（ICONSなど）を搭載したハイエンドエアコンプレッサーは、圧力、温度、振動パラメータをリアルタイムで監視し、故障を警告し、運転戦略を自動的に調整します。

産業価値：安全性と効率性の二重保証

1. 品質管理の改善

• リチウム電池は生産環境の水酸化濃度に非常に敏感であり、エアコンプレッサーは窒素生成と真空プロセスをサポートし、電池内の酸化リスクがないことを保証します。

2. エネルギー効率の改善

• 省エネ技術インペラ設計と廃熱回収の最適化により、効率的な遠心圧縮機（Ingersolland NX5000シリーズなど）を使用してエネルギー消費を15 ~ 20%削減します。
• ダウンタイムの削減圧力変動による設備停止を回避し、生産ラインOEE（設備総合効率）を向上させる。

3. プロセスの互換性

• オートメーションシステムとの統合により、MES（製造実行システム）によるガス消費量の動的スケジューリングをサポートし、大規模生産ニーズに適応します。

市場動向：技術のアップグレードと需要の増加

1. スケールアップの拡大

• 2024年、中国のリチウム電池の出荷量は1100GWhを超え、エアコンプレッサーの需要は24%以上増加し、遠心エアコンプレッサーの需要は400台を超えると予想されています。

2. 技術的な方向性

• 無油化。：オイルエアコンプレッサーを完全に置き換え、残留潤滑油を避ける。
• モジュラー性：マルチユニット制御による“高負荷低負荷”調整を実現し、無負荷エネルギー消費を削減します。
• デジタル化する：AIアルゴリズムによるガス消費量予測とエアコンプレッサーの起動停止戦略の最適化。

3. シーン拡張を適用する

• 固体電池技術の発展に伴い、空気圧縮機はより高温プロセス（セラミック電解質焼結など）に適応する必要があり、ガス純度や圧力に対する要求が高まっています。

おわりに

エアコンプレッサーは、リチウム電池生産の“パワー心臓部”であるだけでなく、品質を確保し、効率を向上させるための重要な機器でもあります。将来的には、リチウム電池がより高いエネルギー密度と大規模製造に発展するにつれて、エアコンプレッサー技術はよりスマートで省エネな方向に進化し、新エネルギー産業を引き続き強化します。