锂电池用除湿空调应用状况与发展方向

锂电池用除湿空调应用状况与发展方向

摘要：全球锂电池生产用除湿空调伴随着锂电池行业的发展已有20多年，总体分为两大类，单转轮低露点和双转轮低露点机组。

一、单转轮低露点机组

优点：结构简单、运动部件少、维护维修方便（原因是单转轮低露点机组只有一个处理风机、一个再生风机、一个转轮电机）

日本、韩国的锂电池企业以单转轮低露点机组应用为主，结构上以焊接式空调箱为主，内部进行保温，隔绝冷热传导。

制冷方式以传统的集中式供冷水为主，7/12℃标准冷水通过表冷器对新风进行降温和除湿预处理。

再生能耗由于处理空气进入转轮含湿量偏高导致，再生风量与能耗也随之偏大。

• 未来单转轮低露点除湿空调的发展方向会从两个方面迭代进步。

1. 制冷系统的优化

大冷量的集中式供冷水在运行成本上已经较低了，提供的冷水是7/12℃，经过表冷器后，空气温度12℃，从焓湿图分析来看，标准大气压下，12℃空气含湿量是8.3g，与回风混合以后进入除湿转轮的含湿量按新风量10-50%计算（送风露点-60℃、房间露点-50℃、回风露点-40℃），进入转轮的含湿量1.87g-4.5g,含湿量偏高，会导致再生风量和再生能耗偏高。

解决这个问题的办法，将新风冷却换成直接蒸发制冷系统，直接蒸发制冷通过控制技术可以将空气温度稳定控制在8℃、含湿量6.3g，这样可以大大降低由于新风带来的含湿量负荷对除湿转轮的影响，除湿转轮的再生风量和再生能耗随之降低，当然对制冷系统设计和控制技术要求比较高，缺乏高素质的研发、设计人才和长期的技术积累很难做得到。

制冷系统中的冷凝热可以维持在50℃、75℃、90℃，这些冷凝热通过控制技术优化以后，可以用在转轮再生当中，实现制冷系统冷热平衡利用，最大程度利用能源，可大大降低单转轮低露点的再生能耗。

2. 新型除湿转轮在除湿材料方面的创新

除湿转轮的新材料如同锂电池新材料一样，都是基于物理化学、物理表面力学等基础理论之上获得技术上的突破。

在全球范围内，SEIBU-GIKEN和Puresci 在除湿转轮材料方面的研发与应用研究走在了前列，通过对各种除湿材料进行深入而又微观的表征与实验，加上大量的宏观热力学测试与分析，使除湿转轮突破了以往只有简单的一两种产品，在除湿性能和改变应用方式方面有了很大的改进。

同样的应用场景下，新型除湿转轮可带来更大的吸水量和更深的露点表现，让再生风量和再生温度均可降低。

二、双转轮低露点除湿空调系统目前应用状况和发展趋势

 双转轮除湿空调设计之初的目的，就是为了能耗问题和弥补单转轮除湿空调系统由于技术水平不足、制造工艺、除湿量与制冷结合中产生的一些物理量把握不足而诞生的。

基本的逻辑是：利用前转轮将新风除湿后，新风与回风混合后进入后转轮进行低露点除湿，前转轮扮演的是“雪中送炭”的角色，后转轮扮演的是“锦上添花”的角色，前转轮的作用和重要性比后转轮更重要，一般除湿设备厂家对此认知不清楚，容易犯错误。

目前，双转轮除湿空调系统再生用电加热或蒸汽，蒸汽成本运行成本相对低一些，但初投资不低。目前市场上双转轮除湿系统再生温度还是以高温再生为主（100-140℃），是基于转轮材料的物理性能所决定的。

不同除湿设备厂家所做的机组有不同的节能措施，也是基于目前普通转轮物理性能反应在宏观热力学应用方面挖掘潜力，有一定节能作用，效果有限。

双转轮除湿空调系统发展趋势

在锂电池生产规模越来越大的情况下，除湿空调运行能耗的问题关乎着锂电池生产厂家成本大幅度降低与利润的增加与否，传统的锂电池用双转轮除湿空调系统再生用蒸汽成本低于电加热，但初投资不低，控制阀门等也比较昂贵。

SEIBU-GIKEN与Puresci意识到相同的问题，围绕核心部件-新型除湿转轮开展了研发，其中Puresci 与宁德捷丰在2019年初将新型除湿转轮成功应用于ATL，2019年4月Puresci与杭州普瑞合作实现了双转轮系统后转轮中温再生，2020年初将双转轮中温再生应用于 CATL ,运行情况与实验室测试数据基本一致，前后转轮再生温度80-90℃，可以实现用废热和热水锅炉制取热水进行再生加热，热水锅炉制取热水相比蒸汽节能30—40%，这必将成为下一代锂电池生产用双转轮除湿系统应用方向。

双转轮除湿空调系统如果再将制冷系统以冷热兼用的方式应用在系统中，将进一步节约制冷能耗与再生能耗，但由于涉及到安装位置、初投资成本、维护、制冷系统设计制造工艺水平等问题，需逐步解决，才能大规模应用。制冷系统冷凝热在75℃、90℃左右时，用于除湿系统再生时能耗比热水锅炉更低。

综上所述，锂电池生产用除湿空调系统伴随着锂电池大规模生产，带来的一系列产业变化与产业升级，也将更新换代。人类社会的变革和科技的发展莫过于此。