リチウム電池工場では、オイル付き空気圧縮機を使用できますか。

リチウム電池の製造における圧縮空気の品質要件

リチウム電池の製造工程は、生産環境に対して極めて高い要求を課します。塗布、巻き取り、注入といった核心工程では、圧縮空気が直接電極片やセル内部に接触します。圧縮空气中に油分や水分、あるいは固形粒子が混入していると、電池の化学的安定性が損なわれ、内部短絡や容量低下、さらには熱暴走といった重大な安全事故を引き起こすおそれがあります。そのため、リチウム電池工場では圧縮空気の純度に対する要求が極めて厳しく、通常、オイルゼロ、極低露点、無塵という基準を満たす必要があります。

油潤滑式空気圧縮機のリチウム電池工場における導入リスク

オイル式空気圧縮機は運転中に、潤滑油が圧縮空気に混入することが避けられません。後処理設備で浄化を行っても、油分の残留を完全にゼロにすることは困難です。微量の油分がリチウム電池の生産ラインに混入すると、以下のような重大なリスクを招きます。

• 汚染された電極片と電解液：油分は極板表面の物理化学的特性を変化させ、電解液の浸透性に影響を及ぼし、結果として電池の内部抵抗が増大し、サイクル寿命が短縮される。
• 安全上の懸念を引き起こす油分は電池内部で不純物となり、セパレーターを穿刺してマイクロショートを引き起こすおそれがあり、充放電の過程で熱暴走を誘発しやすく、火災や爆発につながる可能性があります。
• 生産コストの増加：油・ガスによる汚染に起因する不良品率の上昇は、廃棄処理コストの大幅な増加と材料の無駄を招きます。

核心プロセスと非核心プロセスの差別化管理

油潤滑式空気圧縮機の使用可否を検討する際には、工場内の各用気箇所を区別する必要があります。

• 核心生産工程：塗布、巻き取り、注入、化成など、電池セルに直接接触する工程については、油を含む空気圧縮機の使用は厳禁です。ゼロランクの無油基準に適合した圧縮空気源を必ず使用しなければなりません。
• 非核心の補助的工程：工場内における一般的な空気圧工具の駆動、設備外部の清掃、製品の包装など、電池セルに直接接触しない工程については、理論上はオイル式エアコンプレッサーの使用が可能です。

しかし、実際の工場計画においては、配管の誤接続や交差汚染を防止し、管理の負担を軽減するため、ほとんどのリチウム電池工場では、全工場でオイルフリーの空気圧縮機システムを統一して導入しています。

リチウム電池工場における空気圧縮機の選定に関する提案

製品品質と生産安全を確保するため、リチウム電池工場では空気圧縮機の選定に際して、以下の原則を遵守すべきである。

• オイルフリーの機種を優先して選択してください：核心用気エリアには、オイルフリーのスクリュ式またはオイルフリーの遠心式空気圧縮機を採用し、発生源からの油分による汚染を徹底的に防止してください。
• 後処理システムの改善：本体がオイルフリーであることに加え、高効率の冷凍式ドライヤー、吸着式ドライヤーおよび精密フィルターを併設し、圧縮空気の露点および清浄度が基準を満たすことを確保する必要があります。
• 独立配管設計工場内に、必ず油を用いる空気圧縮機を使用しなければならない非核心区域が存在する場合は、完全に独立した供気配管網を整備し、核心生産用の供気配管網とのいかなる物理的接続も厳禁とする。