(高清版)GB∕T 38331-2019 鋰離子電池生產設備通 用技術要求

ICS29.020K97中華人民共和國國家標準鋰離子電池生產設備通用技術要求GLi-2019-12-10發(fā)布2020-07-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會ⅠGB／T38331—2019本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。本標準由全國電工專用設備標準化技術委員會(SAC/TC412)歸口。本標準起草單位：深圳吉陽智能科技有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司、福建星云電子股份有限公司、深圳市新嘉拓自動化技術有限公司、深圳市贏合科技股份有限公司、珠海華冠科技股份有限公司、邢臺納科諾爾精軋科技股份有限公司、深圳市善營自動化股份有限公司、東莞阿李自動化股份有限公司、青島乾運高科新材料股份有限公司、機械工業(yè)北京電工技術經濟研究所、浙江巨龍自動化設備有限公司、武漢逸飛激光設備有限公司、廣東億鑫豐智能裝備股份有限公司、吳江市松陵電器設備有限公司。本標準主要起草人：陽如坤、宋金保、劉震、周研、李尤娜、呂海軍、耿建華、關敬黨、趙保恩、孫琦、ⅡGB／T38331—2019本標準是鋰離子電池生產設備的通用要求，也是制定其他鋰離子電池生產專用設備標準和具體產品標準的指導性文件。對各個鋰離子電池生產專用設備可按照本標準的要求，根據(jù)具體使用要求、結構等特點，編制相應的產品標準，對型號、技術要求、檢測方法、運輸、安裝、驗收、維護等規(guī)定進行補充和具體化。對于鋰離子電池生產專用設備的包裝、標志、儲運等要求，可在具體分項標準里規(guī)定。本標準集中針對鋰離子電池生產設備的設計、制造、使用與維護提出要求。1GB／T38331—2019鋰離子電池生產設備通用技術要求本標準規(guī)定了鋰離子電池生產設備的術語和定義、工作條件、技術要求、各系統(tǒng)性能要求、安全要求、設備互聯(lián)互通互操作要求、設備可靠性要求、設備能耗要求、環(huán)境保護要求。本標準適用于鋰離子電池生產設備的設計、制造、檢測、驗收、使用和維護。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2589—2008綜合能耗計算通則GB2894安全標志及其使用導則GB/T3167—2015金屬切削機床操作指示圖形符號GB/T3168—1993數(shù)字控制機床操作指示形象化符號GB/T3836.18—2017爆炸性環(huán)境第18部分：本質安全電氣系統(tǒng)GB5083生產設備安全衛(wèi)生設計總則GB/T5226.1機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件GB/T6422—2009用能設備能量測試導則GB/T7826—2012系統(tǒng)可靠性分析技術失效模式和影響分析(FMEA)程序GB/T8196—2018機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置的設計與制造一般要求GB/T9414.2—2012維修性第2部分：設計和開發(fā)階段維修性要求與研究GB/T12723—2013單位產品能源消耗限額編制通則GB/T13306—2011標牌GB/T14776—1993人類工效學工作崗位尺寸設計原則及其數(shù)值GB/T15316—2009節(jié)能監(jiān)測技術通則GB15577粉塵防爆安全規(guī)程GB/T15587—2008工業(yè)企業(yè)能源管理導則GB15760金屬切削機床安全防護通用技術條件GB/T15945—2008電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差GB/T16656（所有部分）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成產品數(shù)據(jù)表達與交換GB/T17166—1997企業(yè)能源審計技術通則GB17167—2006用能單位能源計量器具配備和管理通則GB/T17645（所有部分）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成零件庫GB/T18336（所有部分）信息技術安全技術信息技術安全評估準則GB/T19114（所有部分）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成工業(yè)制造管理數(shù)據(jù)GB/T19902（所有部分）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成制造軟件互操作性能力建規(guī)GB/T23644—2009電工專用設備通用技術條件GB/T24001—2016環(huán)境管理體系要求及使用指南2GB／T38331—2019GB/T29545—2013機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性設計GB/T29832（所有部分）系統(tǒng)與軟件可靠性GB/T30093自動化控制系統(tǒng)可靠性技術評審程序GB30439（所有部分）工業(yè)自動化產品安全要求GB50231機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1鋰離子電池生產過程中，由檢測系統(tǒng)、漿料制備系統(tǒng)、極片制備系統(tǒng)、芯包制造系統(tǒng)、電芯裝配系統(tǒng)、干燥注液系統(tǒng)、化成分容系統(tǒng)、電池模組組裝系統(tǒng)和電池回收系統(tǒng)等構成的總和。對鋰離子電池生產過程中相關參數(shù)或指標進行檢測的系列設備構成的總和。注：包含有來料在線檢測設備、極片對齊度檢測設備、極片厚度檢測設備等。3.3將活性物質、黏結劑、導電劑和溶劑制成漿料的系列設備構成的總和。注：包含有計量精度的投料機，漿料攪拌機，高速分散機等。3.4將正極漿料、負極漿料，分別完成涂布、輥壓、分條的系列設備構成的總和。注：包含涂布機、輥壓機、真空烘烤機、分切機等。3.5完成從極片到芯包制程的系列設備構成的總和。注：包含制片機、疊片機、卷繞機等。3.6完成從鋰離子電池芯包到成型的電芯的系列設備構成的總和。注：包含極柱連接機、沖坑機、芯包入殼機、蓋板焊接機、封口機，以及由以上工序設備組合成復合專機設備或生產線。3.7將做成的電芯進行干燥，完成加注電解液的系列設備構成的總和。注：包含電芯干燥爐、注液機等。3.8對注液后的電芯進行預充電、檢測、分容確定電芯性能的系列設備構成的總和。注：包含活化設備、電芯分選機、分容設備等。3GB／T38331—20193.9對化成分容后的電芯進行模組組裝、PACK裝配、性能測試的系列設備構成的總和。注1：包含模組組裝設備、PACK裝配設備、性能測試設備、泄漏測試設備等。注2:PACK裝配是鋰離子電池生產過程中將單個鋰離子電池模組串并聯(lián)組裝成一個整體，并安裝外殼的工序總稱。對鋰離子電池的電池包進行拆解，回收模組、電芯或構成材料的系列設備構成的總和。注：包含模組拆解設備、電芯拆解設備、材料提取設備等。4工作條件鋰離子電池生產系統(tǒng)中設備應保證在下列條件下可靠的工作。有特殊環(huán)境要求時，供需雙方協(xié)商確定。4.2環(huán)境條件4.2.4環(huán)境應無可燃性和腐蝕性氣體。4.2.5設備安裝地面的承載能力應滿足設備的承載要求。4.3.2電源頻率應滿足GB/T15945—2008的要求。4.4氣源條件5技術要求5.1.1機械電氣設計制造安全規(guī)范應符合GB/T5226.1的要求；設計、制造、檢驗與驗收宜符合GB/T23644—2009的要求。5.1.2設備應滿足人體工程學原理，宜符合GB/T14776—1993的要求。5.1.3操作標志和指示符號宜符合GB/T3167—2015和GB/T3168—1993的要求。5.1.4標牌宜符合GB/T13306—2011的要求。5.1.7外觀質量可參考GB/T9061的要求。5.1.8檢驗與驗收、空運轉試驗、負荷試驗、精度試驗可參考GB/T9061的要求，如有特殊要求，應在具4GB／T38331—2019體設備標準或用戶要求中單獨規(guī)定。5.2.1應布局合理、操作方便、造型美觀和便于維修和回收。5.2.2應方便移動、搬運和運輸。5.2.3緊固件宜使用標準件，易損件應方便更換。5.2.4緊固部分應無松動，活動部分的潤滑和冷卻狀況應良好。5.2.5運動部件的動作應靈活，各部件裝配應牢固可靠。5.3安全防護要求5.3.1在故障情況下的防護，應符合GB/T5226.1的要求。5.3.2開關按鈕應靈活，標志應齊全，按鈕的顏色及標識符號，應符合GB/T5226.1的要求。5.3.3應配置至少紅、黃、綠三種顏色的指示燈，具體要求應符合GB/T5226.1的要求。5.3.4應具備急停處理功能，應符合GB/T5226.1的要求。5.4整機裝配要求設備整機各部件裝配后，應牢固可靠。運動部件動作應靈活，無卡滯現(xiàn)象。5.4.2操作與顯示要求5.4.2.1各操作開關、按鈕應操作靈活，標志齊全。5.4.2.2制動、限位裝置應運行可靠。5.4.2.3顯示、報警及聯(lián)鎖裝置功能應運行正常。5.4.3.1設備運轉應平穩(wěn)、無異常沖擊或振動。5.4.3.2導向軸與滾軸表面無拉延傷痕，切刀刃口鋒利，配合間隙應穩(wěn)定可靠。5.4.3.3各運動部位潤滑應良好，無漏油現(xiàn)象。5.4.4.1設備的電氣系統(tǒng)應滿足工藝要求及設計機械系統(tǒng)指標的要求。5.4.4.2電氣系統(tǒng)動作應靈敏，運行可靠；保護裝置應齊全。5.4.4.3電氣線路應符合GB/T5226.1的要求。5.4.4.4電氣箱內部線路排布應整潔，各線路標志應明顯。5.4.4.5儀表應齊全、完整、可靠、動作靈敏和指示準確。5.5安裝及驗收要求5.5.1安裝工程施工及驗收規(guī)范應符合GB50231的要求。5.5.2技術文件中規(guī)定的生產能力為設備在規(guī)定生產條件下和一定時間內的最大生產能力，設備長期5.6.1使用、維護和保養(yǎng)應按照設備使用說明書的規(guī)定執(zhí)行。5GB／T38331—20195.6.2易損件、磨損件應規(guī)定具體的合格指標參數(shù)，并建立使用及維護規(guī)范。6各系統(tǒng)性能要求6.1.1檢測設備的準確度應高于被檢測物理量一個數(shù)量級。6.1.2檢測系統(tǒng)應滿足設備數(shù)字化的要求。6.1.3檢測系統(tǒng)應適應鋰電生產環(huán)境的要求，并保證在生產環(huán)境下正常使用。6.2漿料制備系統(tǒng)6.2.1應具備保證輸出漿料的黏度、流變特性、溫度、固含量穩(wěn)定的功能。6.2.2在漿料存儲、傳輸過程中宜采取措施保證漿料黏度、流變特性、溫度、固含量穩(wěn)定。6.2.3應具備對來料進行準確計量的功能。6.2.4應具備清除漿料中雜質的功能。6.2.5應減少自身磨損，并保證磨損下來的物質或經過清除雜質后的漿料，不應影響鋰離子電池的性能。6.3極片制造系統(tǒng)6.3.1應具備生產尺寸一致的極片的功能，在設備上宜安裝有檢測尺寸的裝置。6.3.2在運行過程中應確保不會傷害極片，極片的毛刺應控制在工藝要求的范圍。6.3.3應具備對產生的粉塵及切割廢邊料進行處理的功能。6.4芯包制造系統(tǒng)6.4.1應具備控制芯包制造過程中的極片張力，隔膜張力及對齊度的功能，并確保張力變化滿足鋰離子電池工藝的要求。6.4.2對極片的切割及分斷的毛刺、掉粉應控制在電池工藝要求的范圍內。6.4.3易損件、備件應規(guī)定具體的使用壽命指標，建立使用及維護規(guī)范。6.4.4應具備對產生的粉塵及切割廢料邊料進行處理的功能，確保不會導致二次污染。6.4.5應具備確保制造產品的質量和一致性的功能；在設備上宜安裝有檢測相關質量參數(shù)和尺寸的裝置。6.5電芯裝配系統(tǒng)6.5.1應具備防范芯包在傳輸、組裝過程中變形、錯位、刮傷、擦傷、夾傷和擠傷的功能。6.5.2應具備對加工過程產生的粉塵及切割廢料邊料進行處理的功能。6.5.3應具備對芯包的連接、組合、組裝操作過程進行監(jiān)控的功能。6.5.4宜安裝有檢測相關質量參數(shù)和尺寸的裝置。6.6干燥注液系統(tǒng)6.6.1應具備注液前對電芯干燥過程進行檢測的功能，并監(jiān)測電芯內部的水分含量。6.6.2應具備對注液環(huán)境的濕度和粉塵進行監(jiān)控的功能。6.6.3應具備檢測注入電池的電解液的重量的功能。6.6.4應具備對注液前后注入電芯的電解液成分的穩(wěn)定性進行監(jiān)測的功能。6GB／T38331—20196.7化成分容系統(tǒng)6.7.1輸出電流、電壓的準確度、穩(wěn)定性應滿足鋰離子電池工藝的要求。6.7.2應具備對環(huán)境溫度均衡性進行檢測的功能。6.7.3應具備對化成參數(shù)進行優(yōu)化的功能。6.8電池模組組裝系統(tǒng)6.8.1應具備對電池模組和電池包連接結果進行檢測和控制的功能，保證連接的可靠性和穩(wěn)定性。6.8.2應具備對電池模組和電池包生產過程的電氣參數(shù)、機械參數(shù)等參數(shù)進行檢測的功能，應滿足檢測準確度要求。6.9電池回收系統(tǒng)設備6.9.1采取的拆解、回收、處理方法應保證生產過程自身的環(huán)保要求，避免對環(huán)境產生新的污染。6.9.2對回收的材料應進行徹底回收處理，避免廢棄物產生更大的污染。6.9.3應明確來料要求、適應來料范圍和輸出材料的性能等技術指標。7安全要求7.1安全應符合的標準要求7.1.1鋰離子電池生產系統(tǒng)安全總體應符合GB2894、GB5083和GB30439（所有部分）的要求。7.1.2設備機械系統(tǒng)安全應符合GB15760和GB/T8196—2018的要求。7.1.3電氣系統(tǒng)安全應符合GB/T5226.1的要求。7.1.4工控系統(tǒng)及信息系統(tǒng)安全應符合GB/T18336（所有部分）的要求。7.1.5鋰離子電池生產系統(tǒng)本身及環(huán)境安全要求應符合GB/T3836.18—2017和GB15577的要求。7.2本質安全要求7.2.1鋰離子電池生產系統(tǒng)應通過設計、制造、維護等手段使制造設備本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故。具體包括：失誤安全功能、故障安全功能等，應符合GB/T3836.18—2017的要求。7.2.2設備的設計、制造應保證功能安全、物理安全和信息安全，應符合GB/T18336（所有部分）的要求。7.3安全具體要求7.3.1存在安全隱患的部位應貼有安全標志，應符合GB2894的要求。7.3.2設備應設有聯(lián)鎖保護裝置，危險部位應有防護措施。7.3.3設備外露部分不應有可能導致人員傷害的銳邊、尖角和缺口。7.3.4管線布置排列應合理、無障礙，防止產生危險。7.3.5突出部分、移動部分、分離部分應具備安全防護，避免磕傷、碰傷、劃傷和剮傷等危險。7.3.6接入電源，應符合GB/T5226.1的要求。7.3.7電氣柜門、罩和蓋板等直接接觸的防護，應符合GB/T5226.1的要求。7.3.8安裝在門或蓋上的電氣元件與電路應保證連續(xù)性，應符合GB/T5226.1的要求。7.3.9設備殼體的接地應符合GB/T5226.1的要求。7.3.10設備動力交流電源電路與殼體之間的絕緣電阻應符合GB/T5226.1的要求，其絕緣電阻不應7GB／T38331—2019小于10MΩ。7.3.11設備動力交流電源電路與鄰近的非帶電導體間的耐壓強度，應符合GB/T5226.1的要求，能承50Hz1min7.3.12設備中的敏感電路與干擾源應分離。EMC布線應符合GB/T5226.1的要求。7.3.13過流保護應符合GB/T5226.1的要求。7.4鋰離子電池安全對設備的要求鋰離子電池生產系統(tǒng)中對影響鋰離子電池生產過程的水分、粉塵、毛刺、氣體和有害異物雜質等因素，宜具備檢測、顯示和追溯功能及控制措施，并保證這些功能和措施有效。7.4.2.1設備加工過程中應避免產生毛刺或粉塵。7.4.2.2設備加工過程中應具備清除毛刺或粉塵的功能。7.4.3.1采用的制造方法和工藝手段，除特殊要求的工序以外，應避免引入水分。7.4.3.2對生產過程產生影響鋰離子電池安全的水分應有預防、追溯和控制措施，并防止擴散和滲透到生產環(huán)境中。7.4.3.3應具備對生產過程中產生的水分，按照工藝要求控制在規(guī)定的范圍內的功能。7.4.4.1設備采用的制造方法和工藝手段應避免對極片造成毛刺或劃傷。7.4.4.2設備采用的制造方法和工藝手段對極片造成毛刺或劃傷應控制在鋰離子電池制造工藝規(guī)定的范圍內。7.4.4.3設備不應有表面剝離、掉落、生銹污染或損傷極片。7.4.4.4設備應具備防止電芯變形的功能。7.4.5有害異物雜質控制7.4.5.1設備應具備對生產環(huán)境中可能存在的有害氣體、粉塵、油霧的濃度進行有效監(jiān)測、預防、控制和追溯的功能，應符合GB15577的要求。7.4.5.2設備應具備對來料中是否有異物進行檢測的功能。7.4.5.3運動時設備應處于良好潤滑狀態(tài)，設備本身應避免金屬之間的磨損。7.4.5.4設備應保證運動中掉下的碎屑不會影響鋰離子電池的質量，或者采取強有力的清除措施避免碎屑進入電池結構內部。7.4.5.5設備與極片直接接觸或暴露在極片、芯包或電芯表面的部件，不應使用銅、鋅、錫作為材料；沒有經過表面處理的鋼件或鑄鐵不應作為直接暴露在極片、芯包或電芯面前的表面，外露表面宜使用非金屬材料覆蓋防腐。7.4.5.6設備應具備對使用的材料和運動部件磨損產生的粉塵、雜質等異物進行控制和處理的功能。8GB／T38331—20198互聯(lián)互通互操作要求8.1互聯(lián)互通互操作符合的標準要求8.1.1自動化系統(tǒng)與集成工業(yè)制造管理數(shù)據(jù)宜符合GB/T19114（所有部分）的要求。8.1.2自動化系統(tǒng)與集成產品數(shù)據(jù)表達與交換宜符合GB/T16656（所有部分）的要求。8.1.3自動化系統(tǒng)與集成零件庫宜符合GB/T17645（所有部分）的要求。8.1.4自動化系統(tǒng)與集成制造軟件互操作性能力建規(guī)宜符合GB/T19902（所有部分）的要求。8.2數(shù)字化要求8.2.1設備的設計、制造宜滿足數(shù)字化生產的要求，包括：制造指令數(shù)字化接收、來料數(shù)字化接收、產品數(shù)據(jù)的數(shù)字化收發(fā)，設備本身數(shù)字化、產品質量及產能數(shù)字化。具體功能如下：表示；狀態(tài)的數(shù)字表示，要求設備具備接收以上制造指令的功能；交互；備保養(yǎng)的數(shù)字化信息（內置保養(yǎng)周期等）、提供設備停開機信號、報警信號、設備工作狀態(tài)信息等在數(shù)字空間的描述；制造質量的能力；f制造產品產量的能力。8.2.2設備宜具備對數(shù)據(jù)進行接收和處理的功能。8.2.3設備宜具備追溯功能，便于制造系統(tǒng)對所有影響鋰離子電池制造質量的環(huán)境條件、設備因素、工藝因素和產能條件進行追溯。8.2.4設備宜具備對鋰離子電池制造過程的成品與半成品的特征進行數(shù)字識別的功能，并對產品加工過程中的改變數(shù)據(jù)進行記錄。8.2.5設備宜具備對制造過程影響鋰離子電池制造質量、產能、效率的環(huán)境條件進行數(shù)字化的功能，這些環(huán)境條件包括：環(huán)境溫度、氣體壓力、真空度、關鍵部位的環(huán)境濕度、粉塵顆粒大小、濃度、雜質成分、含量等，并就這些影響制造質量、產能、效率的參數(shù)進行監(jiān)控管理。8.2.6設備宜具備對制造過程影響鋰離子電池制造質量、產能、效率的工藝參數(shù)進行數(shù)字化的功能，這些參數(shù)包括：張力、厚度、對齊度、電流、電壓等，并就這些影響質量、產能、效率的參數(shù)進行監(jiān)控管理。8.2.7對于每種設備數(shù)字化相關具體要求由單獨的設備標準進行規(guī)定。8.3網絡連接要求8.3.1各系統(tǒng)間、各設備間的互聯(lián)互通互操作應符合GB30439（所有部分）和GB/T18336（所有部分）的要求。8.3.2各系統(tǒng)間、各設備間應設置相匹配的通信網絡接口協(xié)議及數(shù)據(jù)接口規(guī)范。8.3.3硬件、軟件接口宜滿足與制造系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通互操作的要求。8.3.4建立規(guī)范的信息模型，以滿足制造系統(tǒng)對生產工藝數(shù)據(jù)、生產質量數(shù)據(jù)、故障信息以及生產產能9GB／T38331—2019數(shù)據(jù)等的進行管理及監(jiān)控的要求。8.3.5操作、控制、監(jiān)控宜滿足遠程功能的要求。8.3.6對于每類設備網絡及數(shù)據(jù)接口，應在每類設備標準中進行規(guī)定。9可靠性要求9.1可靠性符合的標準要求9.1.1可靠性、維修性術語應符合GB/T9414.2—2012的要求。9.1.2可靠性分析技術失效模式和影響分析(FMEA)程序應符合GB/T7826—2012的要求。9.1.3軟件系統(tǒng)與軟件可靠性應符合GB/T29832（所有部分）的要求。9.1.4自動化控制系統(tǒng)可靠性技術評審程序應符合GB/T30093的要求。9.1.5可靠性設計應符合GB/T29545—2013的要求。9.2可靠性總體要求9.2.1設備設計應就交付設備的可靠性設置必要的指標。9.2.2可靠性設計的基本流程、方法、評審內容及程序，可參考GB/T30093的要求。9.2.3軟件控制系統(tǒng)的可靠性評估可參考GB/T29832（所有部分）的要求。9.2.4設備制造過程中應實施保證可靠性指標，并建立完善的設備可靠性測試規(guī)范。9.2.5對設備可靠性測試結果可建立失效模式分析手段，宜符合GB/T7826—2012的要求。9.2.6可靠性實施案例宜符合GB/T29545—2013的要求。9.3可靠性指標10能耗要求10.1能耗符合的標準要求10.1.1能源管理宜符合GB/T15587—2008的要求。10.1.2設備的綜合能耗計算宜符合GB/T2589—2008的要求。10.