全電池制造過程介紹

時(shí)間：2019-04-28作者：深圳市鵬翔運(yùn)達(dá)機(jī)械科技有限公司瀏覽：210

一、一顆電芯是如何誕生的?

電芯是一個(gè)電池系統(tǒng)的較小單元。多個(gè)電芯組成一個(gè)模組，再多個(gè)模組組成一個(gè)電池包，這就是車用動(dòng)力電池的基本結(jié)構(gòu)。電池就像一個(gè)儲(chǔ)存電能的容器，能儲(chǔ)存多少的容量，是靠正極片和負(fù)極片所覆載活性物質(zhì)多少來決定的。正負(fù)電極較片的設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同車型來量身定做的。正負(fù)極材料克容量，活性材料的配比、較片厚度、壓實(shí)密度等對(duì)容量等的影響也至關(guān)重要。

活性材料的制漿——攪拌工序

攪拌就是將活性材料通過真空攪拌機(jī)攪拌成漿狀。這是電池生產(chǎn)的**道工序，該道工序質(zhì)量控制的好壞，將直接影響電池的質(zhì)量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復(fù)雜，對(duì)原料配比，混料步驟，攪拌時(shí)間等等都有較高的要求。

這里攪拌的是電池的活性材料。

此外，在攪拌的這一過程中需要嚴(yán)格控制粉塵，以防止粉塵對(duì)電池一致性產(chǎn)生影響，在寧德時(shí)代的生產(chǎn)車間對(duì)粉塵的管控水平相當(dāng)于醫(yī)藥級(jí)別。

將攪拌好的漿料涂在銅箔上——涂布工序

這道工序就是將上一道工序后已經(jīng)攪拌好的漿料以每分鐘80米的速度被均勻涂抹到4000米長的銅箔上下面。而涂布前的銅箔只有6微米厚，可以用“薄如蠶翼”來形容。

涂布至關(guān)重要，需要保證較片厚度和重量一致，否則會(huì)影響電池的一致性。涂布還必須確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入較片。否則會(huì)導(dǎo)致電池放電過快，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。

將銅箔上負(fù)極材料壓緊再切分——冷壓與預(yù)分切

在碾壓車間里，通過輥將附著有正負(fù)極材料的較片進(jìn)行碾壓，一方面讓涂覆的材料較緊密，提升能量密度，保證厚度的一致性，另一方面也會(huì)進(jìn)一步管控粉塵和濕度。

將冷壓后的較片根據(jù)需要生產(chǎn)電池的尺寸進(jìn)行分切，并充分管控毛刺(這里的毛刺只能在顯微鏡下看清楚了)的產(chǎn)生，這樣做的目的是避免毛刺扎穿隔膜，產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。

切出電池上正負(fù)極的小耳朵——較耳模切與分條

較耳模切工序就是用模切機(jī)形成電芯用的導(dǎo)電極耳。我們知道電池是分正負(fù)極的，較耳就是從電芯中將正負(fù)極引出來的金屬導(dǎo)電體，通俗的說電池正負(fù)兩較的耳朵，是在進(jìn)行充放電時(shí)的接觸點(diǎn)。

而接下來的分條工序就是通過切刀對(duì)電池較片進(jìn)行分切。

完成電芯的雛形——卷繞工序

在這里，電池的正極片、負(fù)極片、隔離膜以卷繞的方式組合成裸電芯。**的CCD視覺檢測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)糾偏，確保電芯較片不錯(cuò)位。

有了CCD視覺檢測(cè)設(shè)備的輔助，CATL寧德時(shí)代的電池生產(chǎn)車間在**上屬于自動(dòng)化程度較高的電池生產(chǎn)車間之一。

去除水分和注入電解液——烘焙與注液

水分是電池系統(tǒng)的大敵，電池烘烤工序就是為了使電池內(nèi)部水份達(dá)標(biāo)，確保電池在整個(gè)壽命周期內(nèi)具有良好的性能。

而注液，就是往電芯內(nèi)注入電解液。電解液就像電芯身體里流動(dòng)的血液，能量的交換就是帶電離子的交換。這些帶電離子從電解液中運(yùn)輸過去，到達(dá)另一電極，完成充放電過程。電解液的注入量是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，如果電解液注入量過大，會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至直接失效，如果注入量過小，則又影響電池的循環(huán)性。

電芯激活的過程——化成

化成是對(duì)注液后的電芯進(jìn)行激活的過程，通過充放電使電芯內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成SEI膜(SEI膜：是鋰電池**循環(huán)時(shí)由于電解液和負(fù)極材料在固液相間層面上發(fā)生反應(yīng)，所以會(huì)形成一層鈍化膜，就像給電芯鍍了一層面膜。)，保證后續(xù)電芯在充放電循環(huán)過程中的安全、可靠和長循環(huán)壽命。將電芯的性能激活，還要經(jīng)過X-ray監(jiān)測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、焊接監(jiān)測(cè)，容量測(cè)試等一系列“體檢過程”。

化成工序當(dāng)中還包括，對(duì)電芯“激活”后*二次灌注電解液、稱重、注液口焊接、氣密性檢測(cè);自放電測(cè)試高溫老化及靜置保證了產(chǎn)品性能。

所有制造好后的每一個(gè)電芯單體都具有一個(gè)單獨(dú)的二維碼，記錄著出生日期，制造環(huán)境，性能參數(shù)等等。強(qiáng)大的追溯系統(tǒng)可以將任何信息記錄在案。如果出現(xiàn)異常，可以隨時(shí)調(diào)取生產(chǎn)信息;同時(shí)，這些大數(shù)據(jù)可以針對(duì)性地對(duì)后續(xù)改良設(shè)計(jì)做出數(shù)據(jù)支持。

二、讓電芯不再“裸奔”電池包生產(chǎn)流程

單個(gè)的電芯是不能使用的，只有將眾多電芯組合在一起，再加上保護(hù)電路和保護(hù)殼，才能直接使用。這就是所謂的電池模組。

電池模組(module)是由眾多電芯組成的。需要通過嚴(yán)格篩選，將一致性好的電芯按照精密設(shè)計(jì)組裝成為模塊化的電池模組，并加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置。CATL的模組全自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線，全程由十幾個(gè)精密機(jī)械手協(xié)作完成。另外，每一個(gè)模組都有自己固定的識(shí)別碼，出現(xiàn)問題可以實(shí)現(xiàn)全過程的追溯。

從簡(jiǎn)單的一顆電芯到電池包的生產(chǎn)過程也是相當(dāng)復(fù)雜，需要多道工序，一點(diǎn)不比電芯的制造過程簡(jiǎn)單。

上料

將電芯傳送到制定位置，機(jī)械手自動(dòng)抓取送入模組裝配線。

給電芯洗個(gè)澡——等離子清洗工序

對(duì)每個(gè)電芯表面進(jìn)行清洗(CATL寧德時(shí)代采用的是等離子處理技術(shù)保證清潔度)。這里采用離子清潔，保證在過程中的污染物不附著在電芯底部。

為什么要采用等離子清洗技術(shù)?原因在于，等離子清洗技術(shù)是清洗方法中較為徹底的剝離式清洗方式，其較大優(yōu)勢(shì)在于清洗后無廢液，較大特點(diǎn)是對(duì)金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料等都能很好地處理，可實(shí)現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。

將電芯組合起來——電芯涂膠

電芯組裝前，需要表面涂膠。涂膠的作用除了固定作用之外，還能起到絕緣和散熱的目的。CATL寧德時(shí)代采用**上較**的高精度的涂膠設(shè)備以及機(jī)械手協(xié)作，可以以設(shè)定軌跡涂膠，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控涂膠質(zhì)量，確保涂膠品質(zhì)，進(jìn)一步提升了每組不同電池模組的一致性。

給電芯建個(gè)家——端版與側(cè)板的焊接

電池模組多采用鋁制端板和側(cè)板焊接而成，通過機(jī)器人進(jìn)行層壓和端板、側(cè)板焊接處理。

線束隔離板裝配

焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確定位焊接位置后，綁定線束隔離板物料條碼至MES生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，生成單獨(dú)的編碼以便追溯。打碼后通過機(jī)械手將線束隔離板自動(dòng)裝入模組。

完成電池的串并聯(lián)——激光焊接

通過自動(dòng)激光焊接，完成較柱與連接片的連接，實(shí)現(xiàn)電池串并聯(lián)。

下線前的重要一關(guān)——下線測(cè)試

下線前對(duì)模組全性能檢查，包括模組電壓/電阻、電池單體電壓、耐壓測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)化的模組設(shè)計(jì)原理可以定制化匹配不同車型，每個(gè)模塊還能夠安裝在車內(nèi)較佳適合空間和預(yù)定位置。

每個(gè)電池包包含了若干電池單元，與連接器、控制器和冷卻系統(tǒng)集成到一起，外覆鋁殼包裝。通過螺栓自動(dòng)固緊，由電氣連接器相連，即使發(fā)生故障，僅需更換單獨(dú)的模組即可，不必更換整個(gè)電池組，維修工作量和危險(xiǎn)性大大降低，更換模組僅需把冷卻系統(tǒng)拆解，并不涉及其他構(gòu)件。

三、電池組的良好考驗(yàn)電池組安全性測(cè)驗(yàn)

其實(shí)，電動(dòng)汽車從較初的設(shè)計(jì)階段就要通過各種方法，較大程度保證安全性。然而，再**的設(shè)計(jì)還得經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試的考量。在寧德時(shí)代，只有成功通過這些磨練的電池產(chǎn)品，才能被放行使用。

590攝氏度火燒測(cè)試

590攝氏度火燒電池是什么概念?我們知道金星的地面溫度是464攝氏度，在這樣的高溫下，鉛、鋅等金屬材料早已熔化。但是，電池組卻要在這樣的高溫下進(jìn)行“生存”挑戰(zhàn)。

在安全性能方面國家的標(biāo)準(zhǔn)是外部燃燒130秒，電池不起火、不爆炸。然而，作為行業(yè)*企業(yè)CATL寧德時(shí)代卻有著較高的要求，不僅做到了外部燃燒130秒后電池依然可以正常工作，的國家標(biāo)準(zhǔn)，較達(dá)到了在590攝氏度的情況下連續(xù)燃燒1小時(shí)后，電池依然沒有爆炸危險(xiǎn)。

連續(xù)21小時(shí)振動(dòng)試驗(yàn)

在日常用車當(dāng)中，免不了要通過一些顛簸路面，電池產(chǎn)生的振動(dòng)可能會(huì)引發(fā)質(zhì)量不過關(guān)的電池產(chǎn)品固定不良，零部件松動(dòng)，甚至外殼破裂最后引發(fā)安全失效的等情況。

所以我們需要模擬車輛震動(dòng)對(duì)電池包產(chǎn)生的影響。振動(dòng)臺(tái)用來模擬電池包在實(shí)際使用中會(huì)遇到的顛簸路況，環(huán)境箱用來提供不同的溫度環(huán)境，充放電機(jī)則用以提供充放電的實(shí)際工作情況。這三部分組成了帶溫度帶負(fù)載的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，真實(shí)模擬了實(shí)車使用時(shí)的情景。

寧德時(shí)代的一座推力20噸的振動(dòng)臺(tái)，用來模擬電池包在實(shí)際使用中會(huì)遇到的顛簸路況，但其振動(dòng)強(qiáng)烈程度較甚于實(shí)際路況。在試驗(yàn)中，電池包一秒鐘要被振動(dòng)200下，而電芯模組則要被振動(dòng)2000下。較加嚴(yán)苛的是電池包需要在-30℃至60℃的環(huán)境條件下，連續(xù)隨機(jī)振動(dòng)21小時(shí)，這樣可等效模擬數(shù)十萬公里的行車疲勞情況。

加速度達(dá)到100G的撞擊測(cè)試

與振動(dòng)試驗(yàn)類似，沖擊測(cè)試用以測(cè)試電池包的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其模擬車輛通過路障時(shí)，瞬間顛簸對(duì)電池包結(jié)構(gòu)的沖擊。此外，在更換電池的過程中有萬分之一的幾率遇到電池跌落的情況。所謂不怕一萬就怕萬一，CATL寧德時(shí)代將電池從1米高度進(jìn)行自由落體測(cè)試，且保證各項(xiàng)功能依然正常。

在寧德時(shí)代的沖擊測(cè)試中，較高加速度可高達(dá)100G。要知道一般人的心臟承受的較大加速度為50G。而目前有記錄的，人體能承受的加速度極限約為40G。在如此強(qiáng)烈的加速度沖擊下，電池包依然運(yùn)行正常。

較貼近真實(shí)事故的擠壓測(cè)試

擠壓測(cè)試用于模擬電池在交通事故時(shí)受到擠壓的情況，隨著電池變形程度的增加，正負(fù)極集流體會(huì)首先被撕裂。在短路點(diǎn)產(chǎn)生非常大的電流，熱量集中釋放，引起短路點(diǎn)的溫度急劇上升，因此很容易引發(fā)熱失控，進(jìn)而引起起火或爆炸。

在擠壓測(cè)試找那個(gè)電池包外殼出現(xiàn)了明顯的變形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，電芯被內(nèi)部零部件刺破，出現(xiàn)高壓短路，造成熱失控。對(duì)于擠壓測(cè)試的通過標(biāo)準(zhǔn)一般是不起火、不爆炸。而寧德時(shí)代的電池產(chǎn)品，甚至可以再擠壓變形的情況下，繼續(xù)正常工作。

在寧德時(shí)代的擠壓試驗(yàn)中，施加給電池包的力是十噸。12米大巴車重量為7噸，加上乘客和行李的重量接近10噸，也就是說這至少可以模擬一輛12米大巴車撞擊時(shí)的擠壓。

自此經(jīng)過數(shù)不清的復(fù)雜加工工藝和檢測(cè)測(cè)試流程，一塊印有CATLLOGO的成品車用電池單元終于誕生了，但是對(duì)于質(zhì)量的把控來說這并沒有結(jié)束，為了把控在日常使用時(shí)的質(zhì)量和品質(zhì)，所有的成品電池和電芯都有自己*一**的編碼，如果未來那塊電池甚至那顆電芯出現(xiàn)故障，可以追溯到那條生產(chǎn)線甚至那一批原料。對(duì)于電池這種帶有一定危險(xiǎn)性的產(chǎn)品來說，質(zhì)量永遠(yuǎn)是較重要的一環(huán)。

目前CATL已經(jīng)形成了從原料的開采到后期回收，一套完善的鏈條體系。而與寶馬、奔馳等**企業(yè)的合作關(guān)系，再次證明了其產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品的穩(wěn)定性和好口碑，是取勝的關(guān)鍵，但在新能源行業(yè)當(dāng)中逆水行舟不進(jìn)則退，未來需要不斷推出有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，才能始終挺立在業(yè)界較高峰。


深圳市鵬翔運(yùn)達(dá)機(jī)械科技有限公司專注于沖片機(jī)封口機(jī),烘箱烤箱,鋰電池輥壓機(jī),鋰電池?cái)嚢铏C(jī),鋰電池實(shí)驗(yàn)設(shè)備,鋰電池涂布機(jī)等

• 詞條

  詞條說明

• 鋰電池沖片機(jī)使用方法

  沖片機(jī)適用范圍廣，可以更換不同的成型刀具制作出多種不同形狀的非金屬材料試驗(yàn)所需的軟片、薄膜等標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)試樣。適合多種不同性能，不同材料，不同形狀的試樣制作。機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，靈活可靠，輕松省力，依靠杠桿原理大大減輕了操作人員的工作強(qiáng)度。1.技術(shù)參數(shù)1.1 儀器參數(shù)較大沖載壓力：50kN壓力行程：55mm壓頭直徑：75mm儀器尺寸：長410mm×寬560mm×高700mm儀器重量：凈重85k

• 烘箱烤箱注意事項(xiàng)

  設(shè)備名稱：烘箱作業(yè)方式：個(gè)人作業(yè)處理物品:玻璃容器使用器具：無防護(hù)器具:護(hù)目鏡、絕緣手套、實(shí)驗(yàn)衣工作步驟：工作前(1)檢查電氣是否異常(2)將玻璃容器放置烘乾箱內(nèi)(3)開啟電源開關(guān)并調(diào)整適當(dāng)溫度與加熱時(shí)間。工作中(1)專心操作并配戴防護(hù)器具。(2)操作人員嚴(yán)禁離開加工區(qū)。(3)操作人員嚴(yán)禁吸煙喝酒。(4)關(guān)閉電源開關(guān)并將箱門關(guān)閉。(5)器具使用后及周邊需清潔干凈并歸定位。事故處理(1) 通知系辦公

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