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“100億公里0事故”的秘訣,軒逸·純電全自動電池生產(chǎn)線探秘

鉅大LARGE  |  點擊量:813次  |  2020年04月30日  

進入2019年,新能源純電動汽車由于持續(xù)的多起起火自燃事故而飽受爭議。特斯拉與蔚來你方唱罷我登場,生怕“火熱”程度下降,前幾天還有名不見經(jīng)傳的云度以及看起來“一臉正氣”的長城歐拉也先后自燃了。七月新能源汽車銷量遇冷,除了補貼和政策因素外,也受到了人們對電動汽車的安全問題擔憂的影響。而在此時,日產(chǎn)汽車宣布,旗下純電動產(chǎn)品Leaf聆風銷量已突破43萬臺,累計行駛里程超過100億公里,迄今無電池自身導致的自燃事故發(fā)生。


作為國內(nèi)主流合資品牌的東風日產(chǎn),承接日產(chǎn)全球領(lǐng)先純電科技,基于與Leaf聆風同源的E-platform電動汽車平臺,推出了合資品牌首款國產(chǎn)純電動汽車——軒逸·純電。


日前,東風日產(chǎn)也首次對國內(nèi)媒體開放了其全自動電池生產(chǎn)線,這套日產(chǎn)在全球建立的第四條電池生產(chǎn)線位于廣州市花都區(qū)的東風日產(chǎn)第二廠,我們在此對其進行了100億公里0重大事故的探秘。


●國內(nèi)首個合資品牌電池產(chǎn)線


東風日產(chǎn)花都第二廠內(nèi)的這條電池產(chǎn)線,不僅是日產(chǎn)在全球的第四條全自動電池生產(chǎn)線,也是國內(nèi)整車制造行業(yè)首條自動化電池生產(chǎn)線。


該生產(chǎn)線執(zhí)行日產(chǎn)全球統(tǒng)一電池生產(chǎn)標準,采用諸多行業(yè)尖端科技,如激光裁剪、超聲波焊接、熱成型注膠、MES可追溯系統(tǒng)等,具有自動化、智能化、信息化優(yōu)勢,能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程100%品質(zhì)監(jiān)控判斷、完成后100%檢查、以及下線QA系統(tǒng)100%確認,確保每片電芯都完美無瑕。其中的6項重要設(shè)備,均為自動化進口產(chǎn)品,如大族激光、必能信焊機、諾信熱成型膠機等。


憑借先進的制造工藝和成熟完善的流程管理,該生產(chǎn)線為軒逸·純電供應(yīng)了堅實的品質(zhì)與安全保障。


從實際的探秘過程來看,東風日產(chǎn)的電池產(chǎn)線幾乎實現(xiàn)了完全的自動化生產(chǎn),車間的自動化率已達96%,只有部分工序要人工檢測。另外在電芯模組檢測方面,東風日產(chǎn)也擁有其他廠不具備的優(yōu)勢。由于自動化水平很高,關(guān)于單一電芯模組的篩選檢測,完全可以較由機器代勞。與傳統(tǒng)的人工抽樣檢測相比,電芯安全性得到了充足的保障。


●定制化軟包電芯


與國內(nèi)很多主流新能源公司相同,東風日產(chǎn)軒逸·純電的電芯也是由寧德時代生產(chǎn)供應(yīng)。但是最大的差別是,寧德時代對東風日產(chǎn)來說只是代工方,東風日產(chǎn)將其符合全球統(tǒng)一標準和材料配比的技術(shù)式樣供應(yīng)給寧德時代,寧德時代按照其要求生產(chǎn)定制化的軟包電芯。這與其他車企采購寧德時代的標準化產(chǎn)品有著本質(zhì)差別,一個是代工,一個是采購。


為保證電芯的超高品質(zhì),東風日產(chǎn)首先在源頭著手,經(jīng)過上千次如過充、振動、熱沖擊、甚至針刺等評估測試,確保材料的化學穩(wěn)定性。日產(chǎn)最終選擇了價格昂貴但是性能更加優(yōu)越的NCM鎳鈷錳三元鋰離子電池,該電芯擁有出色的電池密度和輸出穩(wěn)定性。同時,東風日產(chǎn)定制電芯內(nèi)部材料上也做了特殊設(shè)計,擁有在發(fā)生高強度劇烈撞擊時的自我處理機制,確保任何狀況下的萬無一失。


其次,相比目前市場上主流的其他兩種動力鋰電池形式,軟包電池具有散熱和安全性能好,重量輕、容量大,設(shè)計比較靈活等優(yōu)勢。方形電池除了比亞迪比較精通外,其他車企往往由于不能統(tǒng)一規(guī)格型號,造成成組困難。而圓柱電池的代表性使用者無疑是特斯拉了,頻繁的起火爆炸事故已經(jīng)證明了即便是特斯拉,也難以控制好18650/2170電池的熱失控問題。


所以東風日產(chǎn)選用了技術(shù)門檻更高、加工難度更大,但安全性更出色的軟包電池,這也正是日產(chǎn)多年純電動汽車無重大電池事故的原因之一,彰顯了其對車輛電池安全的重視程度。


●12道工藝流程14項品質(zhì)檢查


來到產(chǎn)線,從簡單的一塊原材料電芯到最終成為模組、pack電池包,要經(jīng)過12道工藝流程、14項品質(zhì)檢查及198項生產(chǎn)管控環(huán)節(jié)才能最終成為軒逸·純電的“一份子”。每臺軒逸·純電的動力鋰電池包內(nèi),包含24個電池模組,每個模組內(nèi)包含8個軟包電芯,總計192個高品控下生產(chǎn)的電芯才能進入到車內(nèi)。


電池生產(chǎn)模塊線,是完成CELL(電池單元)到MODULE(電池模塊)的生產(chǎn)過程。數(shù)千平米的生產(chǎn)線,被兩排精密的全自動生產(chǎn)設(shè)備占據(jù)了絕大部分空間,屈指可數(shù)的數(shù)個工作人員穿梭其中,整條生產(chǎn)線仿佛讓人走進了“外科手術(shù)室”般,干凈、整潔的同時,給人精密、先進的第一印象。


定制電芯進入自動化模塊線后,要經(jīng)過激光裁剪、超聲波焊接、熱熔膠注塑、激光打碼等多道精密自動化生產(chǎn)工序。其中激光裁剪能夠最大限度地保證裁剪的準確性和一致性,保證裁剪出的產(chǎn)品近乎完美一致;超聲波焊接因其環(huán)保、安全且不會損傷電池,而且焊接后導電性好,電阻系數(shù)極低或近乎零,能夠以超強焊接品質(zhì)賦予產(chǎn)品更強的穩(wěn)定性和充放電性能。


隨后便是電池模塊到電池包的pack成組工序,電池包的組裝過程要經(jīng)過堆棧分裝、主線束裝配、高壓檢查、合蓋檢查、氣密測試、充電測試、以及QA檢查等6道重要工序。為了確保整個生產(chǎn)流程的完全可控,MES系統(tǒng)扮演著“天眼”的角色,事無巨細地記錄著每個生產(chǎn)的細節(jié)。定值無線電槍正在緊固的螺絲的位置、力矩、當班員工的編號、生產(chǎn)的時間……所有一切都被清晰地計入系統(tǒng),悉數(shù)上傳至日產(chǎn)總部,其中重要數(shù)據(jù)更是要保存5年以上。


軒逸·純電的電池包外殼采用了1.2Gpa超高強度鋼材防護殼,四邊設(shè)計有潰縮吸能式的防撞保護,以在收到四個不同方向的撞擊時,保護電池模組和電芯不出現(xiàn)形變。


可以看到,24個電池模組被置于5mm厚的護板內(nèi)部,模組的固定架邊緣距離容易發(fā)生側(cè)碰的兩側(cè)外殼至少100mm以上,預留了足夠的防撞潰縮空間,而上下外殼均使用的是1.2Gpa超高強度鋼。


除此之外,在pACK品質(zhì)把控方面,要完成194項檢測環(huán)節(jié),嚴格確保電池品質(zhì)。完成組裝后,電阻檢測和電裝檢測會對整個電池包的關(guān)鍵參數(shù)進行校驗,確保電池組符合設(shè)計要求的同時,防止虛接等情況發(fā)生。之后即可進行氣密性檢測,1.5Kpa的高壓氣體被注入密封的電池包,保持15秒鐘沒有氣體外泄,確保整個電池包處于完全密封的狀態(tài)。


完成組裝的電池包離開生產(chǎn)線前還要經(jīng)過兩道嚴密的檢查:充電檢測,裝配完成的電池組需進行15分鐘高壓充電測試,模擬21種日常容易遇到的充電情境,保證軒逸·純電的電池系統(tǒng)在復雜的工作環(huán)境下也能保持良好的工作穩(wěn)定性;QA檢測,對整個生產(chǎn)裝配流程再次進行校驗,確保所有環(huán)節(jié)均按照設(shè)計要求進行生產(chǎn)和檢測,實現(xiàn)過程、檢查和下線每道工序都達到100%的品質(zhì)。


●周密的安全防御設(shè)計


除了在源頭提升動力鋰電池的質(zhì)量,東風日產(chǎn)還考慮到了實際用車過程中,環(huán)境因素變化對動力鋰電池的影響,制定了非常周密的安全防御設(shè)計。


被動安全方面,為了防止機械變形、擠壓、撕裂、隔膜破裂導致的內(nèi)短路,日產(chǎn)克制地將電池組布置在前后輪中間,并且除了上面提到的1.2Gpa超高強度裝甲外,電池組內(nèi)部還有玻璃纖維和凱夫拉組成的隔熱材料進一步防護、更加有極端情況下能夠迅速釋放內(nèi)部壓力的泄壓閥。此外,電池組周圍還留出足夠的防碰撞潰縮空間,最大限度供應(yīng)被動安全保障。


主動安全方面:為了防止過充、老化、低溫對電池的影響,日產(chǎn)LEAF做了大量的數(shù)據(jù)積累和實驗,含義出明確清晰的充電電流電壓邊界,以此管控整個充電過程,保障充電的安全。此外,成熟的LBC系統(tǒng)的保護策略更是整個行業(yè)的先行者,其通過不同形式的故障分類,對電池系統(tǒng)進行防護,能夠從動力源頭切斷任何充電和放電過程,從而防止熱失控的發(fā)生。


總結(jié):9年前,日產(chǎn)率先推出了全球首款量產(chǎn)電動汽車LEAF。9年來,LEAF在全球累計銷量達43萬輛,是迄今為止單一純電車型銷量的冠軍,累計行駛里程已達100億公里,卻仍保持著0重大事故的卓越記錄。如今,從定制電芯到落地日產(chǎn)全球第四條高精密、全自動生產(chǎn)線,并且執(zhí)行日產(chǎn)嚴苛的電池生產(chǎn)標準,東風日產(chǎn)沒有放松對安全的哪怕一絲要求。憑借苛刻的安全理念,軒逸·純電正在不斷刷新日產(chǎn)的安全記錄。


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