電芯誕生記

首先，讓我們看一下電芯的生產(chǎn)產(chǎn)線。這是國(guó)內(nèi)首條、國(guó)際一流的自動(dòng)化產(chǎn)線，寶馬X1和新5系的電芯就是在這里誕生的哦。

所有進(jìn)入車間的人員都必須穿潔凈服，戴帽子、口罩，完畢后，需要經(jīng)過(guò)噴淋間360度無(wú)死角除塵。

控溫、控濕、無(wú)塵的工廠，可媲美半導(dǎo)體微電子的制造環(huán)境。

忙碌的RGV，按照設(shè)定的軌道，自動(dòng)搬運(yùn)材料和為設(shè)備上下物料。

孤獨(dú)的機(jī)械手自動(dòng)拆盤碼盤

有了高科技機(jī)器人、中控系統(tǒng)、在線檢測(cè)設(shè)備和信息追溯系統(tǒng)的助攻，catl的產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化”、“生產(chǎn)過(guò)程透明化”、“生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化”。

說(shuō)了這么多，電芯究竟怎么制造出來(lái)的呢?讓我們先認(rèn)識(shí)下電池的構(gòu)造。

電芯(Cell)是一個(gè)電池系統(tǒng)的最小單元。M個(gè)電芯組成一個(gè)模組(Module),N個(gè)模組組成一個(gè)電池包(Pack),這是車用動(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)極片的所負(fù)載活性物質(zhì)多少來(lái)決定的。

極片主要是由攪拌、涂布、冷壓三道工序完成：

攪拌

攪拌就是將正、負(fù)極固態(tài)電池材料混合均勻后加入溶劑，通過(guò)真空攪拌機(jī)攪拌形成均勻漿狀。

涂布

攪拌好的活性材料以每分鐘80米的速度被均勻涂覆到4000米長(zhǎng)的銅箔上下面。涂布前的銅箔薄如蟬翼，只有6微米厚。

涂布至關(guān)重要，需要保證極片厚度和重量一致，否則會(huì)影響電池的一致性。涂布還必須確保沒(méi)有顆粒、雜物、粉塵等混入極片。否則，導(dǎo)致電池自放電過(guò)快甚至安全隱患。

冷壓&預(yù)分切

輥壓裝置將涂布后的極片壓實(shí)到預(yù)定的厚度和密度。

極耳模切&分條

在這里，用模切機(jī)模切形成電芯的導(dǎo)電極耳。極耳是電池頭上的耳朵，通俗地說(shuō)就是電池正負(fù)極的耳朵在進(jìn)行充放電時(shí)的連接點(diǎn)。

然后，通過(guò)切刀對(duì)極片進(jìn)行分切。

卷繞

電芯的正極片、負(fù)極片、隔離膜以卷繞的方式組合形成裸電芯。先進(jìn)的CCD可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)糾偏，確保電芯極片不錯(cuò)位。

裝配

卷繞好的裸電芯將被自動(dòng)分選配對(duì)，之后再經(jīng)過(guò)極耳焊接、折極耳、裝配頂支架、熱熔Mylar、入殼、殼體焊接等工序。至此，裸電芯就擁有了堅(jiān)硬的外殼。

烘焙&注液

電池烘烤工序是為了使電池內(nèi)部水分達(dá)標(biāo)，確保電池在整個(gè)壽命周期內(nèi)具有良好的性能。

注液，就是往烘焙后的電芯內(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(guò)去，到達(dá)另一電極，完成充放電過(guò)程。

化成

化成是對(duì)注液后的電芯進(jìn)行激活的過(guò)程，通過(guò)充放電使電芯內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成SEI膜，保證后續(xù)電芯在充放電循環(huán)過(guò)程中的安全、可靠和長(zhǎng)循環(huán)壽命。

為了電芯擁有良好性能，電芯制造過(guò)程中還要經(jīng)過(guò)X-ray檢測(cè)、焊接質(zhì)量檢測(cè)，絕緣檢測(cè)、容量測(cè)試等一系列“體檢過(guò)程”。

一顆性能優(yōu)良的超級(jí)電芯就這樣誕生啦!

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，記錄著制造日期，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。

模組變形記

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(guò)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(wèn)題可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的追溯。

從簡(jiǎn)單的一顆電芯到電池包的生產(chǎn)過(guò)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(guò)程簡(jiǎn)單。

上料

將電芯傳送到指定位置，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(guò)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)是清洗方法中最為徹底的剝離式清洗方式，其最大優(yōu)勢(shì)在于清洗后無(wú)廢液，最大特點(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(lái)——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，還能起到絕緣的目的。

CATL寧德時(shí)代采用國(guó)際上最先進(jìn)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，待設(shè)備在線監(jiān)測(cè)到組件裝配參數(shù)(如長(zhǎng)度/壓力等)OK后，啟動(dòng)焊接機(jī)器人，對(duì)端/側(cè)板完成焊接，及焊接質(zhì)量100%在線檢測(cè)以確保質(zhì)量，以及100%在線監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量。

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(guò)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(guò)自動(dòng)激光焊接，完成極柱與連接片的連接，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)最佳適合空間和預(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(guò)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。