【诚捷智能· 高工经纬】宁德时代超级电芯是如何生产的?

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楼主 2022-06-19 06:40:45
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编者按

6微米薄如蝉翼的极片,590度的烈火测试,100G加速度冲击测试,近日播出的《大国重器2》宁德时代篇让很多工程迷和电粉们大呼不过瘾。


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其实,短短5分钟展示的只是冰山一角,制造电池包的复杂程度绝对超出你的想象。


到底有多复杂呢?今天,小编就带你一起走进这座神秘的工厂,探寻一块超级电池的诞生记。


电芯诞生记


首先,让我们看一下电芯的生产产线。这是国内首条、国际一流的自动化产线,宝马X1和新5系的电芯就是在这里诞生的哦。



所有进入车间的人员都必须穿洁净服,戴帽子、口罩,完毕后,需要经过喷淋间360度无死角除尘。



控温、控湿、无尘的工厂,可媲美半导体微电子的制造环境。



忙碌的RGV,按照设定的轨道,自动搬运材料和为设备上下物料。


孤独的机械手自动拆盘码盘


有了高科技机器人、中控系统、在线检测设备和信息追溯系统的助攻,catl的产线可实现“生产数据可视化”、“生产过程透明化”、“生产现场无人化”。


说了这么多,电芯究竟怎么制造出来的呢?让我们先认识下电池的构造。


电芯(Cell)是一个电池系统的最小单元。M个电芯组成一个模组(Module),N个模组组成一个电池包(Pack),这是车用动力电池的基本结构。



电池就像一个储存电能的容器,能储存多少的容量,是靠正极片和负极片的所负载活性物质多少来决定的。


极片主要是由搅拌、涂布、冷压三道工序完成:


搅拌


搅拌就是将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂,通过真空搅拌机搅拌形成均匀浆状。



涂布


搅拌好的活性材料以每分钟80米的速度被均匀涂覆到4000米长的铜箔上下面。涂布前的铜箔薄如蝉翼,只有6微米厚。



涂布至关重要,需要保证极片厚度和重量一致,否则会影响电池的一致性。涂布还必须确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片。否则,导致电池自放电过快甚至安全隐患。


冷压 & 预分切


辊压装置将涂布后的极片压实到预定的厚度和密度。



极耳模切 & 分条


在这里,用模切机模切形成电芯的导电极耳。极耳是电池头上的耳朵,通俗地说就是电池正负极的耳朵在进行充放电时的连接点。



然后,通过切刀对极片进行分切。


卷绕


电芯的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合形成裸电芯。先进的CCD可实现自动检测及自动纠偏,确保电芯极片不错位。



装配


卷绕好的裸电芯将被自动分选配对,之后再经过极耳焊接、折极耳、装配顶支架、热熔Mylar、入壳、壳体焊接等工序。至此,裸电芯就拥有了坚硬的外壳。



烘焙 & 注液


电池烘烤工序是为了使电池内部水分达标,确保电池在整个寿命周期内具有良好的性能。



注液,就是往烘焙后的电芯内注入电解液。电解液就像电芯身体里流动的血液,能量的交换就是带电离子的交换。这些带电离子从电解液中运输过去,到达另一电极,完成充放电过程。


化成


化成是对注液后的电芯进行激活的过程,通过充放电使电芯内部发生化学反应形成SEI膜,保证后续电芯在充放电循环过程中的安全、可靠和长循环寿命。



为了电芯拥有良好性能,电芯制造过程中还要经过X-ray检测、焊接质量检测,绝缘检测、容量测试等一系列“体检过程”。


一颗性能优良的超级电芯就这样诞生啦!



制造好后的每一个电芯单体都具有一个单独的二维码,记录着制造日期,制造环境,性能参数等等。强大的追溯系统可以将任何信息记录在案。如果出现异常,可以随时调取生产信息;同时,这些大数据可以针对性地对后续改良设计做出数据支持。


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