一顆電芯是如何誕生的??
下面來看一下量能一顆電芯是如何誕生的??
電池就像一個儲存電能的容器,能儲存多少的容量,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、粉塵等混入極片。否則,導(dǎo)致電池自放電過快甚至安全隱患。
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,通俗地說就是電池正負(fù)極的耳朵在進(jìn)行充放電時的連接點。
然后,通過切刀對極片進(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可實現(xiàn)自動檢測及自動糾偏,確保電芯極片不錯位。
裝配
卷繞好的裸電芯將被自動分選配對,之后再經(jīng)過極耳焊接、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輸過去,到達(dá)另一電極,完成充放電過程。
化成
化成是對注液后的電芯進(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,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。
為了電芯擁有良好性能,電芯制造過程中還要經(jīng)過X-ray檢測、焊接質(zhì)量檢測,絕緣檢測、容量測試等一系列“體檢過程”。
一顆性能優(yōu)良的超級電芯就這樣誕生啦!
制造好后的每一個電芯單體都具有一個單獨的二維碼,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,可以隨時調(diào)取生產(chǎn)信息;同時,這些大數(shù)據(jù)可以針對性地對后續(xù)改良設(shè)計做出數(shù)據(jù)支持。
模組變形記
單個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的模組全自動化生產(chǎn)產(chǎn)線,全程由十幾個精密機(jī)械手協(xié)作完成。另外,每一個模組都有自己固定的識別碼,出現(xiàn)問題可以實現(xiàn)全過程的追溯。
從簡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,一點不比電芯的制造過程簡單。
上料
將電芯傳送到指定位置,機(jī)械手自動抓取送入模組裝配線。
在寧德時代的車間內(nèi)從自動搬運材料到為設(shè)備喂料100%實現(xiàn)了自動化
給電芯洗個澡——等離子清洗工序
對每個電芯表面進(jìn)行清洗(量能EPT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)是清洗方法中最為徹底的剝離式清洗方式,其最大優(yōu)勢在于清洗后無廢液,最大特點是對金屬、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,還能起到絕緣的目的。
量能EPT采用國際上最先進(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,同時實時監(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)測到組件裝配參數(shù)(如長度/壓力等)OK后,啟動焊接機(jī)器人,對端/側(cè)板完成焊接,及焊接質(zhì)量100%在線檢測以確保質(zhì)量,以及100%在線監(jiān)測焊接質(zhì)量。
線束隔離板裝配
焊接監(jiān)測系統(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),生成單獨的編碼以便追溯。打碼后通過機(jī)械手將線束隔離板自動裝入模組。
完成電池的串并聯(lián)——激光焊接
通過自動激光焊接,完成極柱與連接片的連接,實現(xiàn)電池串并聯(lián)。
下線前的重要一關(guān)——下線測試
下線前對模組全性能檢查,包括模組電壓/電阻、電池單體電壓、耐壓測試、絕緣電阻測試。標(biāo)準(zhǔn)化的模組設(shè)計原理可以定制化匹配不同車型,每個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。通過螺栓自動固緊,由電氣連接器相連,即使發(fā)生故障,僅需更換單獨的模組即可,不必更換整個電池組,維修工作量和危險性大大降低,更換模組僅需把冷卻系統(tǒng)拆解,并不涉及其他構(gòu)件。