首頁 > 行業(yè)資訊

史上最全電池制造過程(一、一顆電芯是如何誕生的?)

來源:新能源網(wǎng)
時間:2018-07-25 09:01:08
熱度:

史上最全電池制造過程(一、一顆電芯是如何誕生的?)電芯是一個電池系統(tǒng)的最小單元。多個電芯組成一個模組,再多個模組組成一個電池包,這就是車用動力電池的基本結構。電池就像一個儲存電能的

  電芯是一個電池系統(tǒng)的最小單元。多個電芯組成一個模組,再多個模組組成一個電池包,這就是車用動力電池的基本結構。電池就像一個儲存電能的容器,能儲存多少的容量,是靠正極片和負極片所覆載活性物質多少來決定的。正負電極極片的設計需要根據(jù)不同車型來量身定做的。正負極材料克容量,活性材料的配比、極片厚度、壓實密度等對容量等的影響也至關重要。

  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攪拌成漿狀。這是電池生產(chǎn)的第一道工序,該道工序質量控制的好壞,將直接影響電池的質量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復雜,對原料配比,混料步驟,攪拌時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格控制粉塵,以防止粉塵對電池一致性產(chǎn)生影響,在寧德時代的生產(chǎn)車間對粉塵的管控水平相當于醫(yī)藥級別。

  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。否則會導致電池放電過快,甚至會出現(xiàn)安全隱患。

  將銅箔上負極材料壓緊再切分——冷壓與預分切

  在碾壓車間里,通過輥將附著有正負極材料的極片進行碾壓,一方面讓涂覆的材料更緊密,提升能量密度,保證厚度的一致性,另一方面也會進一步管控粉塵和濕度。

  將冷壓后的極片根據(jù)需要生產(chǎn)電池的尺寸進行分切,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)生嚴重的安全隱患。

  切出電池上正負極的小耳朵——極耳模切與分條

  極耳模切工序就是用模切機形成電芯用的導電極耳。我們知道電池是分正負極的,極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,通俗的說電池正負兩極的耳朵,是在進行充放電時的接觸點。

  而接下來的分條工序就是通過切刀對電池極片進行分切。

  完成電芯的雛形——卷繞工序

  在這里,電池的正極片、負極片、隔離膜以卷繞的方式組合成裸電芯。先進的CCD視覺檢測設備可實現(xiàn)自動檢測及自動糾偏,確保電芯極片不錯位。

  有了CCD視覺檢測設備的輔助,CATL寧德時代的電池生產(chǎn)車間在國際上屬于自動化程度最高的電池生產(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)部水份達標,確保電池在整個壽命周期內(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,到達另一電極,完成充放電過程。電解液的注入量是關鍵中的關鍵,如果電解液注入量過大,會導致電池發(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

  化成是對注液后的電芯進行激活的過程,通過充放電使電芯內(nèi)部發(fā)生化學反應形成SEI膜(SEI膜:是鋰電池首次循環(huán)時由于電解液和負極材料在固液相間層面上發(fā)生反應,所以會形成一層鈍化膜,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、絕緣監(jiān)測、焊接監(jiān)測,容量測試等一系列“體檢過程”。

  化成工序當中還包括,對電芯“激活”后第二次灌注電解液、稱重、注液口焊接、氣密性檢測;自放電測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電芯單體都具有一個單獨的二維碼,記錄著出生日期,制造環(huán)境,性能參數(shù)等等。強大的追溯系統(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)改良設計做出數(shù)據(jù)支持。