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巴中时期电池出产工艺揭秘

2020-11-22 12:32 锋中独行

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CATL巴中时期夺下了全球锂离子动力电池销量榜的冠军。这证了然中国锂电也已突破日韩包抄，在崛起为全球锂离子动力电池行业的辅导者。这家成立于2011年的年轻新能源企业为何可能青出于蓝？

今天就让我们走进CATL巴中时期的出产车间，一路来看看这块被公共，宝马，奔腾争抢的电芯是怎么造作出来的。

电芯是一个电池系统的最幼单元。多个电芯组成一个模组，再多个模组组成一个电池包，这就是车用动力电池的根基结构。电池就像一个贮存电能的容器，能贮存几多的容量，是靠正极片和负极片所覆载活性物质几多来决定的。正负电极极片的设计必要凭据分歧车型来量身定做的。正负极资料克容量，活性资料的配比、极片厚度、压实密度等对容量等的影响也至关沉要。

活性资料的造浆——搅拌工序

搅拌就是将活性资料通过真空搅拌机搅拌成浆状。这是电池出产的第一路工序，该路工序质量节造的曲直，将直接影响电池的质量和制品合格率。并且该路工序工艺流程复杂，对原料配比，混料步骤，搅拌功夫等等都有较高的要求。

巴中时期的搅拌车间对粉尘严格管控，此表，在搅拌的这一过程中必要严格节造粉尘，以预防粉尘对电池一致性产生影响，在巴中时期的出产车间对粉尘的管控水平相当于医药级别。

将搅拌好的浆料涂在铜箔上——涂布工序

这路工序就是将上一路工序后已经搅拌好的浆料以每分钟80米的速度被均匀涂抹到4000米长的铜箔高低面。而涂布前的铜箔只有6微米厚，能够用“薄如蚕翼”来形容。

涂布工序最沉要的是厚度和沉量的一致性

涂布至关沉要，必要保障极片厚度和沉量一致，不然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。不然会导致电池放电过快，甚至会出现安全隐患。

将铜箔上负极资料压紧再切分——冷压与预分切

在碾压车间里，通过辊将附着有正负极资料的极片进行碾压，一方面让涂覆的资料更缜密，提升能量密度，保障厚度的一致性，另一方面也会进一步管控粉尘和湿度。

冷压就是将铝箔上的正负极资料压紧压实，这对提升能量密度也很沉要

将冷压后的极片凭据必要出产电池的尺寸进行分切，并充分管控毛刺（这里的毛刺只能在显微镜下看分了然）的产生，这样做的主张是预防毛刺扎穿隔阂，产生严沉的安全隐患。

切出电池上正负极的幼耳朵——极耳模切与分条

极耳切模工序就是用模切机形成电芯用的导电极耳。我们知路电池是分正负极的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵，是在进行充放电时的接触点。

实现电芯的雏形——卷绕工序

在这里，电池的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸电芯。先进的CCD视觉检测设备可实现自动检测及自动纠偏，确保电芯极片不错位。

卷绕工序后电芯的雏形根基形成

有了CCD视觉检测设备的辅助，CATL巴中时期的电池出产车间在国际上属于自动化水平最高的电池出产车间之一。

去除水分和注入电解液——烘焙与注液

水分是电池系统的大敌，电池烘烤工序就是为了使电池内部水份达标，确保电池在整个寿命周期内拥有优良的机能。

而注液，就是往电芯内注入电解液。电解液就像电芯身段里流动的血液，能量的互换就是带电离子的互换。这些带电离子从电解液中运输从前，达到另一电极，实现充放电过程。电解液的注入量是关键中的关键，若是电解液注入量过大，会导致电池发热甚至直接失效，若是注入量过幼，则又影响电池的循环性。

电芯激活的过程——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产生化学反映形成SEI膜（SEI膜：是锂电池初次循环时由于电解液和负极资料在固液相间层面上产生反映，所以会形成一层钝化膜，就像给电芯镀了一层面膜。），保障后续电芯在充放电循环过程中的安全、靠得住和长循环寿命。将电芯的机能激活，还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测，容量测试等一系劣装体检过程”。

化成工序傍边还蕴含，对电芯“激活”后第二次灌注电解液、称沉、注液口焊接、气密性检测；自放电测试高温老化及静置保障了产品机能。

所有造作好后的每一个电芯单体都拥有一个单独的二维码，纪录着诞生日期，造作环境，机能参数等等。壮大的追忆系统能够将任何信息纪录在案。若是出现异常，能够随时调取出产信息；同时，这些大数据能够针对性地对后续改进设计做出数据支持。

单个的电芯是不能使用的，只有将多多电芯组合在一路，再加上�；さ缏泛捅；た�，能力直接使用。这就是所谓的电池模组。

电池模组（module）是由多多电芯组成的。必要通过严格筛选，将一致性好的电芯依照精密设计组装成为�？榛牡绯啬Ｗ�，并加装单体电池监控与治理装置。CATL的模组全自动化出产产线，全程由十几个精密机械手合作实现。另表，每一个模组都有自己固定的鉴别码，出现问题能够实现全过程的追忆。

从单一的一颗电芯到电池包的出产过程也是相当复杂，必要多路工序，一点不比电芯的造作过程单一。

上料

将电芯传送到造订地位，机械手自动抓取送入模组装配线。

在巴中时期的车间内从自动搬运资料到为设备喂料100%实现了自动化

给电芯洗个澡——等离子洗濯工序

对每个电芯表表进行洗濯（CATL巴中时期选取的是等离子处置技术保障清洁度）。这里选取离子清洁，保障在过程中的传染物不附着在电芯底部。

为什么要选取等离子洗濯技术？原因在于，等离子洗濯技术是洗濯步骤中最为彻底的剥离式洗濯方式，其最大优势在于洗濯后无废液，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大无数高分子资料等都能很好地处置，可实现整体和部门以及复杂结构的洗濯。

等离子洗濯过程

将电芯组合起来——电芯涂胶

电芯组装前，必要表表涂胶。涂胶的作用除了固定作用之表，还能起到绝缘和散热的主张。CATL巴中时期选取国际上最先进的高精度的涂胶设备以及机械手合作，能够以设定轨迹涂胶，同时实时监控涂胶质量，确保涂胶品质，进一步提升了每组分歧电池模组的一致性。

电芯的涂胶过程

给电芯建个家——端版与侧板的焊接

电池模组多选取铝造端板和侧板焊接而成，通过机械人进行层压和端板、侧板焊接处置。

线束隔离板装配

焊接监测系统正确定位焊接地位后，绑定线束隔离板物料条码至MES出产调度治理系统，天生单独的编码以便追忆。打码后通过机械手将线束隔离板自动装入模组。

线束隔离板的装置过程

实现电池的串并联——激光焊接

通过自动激光焊接，实现极柱与衔接片的衔接，实现电池串并联。

下线前的沉要一关——下线测试

下线前对模组全机能查抄，蕴含模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。尺度化的模组设计道理能够定造化匹配分歧车型，每个�？榛箍赡茏爸迷诔的谧罴咽屎峡占浜驮ぴ嫉匚�。

每个电池包蕴含了若干电池单元，与衔接器、节造器和冷却系统集成到一路，表覆铝壳包装。通过螺栓自动固紧，由电气衔接器相连，即便产生故障，仅需更换单独的模组即可，不用更换整个电池组，维建工作量和危险性大大降低，更换模组仅需把冷却系统拆解，并不涉及其他构件。

其实，电动汽车从最初的设计阶段就要通过各类步骤，最大水平保障安全性。然而，再美满的设计还得经过实际测试的考量。在巴中时期，只有成功通过这些考验的电池产品，能力被放行使用。

590摄氏度火烧测试

590摄氏度火烧电池是什么概想？我们知路金星的地面温度是464摄氏度，在这样的高温下，铅、锌等金属资料早已溶解。但是，电池组却要在这样的高温下进杏装生计”挑战。

在安全机能方面国度的尺度是表部点火130秒，电池不动怒、不爆炸。然而，作为行业领军企业CATL巴中时期却有着更高的要求，不仅做到了表部点火130秒后电池依然能够正常工作，的国度尺度，更达到了在590摄氏度的情况下陆续点火1幼时后，电池依然没有爆炸危险。

陆续21幼使伛动试验

在日常用车傍边，免不了要通过一些颠簸路面，电池产生的振动可能会引发质量不外关的电池产品固定不良，零部件松动，甚至表壳分裂最后引发安全失效的等情况。

所以我们必要仿照车辆震荡对电池包产生的影响。振动台用来仿照电池包在现实使用中会遇到的颠簸路况，环境箱用来提供分歧的温度环境，充放电机则用以提供充放电的现实工作情况。这三部门组成了带温度带负载的振动测试系统，真实仿照了实车使用时的情景。

巴中时期的一座推力20吨的振动台，用来仿照电池包在现实使用中会遇到的颠簸路况，但其振动强烈水平更甚于现实路况。在试验中，电池包一秒钟要被振动200下，而电芯模组则要被振动2000下。越发严苛的是电池包必要在-30℃至60℃的环境前提下，陆续随机振动21幼时，这样可等效仿照数十万公里的行车委顿情况。

加快度达到100G的撞击测试

与振动试验类似，冲击测试用以测试电池包的机械结构不变，其仿照车辆通过路障时，瞬间颠簸对电池包结构的冲击。此表，在更换电池的过程中有万分之一的几率遇到电池跌落的情况。所谓不怕一万就怕万一，CATL巴中时期将电池从1米高度进行自由落体测试，且保障各项职能依然正常。

在巴中时期的冲击测试中，最高加快度可高达100G。要知路通常人的心脏接受的最大加快度为50G。而目前有纪录的，人体能接受的加快度极限约为40G。在如此强烈的加快度冲击下，电池包依然运行正常。

最切近真实变乱的挤压测试

挤压测试用于仿照电池在交通变乱时受到挤压的情况，随着电池变形水平的增长，正负极集流体味首先被扯破。在短路点产生极度大的电流，热量集中开释，引起短路点的温度急剧上升，因而很容易引发热失控，进而引起动怒或爆炸。

在挤压测试找那个电池包表壳出现了显著的变形，内部结构被粉碎，电芯被内部零部件刺破，出现高压短路，造成热失控。对于挤压测试的通过尺度通常是不动怒、不爆炸。而巴中时期的电池产品，甚至能够再挤压变形的情况下，持续正常工作。

在巴中时期的挤压试验中，施加给电池包的力是十吨。12米大巴车沉量为7吨，加上乘客和行李的沉量靠近10吨，也就是说这至少能够仿照一辆12米大巴车撞击时的挤压。

实现语

自此经过数不清的复杂加工工艺和检测测试流程，一块印有CATL LOGO的制品车用电池单元终于诞生了，但是对于质量的把控来说这并没有实现，为了把控在日常使用时的质量和品质，所有的制品电池和电芯都有自己唯一无二的编码，若是将来那块电池甚至那颗电芯出现故障，能够追忆到那条出产线甚至那一批原料。对于电池这种带有肯定危险性的产品来说，质量始终是最沉要的一环。

目前CATL已经形成了从原料的开采到后期回收，一套美满的链条系统。而与宝马、奔腾等国际企业的合作关系，再次证了然其产品的优势。产品的不变性融洽口碑，是取胜的关键，但在新能源行业傍边逆水行舟不进则退，将来必要不休推出有市场竞争力的产品，能力始终挺立在业界最顶峰。

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