一顆電芯是如何誕生的?

更新時間：2024-02-16

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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(jié)構(gòu)。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)極片所覆載活性物質(zhì)多少來決定的。正負(fù)電極極片的設(shè)計需要根據(jù)不同車型來量身定做的。正負(fù)極材料克容量，活性材料的配比、極片厚度、壓實(shí)密度等對容量等的影響也至關(guān)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(jī)攪拌成漿狀。這是電池生產(chǎn)的第一道工序，該道工序質(zhì)量控制的好壞，將直接影響電池的質(zhì)量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復(fù)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(yán)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(dāng)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(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。否則會導(dǎo)致電池放電過快，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。

將銅箔上負(fù)極材料壓緊再切分——冷壓與預(yù)分切

在碾壓車間里，通過輥將附著有正負(fù)極材料的極片進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yán)重的安全隱患。

切出電池上正負(fù)極的小耳朵——極耳模切與分條

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

而接下來的分條工序就是通過切刀對電池極片進(jìn)行分切。

完成電芯的雛形——卷繞工序

在這里，電池的正極片、負(fù)極片、隔離膜以卷繞的方式組合成裸電芯。先進(jìn)的CCD視覺檢測設(shè)備可實(shí)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(shè)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(dá)標(biāo)，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(yùn)輸過去，到達(dá)另一電極，完成充放電過程。電解液的注入量是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，如果電解液注入量過大，會導(dǎo)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(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(SEI膜：是鋰電池循環(huán)時由于電解液和負(fù)極材料在固液相間層面上發(fā)生反應(yīng)，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(dāng)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(dú)的二維碼，記錄著出生日期，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。

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一顆電芯是如何誕生的?