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视频 | 5分钟看宁德时代如何铸就“大国重器”,以及超级电芯是如何诞生的

旺材锂电 2020-03-22 20:16:45

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关键词:视频;宁德时代;铜箔;电芯

整理 | 连线新能源


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导语

3月1日晚,宁德时代代表中国锂电力量亮相《大国重器》第二季,作为2017年全球锂离子动力电池销量的冠军,它是靠什么崛起为全球锂电行业领军者?让我们跟随《大国重器》的镜头,去一探究竟吧!之后宁德时代还给大家解释了超级电芯的诞生过程。精彩尽在本文!


(来源:央视财经频道)

观看全集视频请复制链接(http://t.cn/REXHdd6)至浏览器查看!

这是一场对中国新一代汽车动力电池的极限测试,汽车已经以110公里的时速行驶了一个多小时,电池温度数据实时传送到测试中心。


“电池信息,现在是MD98867。”


温度超过30度后,王维最关心的指标就是温度波动情况,虽然温度波动控制在3.62度,优于全球动力电池5 度的波动数值,但挑战并没有结束,要想让续航里程和安全性能两项指标领跑全球,王维他们还需要继续冲刺。


这是中国最大的动力电池生产基地,每天生产的电池可以满足1500辆电动汽车的需求,每辆汽车的电池包由150至300个这样的电芯组成。



“大家有几个问题要重点关注一下,一个是冷压的断代,还有涂布的打皱。”


王维他们即将挑战的是用6微米的铜箔制造动力电池电芯,替换原有的8微米铜箔,这样做可以在电芯体积不变的情况下将活性材料镍钴锰的能量密度提升5%,从而加大续航里程。


量身定制60米涂布机攻克首道难关

这是全球新能源电池竞争的核心领域,国际三大电池制造商松下、LG、三星此前都在8微米铜箔上徘徊不前,拦路虎就是涂布这道工序。


“它过辊的时候容易断裂。”


这台60米的涂布机是中国工程师专门为制造6微米铜箔研制的。

黑色的活性材料被均匀涂抹在铜箔上,一卷4000米长的铜箔,在涂布机上以每分钟80米的速度运行,任何褶皱、翻折都会导致整卷铜箔报废,这是中国工程师用了三年时间设计出的装置。

“所有的零部件都来自中国,在电芯能量密度的提高上,我们必须依靠自己的力量。”


全球首台6微米铜箔高速卷绕机助力完工

接下来的难关是绝缘膜卷绕,这是确保电池安全性的关键一步,高速卷绕中,白色的绝缘膜上下两面要与铜箔制成的正负极片同时完成贴合,所有的参数和技术标准,加在一起有500多页。


这是全球动力电池产业第一台6微米铜箔高速卷绕机,完全自主制造、压制成型、安装顶盖、装配模组、加装外壳,全球第一批6微米铜箔铜箔动力电池正式下线。


这些电池检测装备,中国同样领先全球,500度高温火烧、浸水、喷淋、高空坠落,每一项都是国际最高标准,甚至国际上认为太过严苛,不做硬性规定的8毫米钢针刺穿3个电芯的人为短路模拟测试,在这里也毫不马虎,测试全部通过。


第一批6微米铜箔动力电池将用于德国一家著名汽车生产商,他们的新能源电池,50%以上来自中国,这只是中国新能源电池产业的一个缩影,全球排名前十位的动力电池生产商,中国已占六席,到2020年,中国动力电池全球份额将超过50%。


五分钟没看够?超级工厂的秘密都在这里 (一)超级电芯诞生记


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。

本文由连线新能源综合自央视财经、储能头条、 CATL宁德时代新能源

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