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探廠(chǎng)丨一塊掌握安全核心科技的電池是如何誕生的

時(shí)間：2021-07-09    來(lái)源：未知    作者：admin

 

鋰電池是科技的產(chǎn)物。這句話(huà)背后折射出的是，鋰電池的發(fā)展與傳統制造業(yè)在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等熱潮下開(kāi)展智能生產(chǎn)建設實(shí)踐高度同步。
天能從2006年開(kāi)始布局鋰電產(chǎn)業(yè)，大踏步向輕型電動(dòng)車(chē)鋰電關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)與前沿科技探路，天能的目標是要依托全球技術(shù)合作與數字化智能升級，構建鋰電全渠道設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與營(yíng)銷(xiāo)的全方位應用平臺，不斷提升自身鋰電驅動(dòng)力。
在鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中，最能明顯體現自動(dòng)化與智能化特征的，是電池系統最小單元——電芯的生產(chǎn)過(guò)程。
今天就讓我們走進(jìn)國家工信部認定的天能鋰電智能生產(chǎn)車(chē)間，近距離了解高能、安全的電芯是如何誕生的。
 
混漿——以活性材料制漿，是電池正負極材料的源頭
混漿指的是將正負極活性料、導電劑、粘結劑及分散劑按照一定配比進(jìn)行混合攪拌的過(guò)程，是電芯生產(chǎn)的第一道工序，可以細分為上料和混料，該道工序質(zhì)量控制的好壞，將直接影響成品電池的質(zhì)量。
上料和混料對原材料的配比十分講究，為保證精準度和一致性，天能對設備做了智能化升級，能實(shí)現全自動(dòng)上料、自動(dòng)稱(chēng)重并計量，精度高達萬(wàn)分之三。設備采用的高速分散核心工藝技術(shù)，轉速達4500轉/分鐘，并且通過(guò)全密閉管道進(jìn)行輸送，嚴格控制粉塵，確保漿料均一性以及增強了漿料輸送過(guò)程的安全環(huán)保。
 
涂布——將漿料涂在銅箔上，用于制造電池正負極極片
從工藝流程來(lái)看，涂布是電芯制備過(guò)程中的關(guān)鍵工序，涂布的均勻性、一致性、對齊性、烘烤穩定、粘結劑擴散性、面密度穩定性等都與此息息相關(guān)，涂布質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電池質(zhì)量的優(yōu)劣。

天能采用的是全球領(lǐng)先的雙層噴涂技術(shù)，速度達70m/min，是傳統轉移涂布機的10倍。涂布過(guò)程中采用美國進(jìn)口beta-ray自動(dòng)測厚儀用β射線(xiàn)在線(xiàn)自動(dòng)測試涂片面密度，實(shí)現厚度自動(dòng)檢測并自動(dòng)調整涂布面密度功能，達到極片密度均一性。
 
輥壓——把正負極材料壓得更緊密
輥壓是通過(guò)輥將附著(zhù)有正負極材料的極片進(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(huì )進(jìn)一步管控粉塵和濕度。
天能的滾壓設備采用萬(wàn)向節驅動(dòng)方式，機械速度達100m/min，是傳統輥壓機的三倍以上。設備具有自動(dòng)檢測及調整功能，輥壓精度控制在2微米以?xún)�，滾壓精度提高了一倍以上，消除極片的毛刺，并確保極片厚度均一性。
 
分切——將極片切成規定的尺寸
天能采用的是片刀分切方式，精度控制在0.1mm以?xún)�，并配置了在線(xiàn)CCD檢測、自動(dòng)貼標、不良品自動(dòng)記錄、邊緣毛刺管控等功能，確保極片質(zhì)量的穩定性、安全性。
 
卷繞——形成電芯形狀的雛形
卷繞是將分切后極片卷繞成規定厚度的圓柱形卷芯，卷繞完成后，圓柱電芯的雛形已經(jīng)具備。天能在卷繞環(huán)節采用三軸卷繞技術(shù)，集制片、卷繞、測短路為一體，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，能最大程度地確保了電芯的安全性和一致性。
 


此外需要一提的是，分切后的極片在進(jìn)入卷繞工序前，通常會(huì )先進(jìn)行烘烤，目的是將極片中的水分烘干至指定值，杜絕出現因水分子含量超標影響電池使命安全的現象。
 
裝載——為卷芯供料并作不良檢測
通過(guò)智能裝載機，實(shí)現卷芯條碼自動(dòng)識別功能，對卷芯外徑自動(dòng)檢測，不良卷芯自動(dòng)剔除，確保進(jìn)入下一道工序的都是合格的卷芯。
 
入殼——將卷芯裝入鋼殼并放入墊片
自動(dòng)入殼機可以將完成供料后的卷芯放入鋼殼，并完成絕緣墊片的自動(dòng)沖切、定位、安裝、檢查流程。設備具有自動(dòng)鋼殼定位功能，合格率高達99.5%以上。
 
負極耳焊接——完成負極片與鋼殼的連接
該工序是通過(guò)焊接機將負極耳與鋼殼底部焊緊。設備采用了日本進(jìn)口的米亞基焊機，具有加壓和電流跟蹤功能，確保焊接強度的穩定一致。
 
插入中心針——提升電芯使用的安全性
中心針在國內只有極少公司使用，目的是提升電池導熱功能和上下通氣功能，避免通氣孔被阻塞，確保過(guò)程安全。中心針插入前后，中心孔自動(dòng)整形，通過(guò)連接設備的系統自動(dòng)檢測電芯狀態(tài)，排查并剔除不良品。
 
滾槽——提升電芯使用的安全性
滾槽的目的是在電芯正極處壓出滾槽，便于后續封口。天能用于電芯生產(chǎn)的滾槽機采用凸輪結構方式，效率高、精度準，可以自動(dòng)檢測滾槽高度、槽高及外徑，精度控制在0.05mm以?xún)�，確保了產(chǎn)品尺寸的一致性。
 
X-ray檢測——從生產(chǎn)源頭減少缺陷產(chǎn)品的流出
利用x射線(xiàn)檢測每只電芯的內部結構，包括上下部極片對齊度、中心針插入高度、滾槽高度、寬度，電池頭部高度等，檢測精度達±0.05mm。
 
注液——將電解液倒入電池內部
注液后的電芯具備了電子在正負極間傳導的條件，而電解液注入量有著(zhù)嚴格的規定，量度精準與否將直接關(guān)系到電池的實(shí)際使用性能的優(yōu)劣。天能使用的注液機采用真空加壓循環(huán)的注液方式，極片浸潤效果好、速度快、精度高。同時(shí)，注液數據可自動(dòng)保存，便于查詢(xún)。
 
正極耳焊接——完成正極片與鋼殼的連接
該步驟是電芯成型的關(guān)鍵步驟之一。天能所使用的激光焊焊接機采用的是當前國際最先進(jìn)的激光焊技術(shù)及振鏡方式，通過(guò)視頻檢測極耳位置和焊接狀況，確保焊接質(zhì)量。
 

壓蓋帽與供料采用振動(dòng)盤(pán)方式，入料方便。每只電池用測力傳感器自動(dòng)檢查焊接質(zhì)量，利用數字傳感器檢測電池高度，從而判別蓋帽位置是否正確。
 
封口—— 一只完整的電芯誕生了
封口所用的封口機采用的是蹲封方式，可以控制電池高度，并用變位傳感器全檢，利用視覺(jué)檢查系統檢測電池外徑，精度控制在±0.05mm。
 
密封性檢查——電芯制作工藝的最后一道工序
為確保電芯在后續使用過(guò)程中的性能與安全，密封性檢查是必不可少的環(huán)節。天能采用密封性檢查機以正壓力方式測試每只電池的密封性能，僅需1.5秒即可完成對一只電池的精準檢測。
 
結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)以上一系列智能化加工工藝和檢測流程后，一只性能、安全皆有保障的電芯宣告誕生。但是距離能夠作為動(dòng)力源裝入電動(dòng)車(chē)內使用，還需經(jīng)歷清洗、pack組裝、化成、電壓與內阻測試等多個(gè)環(huán)節。
值得一提的是，天能鋰電為了把控在日常使用時(shí)的質(zhì)量和品質(zhì)，所有的成品電池和電芯都有自己獨一無(wú)二的編碼，如果未來(lái)那塊電池甚至那顆電芯出現故障，可以追溯到那條生產(chǎn)線(xiàn)甚至那一批原料。
在天能鋰電的智能生產(chǎn)車(chē)間，隨處可見(jiàn)安全生產(chǎn)的標語(yǔ)，這既是在提醒所有職工生產(chǎn)安全的重要性，更是在強調要將生產(chǎn)出一款安全性領(lǐng)先的產(chǎn)品作為必須達成的任務(wù)。新能源行業(yè)在創(chuàng )新中快速發(fā)展，外部形勢在變，科學(xué)技術(shù)在變，生產(chǎn)工藝在變，萬(wàn)變不離其宗的，永遠是對產(chǎn)品品質(zhì)的嚴苛要求。
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