一颗电池是如何诞生的?---天蓝智能全面解读

来源:中国电动车网  综合报道  2018-8-27  浏览44496次  

[摘要]近日,2018年第三届亚太电池展(GBF.ASIA2018)在广州顺利举办,本次展会参展企业涵盖锂电池、超级电容、燃料电池、蓄电池、石墨烯以及电池材料、配件、设备等领域。东莞市天蓝智能装备有限公司(以下简称“天蓝智能”)隆重出席!

一颗电芯是如何诞生的?


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电芯是一个电池系统的最小单元。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所覆载活性物质多少来决定的。正负电极极片的设计需要根据不同车型来量身定做的。正负极材料克容量,活性材料的配比、极片厚度、压实密度等对容量等的影响也至关重要。


活性材料的制浆——搅拌工序


搅拌就是将活性材料通过真空搅拌机搅拌成浆状。这是电池生产的第一道工序,该道工序质量控制的好坏,将直接影响电池的质量和成品合格率。而且该道工序工艺流程复杂,对原料配比,混料步骤,搅拌时间等等都有较高的要求。


这里搅拌的是电池的活性材料。


此外,在搅拌的这一过程中需要严格控制粉尘,以防止粉尘对电池一致性产生影响,在宁德时代的生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


这道工序就是将上一道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米长的铜箔上下面。而涂布前的铜箔只有6微米厚,可以用“薄如蚕翼”来形容。


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。否则会导致电池放电过快,甚至会出现安全隐患。


将铜箔上负极材料压紧再切分——冷压与预分切


在碾压车间里,通过辊将附着有正负极材料的极片进行碾压,一方面让涂覆的材料更紧密,提升能量密度,保证厚度的一致性,另一方面也会进一步管控粉尘和湿度。


将冷压后的极片根据需要生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清楚了)的产生,这样做的目的是避免毛刺扎穿隔膜,产生严重的安全隐患。


切出电池上正负极的小耳朵——极耳模切与分条


极耳模切工序就是用模切机形成电芯用的导电极耳。我们知道电池是分正负极的,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。


而接下来的分条工序就是通过切刀对电池极片进行分切。


完成电芯的雏形——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。


从电芯到电池的形成——电芯装配工序


电芯制作完毕后,接下来就到了电芯从入壳到清洗套膜的电芯转配过程。


电芯的装配阶段,能否完美的结合电池厂家的工艺,能否实现高效稳定的电芯装配,是电芯生产实现量产化的极为重要的一环。而天蓝智能的智能化自动化电芯装配线便是这方面的佼佼者。


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电芯入壳--既电芯装入钢壳的过程。天蓝智能的入壳机,采用功能模块化设计,配备多功能图像识别、360%无极激光测控技术以及柔性输送线,可实现单机双工位凸轮连杆传动,兼容单双极耳卷芯,确保无损伤同轴导向入壳。 


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电芯点底焊--既电芯底部极耳与钢壳焊接的过程。天蓝智能的点底焊机,该设备首创2次焊接,采用凸轮连杆传动方式,可实现无间断旋转传送,设备搭载的拉力测试环节,可有效防止不良品流入下一工序。


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电芯钢壳滚槽--既外壳实现凹陷,让电芯稳固于外壳内部。天蓝智能的滚槽机,可自动补偿进刀、为滚刀涂油,回旋式真空除尘工艺尽可能地剔除了产品生产过程中可能产生的杂质。


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电芯注液--既将电解液注入电芯。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。电解液的注入量是关键中的关键,如果电解液注入量过大,会导致电池发热甚至直接失效,如果注入量过小,则又影响电池的循环性。天蓝智能的注液机,强调了注液泵内的循环系统,具备注液管路自助清洗以及自助补液功能。点对点的气密性检测,为生产精度的进一步提升提供了新动力。 


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电芯焊盖帽--将极耳与盖帽焊接在一起的过程。天蓝智能的盖帽焊采用直线式布局,支持焊点在线图像识别和多点焊接可调。


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电芯封口机--对外壳采用封口处理,一颗完整的电池已成最基本形状。天蓝智能的封口机,采用新式凸轮连杆结构,配备了进口长寿命模块、在线图像识别技术和完善监测,可保证设备旋转式无间断输送。


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电芯清洗及套膜--清洗外壳的如电解液等的“杂质”后,通过绝缘包装,减少电池的正极与负极外露接触面,提高安全性。天蓝智能的清洗套膜一体机,采用汽车级机器人焊接工艺,通过微米级油层控制、独立风量供应、自动吸盒、磁悬浮及抱夹下拉式套膜等先进技术,实现完美的清洗及套膜过程。


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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发生化学反应形成SEI膜(SEI膜:是锂电池首次循环时由于电解液和负极材料在固液相间层面上发生反应,所以会形成一层钝化膜,就像给电芯镀了一层面膜。),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。将电芯的性能激活,还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测,容量测试等一系列“体检过程”。


化成工序当中还包括,对电芯“激活”后第二次灌注电解液、称重、注液口焊接、气密性检测;自放电测试高温老化及静置保证了产品性能。


所有制造好后的每一个电芯单体都具有一个单独的二维码,记录着出生日期,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。



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