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2017年CATL宁德时期夺下了环球锂离子动力电池销量榜的冠军。
这证明了中国锂电也已打破日韩包围，正在崛起为环球锂离子动力电池行业的领导者。
这家成立于2011年的年轻新能源企业为何能够后来居上？为何能保持着车用锂电池“零事件”的行业记录呢？

本日就让我们走进CATL宁德时期的生产车间，一起来看看这块被大众，宝马，奔驰争抢的电芯是怎么制造出来的。

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，这便是车用动力电池的基本构造。
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须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主要。

活性材料的制浆——搅拌工序

搅拌便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，该道工序质量掌握的好坏，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繁芜，对质料配比，混料步骤，搅拌韶光等等都有较高的哀求。

这里搅拌的是电池的活性材料

宁德时期的搅拌车间对粉尘严格管控，此外，在搅拌的这一过程中须要严格掌握粉尘，以防止粉尘对电池同等性产生影响，在宁德时期的生产车间对粉尘的管控水平相称于医药级别。

将搅拌好的浆料涂在铜箔上——涂布工序

这道工序便是将上一道工序后已经搅拌好的浆料以每分钟80米的速率被均匀涂抹到4000米长的铜箔高下面。
而涂布前的铜箔只有6微米厚，可以用“薄如蚕翼”来形容。

涂布工序最主要的是厚度和重量的同等性

涂布至关主要，须要担保极片厚度和重量同等，否则会影响电池的同等性。
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，乃至会涌现安全隐患。

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，担保厚度的同等性，另一方面也会进一步管控粉尘和湿度。

冷压便是将铝箔上的正负极材料压紧压实，这对提升能量密度也很主要

将冷压后的极片根据须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

极耳切模工序便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，极耳便是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，普通的说电池正负两极的耳朵，是在进行充放电时的打仗点。

而接下来的分条工序便是通过切刀对电池极片进行分切。

极耳模切大略说便是做出正负两极的小耳朵

完成电芯的雏形——卷绕工序

在这里，电池的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的办法组合成裸电芯。
前辈的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基本形成

有了CCD视觉检测设备的赞助，CATL宁德时期的电池生产车间在国际上属于自动化程度最高的电池生产车间之一。

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，电池烘烤工序便是为了使电池内部水份达标，确保电池在全体寿命周期内具有良好的性能。

为了去除水分，电芯须要进行烘烤

而注液，便是往电芯内注入电解液。
电解液就像电芯身体里流动的血液，能量的交流便是带电离子的交流。
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，会导致电池发热乃至直接失落效，如果注入量过小，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，以是会形成一层钝化膜，就像给电芯镀了一层面膜。
），担保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，还要经由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”后第二次贯注电解液、称重、注液口焊接、气密性检测；自放电测试高温老化及静置担保了产品性能。

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。
如果涌现非常，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。

单个的电芯是不能利用的，只有将浩瀚电芯组合在一起，再加上保护电路和保护壳，才能直策应用。
这便是所谓的电池模组。

电池模组（module）是由浩瀚电芯组成的。
须要通过严格筛选，将同等性好的电芯按照精密设计组装成为模块化的电池模组，并加装单体电池监控与管理装置。
CATL的模组全自动化生产产线，全程由十几个精密机器手协作完成。
其余，每一个模组都有自己固定的识别码，涌现问题可以实现全过程的追溯。

从大略的一颗电芯到电池包的生产过程也是相称繁芜，须要多道工序，一点不比电芯的制造过程大略。

上料

将电芯传送到制订位置，机器手自动抓取送入模组装置线。

在宁德时期的车间内从自动搬运材料到为设备喂料100%实现了自动化

给电芯洗个澡——等离子洗濯工序

对每个电芯表面进行洗濯（CATL宁德时期采取的是等离子处理技能担保清洁度）。
这里采取离子清洁，担保在过程中的污染物不附着在电芯底部。

为什么要采取等离子洗濯技能？缘故原由在于，等离子洗濯技能是洗濯方法中最为彻底的剥离式洗濯办法，其最大上风在于洗濯后无废液，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等都能很好地处理，可实现整体和局部以及繁芜构造的洗濯。

等离子洗濯过程

将电芯组合起来——电芯涂胶

电芯组装前，须要表面涂胶。
涂胶的浸染除了固定浸染之外，还能起到绝缘和散热的目的。
CATL宁德时期采取国际上最前辈的高精度的涂胶设备以及机器手协作，可以以设定轨迹涂胶，同时实时监控涂胶质量，确保涂胶品质，进一步提升了每组不同电池模组的同等性。

电芯的涂胶过程

给电芯建个家——端版与侧板的焊接

电池模组多采取铝制端板和侧板焊接而成，通过机器人进行层压和端板、侧板焊接处理。

线束隔离板装置

焊接监测系统准确定位焊接位置后，绑定线束隔离板物料条码至MES生产调度管理系统，天生单独的编码以便追溯。
打码后通过机器手将线束隔离板自动装入模组。

线束隔离板的安装过程

完成电池的串并联——激光焊接

通过自动激光焊接，完成极柱与连接片的连接，实现电池串并联。

下线前的主要一关——下线测试

下线前对模组全性能检讨，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。
标准化的模组设计事理可以定制化匹配不同车型，每个模块还能够安装在车内最佳适宜空间和预定位置。

每个电池包包含了多少电池单元，与连接器、掌握器和冷却系统集成到一起，外覆铝壳包装。
通过螺栓自动固紧，由电气连接器相连，纵然发生故障，仅需改换单独的模组即可，不必改换全体电池组，维修事情量和危险性大大降落，改换模组仅需把冷却系统拆解，并不涉及其他构件。

实在，电动汽车从最初的设计阶段就要通过各种方法，最大程度担保安全性。
然而，再完美的设计还得经由实践测试的考量。
在宁德时期，只有成功通过这些磨练的电池产品，才能被放行利用。

590摄氏度火烧测试

590摄氏度火烧电池是什么观点？我们知道金星的地面温度是464摄氏度，在这样的高温下，铅、锌等金属材料早已熔化。
但是，电池组却要在这样的高温下进行“生存”寻衅。

在安全性能方面国家的标准是外部燃烧130秒，电池不动怒、不爆炸。
然而，作为行业领军企业CATL宁德时期却有着更高的哀求，不仅做到了外部燃烧130秒后电池依然可以正常事情，的国家标准，更达到了在590摄氏度的情形下连续燃烧1小时后，电池依然没有爆炸危险。

连续21小时振动试验

在日常用车当中，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过关的电池产品固定不良，零部件松动，乃至外壳分裂末了引发安全失落效的等情形。

以是我们须要仿照车辆震撼对电池包产生的影响。
振动台用来仿照电池包在实际利用中会碰着的颠簸路况，环境箱用来供应不同的温度环境，充放电机则用以供应充放电的实际事情情形。
这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统，真实仿照了实车利用时的情景。

宁德时期的一座推力20吨的振动台，用来仿照电池包在实际利用中会碰着的颠簸路况，但其振动强烈程度愈甚于实际路况。
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。
更加严苛的是电池包须要在-30℃至60℃的环境条件下，连续随机振动21小时，这样可等效仿照数十万公里的行车疲倦情形。

加速度达到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器构造稳定，其仿照车辆通过路障时，瞬间颠簸对电池包构造的冲击。
此外，在改换电池的过程中有万分之一的几率碰着电池跌落的情形。
所谓不怕一万就怕万一，CATL宁德时期将电池从1米高度进行自由落体测试，且担保各项功能依然正常。

在宁德时期的冲击测试中，最高加速度可高达100G。
要知道一样平常人的心脏承受的最大加速度为50G。
而目前有记录的，人体能承受的加速度极限约为40G。
在如此强烈的加速度冲击下，电池包依然运行正常。

最贴近真实事件的挤压测试

挤压测试用于仿照电池在交通事件时受到挤压的情形，随着电池变形程度的增加，正负极集流体会首先被撕裂。
在短路点产生非常大的电流，热量集中开释，引起短路点的温度急剧上升，因此很随意马虎引发热失落控，进而引起动怒或爆炸。

与现实车祸事件最为贴近的挤压测试

在挤压测试找那个电池包外壳涌现了明显的变形，内部构造被毁坏，电芯被内部零部件刺破，涌现高压短路，造成热失落控。
对付挤压测试的通过标准一样平常是不动怒、不爆炸。
而宁德时期的电池产品，乃至可以再挤压变形的情形下，连续正常事情。

在宁德时期的挤压试验中，施加给电池包的力是十吨。
12米大巴车重量为7吨，加上搭客和行李的重量靠近10吨，也便是说这至少可以仿照一辆12米大巴车撞击时的挤压。

结束语

自此经由数不清的繁芜加工工艺和检测测试流程，一块印有CATL LOGO的成品车用电池单元终于出身了，但是对付质量的把控来说这并没有结束，为了把控在日常利用时的质量和品质，所有的成品电池和电芯都有自己独一无二的编码，如果未来那块电池乃至那颗电芯涌现故障，可以追溯到那条生产线乃至那一批质料。
对付电池这种带有一定危险性的产品来说，质量永久是最主要的一环。

目前CATL已经形成了从质料的开采到后期回收，一套完善的链条体系。
而与宝马、奔驰等国际企业的互助关系，再次证明了其产品的上风。
产品的稳定性和好口碑，是取胜的关键，但在新能源行业当中逆水行舟不进则退，未来须要不断推出有市场竞争力的产品，才能始终特立在业界最高峰。

来源：搜狐汽车

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