極芯是一個(gè)電池系統(tǒng)的最小單元。多個(gè)極芯組成一個(gè)模組,再多個(gè)模組組成一個(gè)電池包,這就是車用動(dòng)力電池的基本結(jié)構(gòu)。電池就像一個(gè)儲(chǔ)存電能的容器,能儲(chǔ)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(lái)決定的。正負(fù)電極極片的設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同車型來(lái)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(duì)容量等的影響也至關(guān)重要。
一:攪拌與涂布
攪拌就是將活性材料通過(guò)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(duì)原料配比,混料步驟,攪拌時(shí)間等等都有較高的要求。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(zhǎng)的銅箔上下面。而涂布前的銅箔只有6-8微米厚,可以用“薄如蠶翼”來(lái)形容。涂布工序最重要的是厚度和重量的一致性。涂布至關(guān)重要,需要保證極片厚度和重量一致,否則會(huì)影響電池的一致性。涂布還必須確保沒(méi)有顆粒、雜物、粉塵等混入極片。否則會(huì)導(dǎo)致電池放電過(guò)快,甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。
二:輥壓
輥壓車間里,通過(guò)輥將附著有正負(fù)極材料的極片進(jìn)行輥壓,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。
三:疊片
疊片是所有工序中最重要的一道,疊片的好壞直接影響到電池的性能與質(zhì)量。將輥壓后的極片根據(jù)需要生產(chǎn)電池的尺寸進(jìn)行分切,并充分管控毛刺(毛刺只能在顯微鏡下看清楚)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。極耳模切工序就是用模切機(jī)形成極芯用的導(dǎo)電極耳。我們知道電池是分正負(fù)極的,極耳就是從極芯中將正負(fù)極引出來(lái)的金屬導(dǎo)電體,通俗的說(shuō)電池正負(fù)兩極的耳朵,是在進(jìn)行充放電時(shí)的接觸點(diǎn)。
四:裝配
將疊好的極芯裝入鋁塑殼中以便保護(hù)極芯且在注液工序封殼注液,通過(guò)焊接機(jī)器人焊接正負(fù)極極耳并裁切成需要的形狀,通過(guò)X-RAY可以檢測(cè)疊片工序是否有多疊少疊情況。
五:烘烤
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(gè)壽命周期內(nèi)具有良好的性能。為了去除水分,極芯需要進(jìn)行烘烤。
六:注液
而注液,就是往極芯內(nèi)注入電解液。電解液就像極芯身體里流動(dòng)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(guò)去,到達(dá)另一電極,完成充放電過(guò)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(guò)大,會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至直接失效,如果注入量過(guò)小,則又影響電池的循環(huán)性。
七:化成
化成是對(duì)注液后的極芯進(jìn)行激活的過(guò)程,通過(guò)充放電使極芯內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成SEI膜(SEI膜:是鋰電池首次循環(huán)時(shí)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(huì)形成一層鈍化膜,就像給極芯鍍了一層面膜。),保證后續(xù)極芯在充放電循環(huán)過(guò)程中的安全、可靠和長(zhǎng)循環(huán)壽命。將極芯的性能激活,還要經(jīng)過(guò)X-ray監(jiān)測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、焊接監(jiān)測(cè),容量測(cè)試等一系列“體檢過(guò)程”?;晒ば虍?dāng)中還包括,對(duì)極芯“激活”后第二次灌注電解液、稱重、注液口焊接、氣密性檢測(cè);自放電測(cè)試高溫老化及靜置保證了產(chǎn)品性能。
八:PACK
單個(gè)的極芯是不能使用的,只有將眾多極芯組合在一起,再加上保護(hù)電路和保護(hù)殼,才能直接使用。這就是所謂的電池模組。電池模組(module)是由眾多極芯組成的。需要通過(guò)嚴(yán)格篩選,將一致性好的極芯按照精密設(shè)計(jì)組裝成為模塊化的電池模組,并加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置。從簡(jiǎn)單的一顆極芯到電池包的生產(chǎn)過(guò)程也是相當(dāng)復(fù)雜,需要多道工序,一點(diǎn)不比極芯的制造過(guò)程簡(jiǎn)單。
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原文標(biāo)題:動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝流程
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