極芯是一個電池系統(tǒng)的最小單元。多個極芯組成一個模組,再多個模組組成一個電池包,這就是車用動力電池的基本結(jié)構(gòu)。電池就像一個儲存電能的容器,能儲存多少的容量,是靠正極片和負極片所覆載活性物質(zhì)多少來決定的。正負電極極片的設(shè)計需要根據(jù)不同車型來量身定做的。正負極材料克容量,活性材料的配比、極片厚度、壓實密度等對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真空攪拌機攪拌成漿狀。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,對原料配比,混料步驟,攪拌時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,否則會影響電池的一致性。涂布還必須確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片。否則會導(dǎo)致電池放電過快,甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。
二:輥壓
輥壓車間里,通過輥將附著有正負極材料的極片進行輥壓,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,另一方面也會進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)生嚴重的安全隱患。極耳模切工序就是用模切機形成極芯用的導(dǎo)電極耳。我們知道電池是分正負極的,極耳就是從極芯中將正負極引出來的金屬導(dǎo)電體,通俗的說電池正負兩極的耳朵,是在進行充放電時的接觸點。

四:裝配
將疊好的極芯裝入鋁塑殼中以便保護極芯且在注液工序封殼注液,通過焊接機器人焊接正負極極耳并裁切成需要的形狀,通過X-RAY可以檢測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)部水份達標,確保電池在整個壽命周期內(nèi)具有良好的性能。為了去除水分,極芯需要進行烘烤。
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輸過去,到達另一電極,完成充放電過程。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大,會導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至直接失效,如果注入量過小,則又影響電池的循環(huán)性。

七:化成
化成是對注液后的極芯進行激活的過程,通過充放電使極芯內(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)時由于電解液和負極材料在固液相間層面上發(fā)生反應(yīng),所以會形成一層鈍化膜,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)過程中的安全、可靠和長循環(huán)壽命。將極芯的性能激活,還要經(jīng)過X-ray監(jiān)測、絕緣監(jiān)測、焊接監(jiān)測,容量測試等一系列“體檢過程”。化成工序當(dāng)中還包括,對極芯“激活”后第二次灌注電解液、稱重、注液口焊接、氣密性檢測;自放電測試高溫老化及靜置保證了產(chǎn)品性能。

八:PACK
單個的極芯是不能使用的,只有將眾多極芯組合在一起,再加上保護電路和保護殼,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。需要通過嚴格篩選,將一致性好的極芯按照精密設(shè)計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。從簡單的一顆極芯到電池包的生產(chǎn)過程也是相當(dāng)復(fù)雜,需要多道工序,一點不比極芯的制造過程簡單。
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原文標題:動力電池生產(chǎn)工藝流程
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