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什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)切出电池上正负极的小耳朵——极耳模切与分条在碾压车间里,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。冷压就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重要。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。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固定速度均匀涂抹到铜箔上下面。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

今年两会上,碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告,也成为代表委员们讨论的"热词",新能源产业正迎来前所未有的重大发展机遇。一汽-大众作为老牌的汽车企业,在全球新能源汽车的发展浪潮中,积极走在新能源市场的前端,推出多款新能源汽车,而新能源汽车与传统燃油车最大的区别在于其动力来源——动力电池。

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。如果把动力电池系统比作人体模型,电芯就是人的心脏,模组就是人的骨架,起到保护心脏的作用,模组内的低压接口及高压接口就是神经,实时监控心脏的状态。这次着重介绍动力电池的电芯制造,以及模组成组技术。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(1)

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(2)

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。这是电芯生产的第一道工序,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。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,在生产车间对粉尘的管控水平相当于医药级别。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(3)

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固定速度均匀涂抹到铜箔上下面。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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(4)

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。冷压就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重要。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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(5)

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,通俗的说电芯正负两极的耳朵,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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(6)

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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(7)

完成电芯外框架——电芯入壳

裸电芯经过与顶盖的焊接,使得电芯极耳与电芯顶盖极柱连通。随后保护片经过热熔对裸电芯起到保护作用。这样电芯入壳前的准备工作就完成了。入壳完成后,电芯顶盖与铝壳经过自动激光焊接连为一体,电芯的外框架就完成了。当然,气密性检测是必不可少的环节,以保证后续注液工序顺利进行。

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,电池烘烤工序就是为了使电池内部水份达标,确保电池在整个寿命周期内具有良好的性能。而注液,就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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(8)

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。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(9)

经过一系列的测试,一个完整的电芯就制造完成了。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。

将众多电芯组合在一起,再加上保护电路和保护壳,这就是所谓的电池模组。电池模组需要通过严格筛选,将一致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。每一个模组都有自己固定的识别码,出现问题可以实现全过程的追溯。下面就介绍一下电池模组的制作过程。

做好准备工作——组件上料

将电芯、端板、侧板等物料放到指定位置,机械手自动抓取送入模组装配线。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(10)

给电芯洗个澡——等离子清洗工序

对每个电芯表面进行清洗。这里采用离子清洁,保证在过程中的污染物不附着在电芯底部。为什么要采用等离子清洗技术?原因在于,等离子清洗技术是清洗方法中最为彻底的剥离式清洗方式,其最大优势在于清洗后无废液,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复杂结构的清洗。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(11)

将电芯组合起来——电芯涂胶

电芯组装前,需要表面涂胶。涂胶的作用除了固定作用之外,还能起到绝缘和散热的目的。高精度的涂胶设备以及机械手协作,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一致性。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(12)

给电芯建个家——端板与侧板的焊接

电池模组多采用铝制端板和侧板焊接而成,通过机器人加压端板和侧板以保证不会发生相对位移,并由激光进行端板、侧板焊接。

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采样线路的配置——线束隔离板装配

绑定线束隔离板条码与模组条码以用于追溯,并通过机械手将线束隔离板自动装入模组。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(14)

完成电池的串并联——Busbar焊接

焊接前,使用CCD视觉系统准确定位,以防止焊接轨迹的偏移。然后通过自动激光焊接,完成电芯极柱与铜巴片、铝巴片的连接,实现电池串并联。焊接完成后。安装模组上盖,模组的整体结构就完成了。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(15)

下线前的重要一关——下线测试

下线前对模组全性能检查,包括模组的电性能,尺寸及外观。通过检测的模组被打上PASS章,获得其合格的认证。至此,模组的制造就结束了。

什么是最厉害的模组(模组是怎么诞生的)(16)

自此经过数不清的复杂加工工艺和检测测试流程,一块成品车用电池模组终于诞生了,但是对于质量的把控来说这并没有结束,为了把控在日常使用时的质量和品质,所有的成品电池模组和电芯都有自己独一无二的编码,如果未来模组和电芯出现故障,都可以追溯到那条生产线甚至那一批原料。对于电池这种带有一定危险性的产品来说,质量永远是最重要的一环。

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