[搜狐汽车 E电园](文:高超 图:来自比克电池官方)汽车的电气化方向已经毫无悬念,加上国家政策的导向,每年因积分政策新增的新能源车就达到了130万辆之多,这还不包括新晋的新能源车厂的产量。受此影响,汽车的动力电池的市场需求量也被瞬间放大。了解电池生产的人都知道,一颗18650电池从原料到最终成品需要匀浆、涂布、碾压、分切、卷绕、入壳、点焊、滚槽、滚槽检测、X-射线检测、注液、激光焊、热缩等繁复步骤。而今天,我们主要带您了解下动力电池的最后也是最关键的环节——化成,详细了解一下这电池生产的最后一关。

我们本次参观的是比克电池位于河南郑州工业园区的生产线,据负责人介绍,比克电池2016年在国内动力电池的市场份额为10%,三元锂电池的占比30%,2016年装车超过50000辆,在国产电池供应商中排名第一。

而此次我们参观的比克化成车间厂房南北长度150米,东西宽度100米,占地15000平方米,2018年3月投入使用。目前车间自动化水平达到100%,日处理量可达100万颗电芯,代表了国内领先水平。这一车间主要承载电芯的化成和检测环节,由一个全自动运输系统通过自动化传输带联通各个生产环节,共八道工序,约耗时19天,把好电芯出厂前的最后一道关。

电池制造中的“化成”是什么意思?

作为电芯生产的重要环节,化成是在电芯被消费者实际应用之前,通过化成环节做必要的激活、测试,安全性筛选和配组,并伴随多道严格的检测,以进一步确保电芯的品质和安全。可以说,化成环节要做到的是把好电芯出厂前的最后一道关。在郑州比克电池工厂,化成这一步骤是在先进的无人车间完成的。

化成工序的作用是什么?

化成的最大作用就是激活电池,对电芯进行小电流充电,将其内部正负极物质激活,在负极表面形成SEI膜(Solid Electrolyte Interface),SEI膜不溶于有机溶剂,可以防止电解液进一步侵蚀电极,使电池性能更加稳定。

锂离子电池正极材料的掺杂、合金化和碳包覆优化电池放电时,锤离子由负极中脱嵌,通过电解质和隔膜,重新嵌入到正极中,伴随着外电路电子从负极到正极的流动,即电流由正极到负极的流动,正极处于富锂态,而负极处于贫锂态。由于在正常充放电情况下,锂离子在层状结构的正负极材料的层问嵌入与脱出,一般只引起层面间距变化,不破坏晶体结构。所以在不断的充放电过程中,锂离子都处于相对固定的空间和位置,电池的可逆性很好,从而保证了电池的长循环寿命和工作的安全性。

第一道工序:微充,即给电池一个小的电量

这道工序目的是除掉水分和影响电池安全的杂质,保证安全和一致性。本单元设计系统采用无人化处理,通过智能识别扫码装置,将数据上传至中央服务器,机器人装置自动抓取托盘装载入针床区域工作,电脑智能化产生对应型号电池的生产工艺流程。充完电后,机械手装置自动将托盘电池流转自下一个工序。

第二步:高温老化1区

这一步,电池在一定的温度、时间静置存储,达到电解液充分浸润极片的目的。高温库位为智能自动化立体仓库,采用高层货架配以货箱或托盘储存货物,由电子计算机进行管理和控制,计算机控制大型堆垛机器人,形成网络化智能仓库,可以实现进出有序,数据清晰,自动收发作业。这一车间配有温控系统监控,将整个空间分成了上百个区域,每个区域均有智能温度探头,实时监测,确保地面和最高的温度相差不能超过1度,确保所有的电芯测试环境是一致的。

第三步:预充

在这一步,电芯要将经过第一次高温老化的充电,通过大数据进行实时监测。(整个预充环节粉尘控制在10万级,相当于制作极片的粉尘控制量)

第四步:整个环节进行四次OCV测试,即测试电芯的电压和内阻,将不良品筛选出来并自动把不合格的电芯取出。

第五步:高温老化2区:高温老化指通过仿照或者等效产品的使用状况,模拟使用场景,对电芯的潜在问题进行筛选和剔除。经过预充后的电芯要再次进入到高温房间进行陈化,高温情况下进行反复测试,确保安全。这一环节同样采用的是自动化立体仓库。

第六步:常温存储,高温老化后,会测试电芯OCV1,之后,电芯要进行一段时间的常温老化。常温老化后会再检测OCV2,也就是自放电结算,对比常温老化一段时间电压和电阻变化的趋势,将性能相近的电芯进行数据库标识,确保电芯的一致性。

第七步:分容,通过充放电对电池品类进行筛选。确保电池在整装时电芯的一致性。在这一阶段电池会从原来预充时的满电状态变成半电状态,这样运输和保存就更安全。相比过去,比克的自动化产线在分容效率上有大幅提高。相比传统产线,一部一天可以分容24万颗电芯,需要两个班次也就是8到10人,而无人车间一天可分容100万颗电芯,不需要人。分容之后要进行OCV3的检测,整个过程共对电池筛选四次,确保最终产品质量的一致性。

最后环节:分选,就是把电芯按等级区分。同一品质下,为了确保电池一致性,比克按照容量,电压和内阻的区别将其细分,把性能相近的电池进归为一档,实现了比克电池安全、可靠、一致性优的产品特点。

编辑总结:

按照比克电池郑州公司总经理韩文东的话说,目前比克电池的良品率达到了95%以上,而且到目前为止,比克是行业当中少数几个没有因为电池本身原因导致整车事故的品牌。可以说比克做到了,从一颗电池的研发、设计、制造之初,就在每一个步骤上把好质量关。哪怕是一粒灰尘这样的小事儿也要严格规定严格执行,因为一款出色的产品不仅要让消费者用的更好,还要用的更长。这样的品牌和产品才能更有竞争力更加长寿。