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一块动力电池是如何制造出来的 一文看懂

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新能源电动汽车给人留下了结构简单,制造门槛低的印象,否则也不会那么多行业的大佬都说自己能造电动汽车。

如果打个比方来说,电动汽车之所以被认为制造简单,是因为它有点像小孩子玩的遥控车的放大版。

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遥控车的电池也是锂电池,和电动汽车如出一辙;遥控汽车的马达,就是电动汽车的电机;遥控汽车的接收器,好比电动汽车的电控系统。所以,电动汽车确实没传统燃油车看起来那么复杂。

但如果问,电动汽车最重要的部件儿是什么,会有怎样的答案?

相信大家的答案基本都是“电池”。因为电池决定了电动汽车能不能走,有多少公里续航。而电池问题也是大家讨论最多的话题,这就衬托出了电池的重要性。

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今天品玩/品驾和大家讨论一个有趣的话题,你知道电动汽车的电池是怎么来的吗?电动汽车的电池到底会经过哪些生产步骤?安装在你车上的电池又经历过哪些测试?

我们今天就来说说看。

从电动汽车的动力电池的组成结构来看,基本是由N个单个电池单元串并联而成的。同一个单元模组之间的电池串联,比如多个18650圆柱体电池进行串联;而不同单元模组之间再进行并联,这就组成了电动汽车底盘上满满的电池模组。

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形象的说,你的车底下铺满了一个个圆柱形电池,电动汽车就像一个巨大的遥控车。所以,这类单个电池的生产过程就是电动汽车电池的源头。不过,这部分工作不是汽车厂家所擅长的,而是电池供应商的分内事儿。

那我们就来看看,最基础的圆柱形电池从何而来,也就是这些电池的生产过程是怎样的。

原料混合搅拌

电池制作的最初工序是将能组成锂电池的原材料进行混合与搅拌,也叫匀浆。电池的原材料包括锰酸锂、钴酸锂、粘结剂、石墨等,把它们搅拌到一起是第一步。

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不过,搅拌工序看似简单,但搅拌的好与坏直接影响电池的质量和成品合格率。在搅拌的过程中,需要严格控制粉尘,以防止粉尘对电池一致性产生影响,所以是电池生产基础中的基础。

极板工程

我们都知道,电池是分正负极的,在搅拌好原材料以后,就需制作出电池的正极和负极,并搭配隔离膜,将它们组成一粒完整的电池。

极板工程目的就是制作电池内部的阴极极板(铜为阴极)和阳极极板(铝为阳极),在正负极的制造过程中,会经历涂布、冷压、分切等工序。

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在充分搅拌好原料以后,需要将这些搅拌好的浆料均匀涂抹在铜箔或铝箔上,这个工序就是涂布。涂布过程必须确保没有杂质,否则会导致电池放电过快,甚至会出现安全隐患。

在涂布之后,需要将附着有正负极材料的极片进行碾压。一方面是让涂覆的材料更紧密,提升能量密度,另一方面也是管控粉尘和湿度。

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然后,再将冷压后的极片根据需要生产电池的尺寸进行分切,这是电池尺寸区分的源头。也就是说,18650电池还是21700电池,在这里就开始区分开来了。

卷绕和注液

电池的正极片、负极片生产好,在配合极耳和隔离膜,以卷绕的方式组合成裸电芯,这个时候基本就形成了一粒完整的电池模样。

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在卷绕成型以后,需要注入电池的“血液”,也就是电解液。电解液是提供能量交换的介质,也就是带电离子的交换。带电离子通过电解液,从一极被运输到达另一电极,这就完成了充放电的过程。

电解液的注入量是有讲究的,如果注入量过大,会导致电池发热甚至失效;如果注入量过小,又会影响电池的循环性,导致工作不畅。

化成

锂电池的化成主要有两个方面的作用:一是使电池中活性物质借助于第一次充电转化成具有正常电化学作用的物质;二是使电极主要是负极形成有效的钝化膜或SEI膜。

化成首先要对注电解液后的电芯,进行激活。通过充放电使电芯内部发生化学反应形成SEI膜,保证电芯在充放电循环过程中的安全、可靠和长循环寿命。

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在激活电芯以后,还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测、容量测试等一系列监测。此外,高、低温测试和充放电测试也是在这个环节完成。

最后,做好的电池需要进行喷码和贴签,以便提供生产批次和日期等信息,如果电池有任何质量问题,则可尽快查出原因,并且对该批次进行进一步筛查。

至此,组成电动汽车动力电池的小单元电池就制作完毕。将这些电池进行分组和串并联,就成了电动汽车动力电池系统的根基——电池模组。

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当然,电池模组是提供电量的核心部件,但这并不是电动汽车动力电池的全部。还需要有电池管理系统、热管理系统、电气系统、电池舱以等部件,这些是保证锂电池可以正常、有效工作必不可少的部件。

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这些集成组装的过程,我们通常称之为PACK。

如果车企完全在电池供应商那里购买成品动力电池,那就由供应商完成PACK工序。不过,这就对电池模组的形状和厚度有相对固定的生产要求。

有些车企为了实现自己研发车型的较高能量密度,以及更合理的装配形状,也会设置车企自己的“PACK车间”,这道工序就可以由车企自己来完成。

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在动力电池组装完毕完毕以后,电动汽车的电池总成还要经历一些必要的测试,比如静态及动态检测、高压绝缘测试、水冷系统气密性检测、防尘防水性能测试。甚至有的还需要组装在实车上,继续经历安全碰撞测试等等。

锂电池的安全性,直接与车主的用车安全息息相关。所以,这些测试不可忽视,车企也都十分重视。

在对锂电池安全性进行不断研究的过程中,我们自主品牌车企还通过各自的专利技术,对锂电池热量管理以及失控下的防护措施进行了进一步完善。如长城汽车的大禹电池、比亚迪汽车的刀片电池、广汽埃安的弹匣电池等等。

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从原料的混合搅拌,到动力电池的PACK及测试,看似很简单的一块电池系统,实际上经历了太多太多。

看到这里,你是否也对电动汽车的电池诞生有了初步的认知了呢?这是购买电动汽车的消费者,对自己爱车的进一步了解。当然,电动汽车还有很多值得你进一步了解的知识点,今后我们共同来探索。

– THE END –

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作者: cbf001

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