揭秘宁德时代CATL超级⼯⼚！
3年利润翻近80倍，7年估值超千亿，24天过会刷新最快IPO纪录，上市连续8个涨停板，并在2017年动⼒电池销量⼀举超越松下和⽐亚迪成为全球top1，2018年国内动⼒电池装机量以41.2%占⽐遥遥领先…… 宁德时代的崛起是现象级的，这其中当然离不开其⼀整套精细的锂电池⽣产流程，本期我们带你揭秘宁德时代的超级⼯⼚。
⾸先，让我们看⼀下电芯的⽣产产线。这是国内⾸条、国际⼀流的⾃动化产线，宝马X1和新5系的电芯就是在这⾥诞⽣的哦。
所有进⼊车间的⼈员都必须穿洁净服，戴帽⼦、⼝罩，完毕后，需要经过喷淋间360度⽆死⾓除尘
控温、控湿、⽆尘的⼯⼚，可媲美半导体微电⼦的制造环境
忙碌的RGV，按照设定的轨道，⾃动搬运材料和为设备上下物料
孤独的机械⼿⾃动拆盘码盘
有了⾼科技机器⼈、中控系统、在线检测设备和信息追溯系统的助攻，catl的产线可实现“⽣产数据可视化”、“⽣产过程透明化”、“⽣产现场⽆⼈化”。
电芯是⼀个电池系统的最⼩单元。M个电芯组成⼀个模组,N个模组组成⼀个电池包，这是车⽤动⼒电池的基本结构。电池就像⼀个储存电能的容器，能储存多少的容量，是靠正极⽚和负极⽚的所负载活性物质多少来决定的。 1 搅拌
搅拌就是将正、负极固态电池材料混合均匀后加⼊溶剂，通过真空搅拌机搅拌形成均匀浆状。
2 涂布
拌好的活性材料以每分钟80⽶的速度被均匀涂覆到4000⽶长的铜箔上下⾯。涂布前的铜箔薄如蝉翼，只有6微⽶厚。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，导致电池⾃放电过快甚⾄安全隐患。
3 冷压和预分切
辊压装置将涂布后的极⽚压实到预定的厚度和密度。
4 极⽿模切和分条
在这⾥，⽤模切机模切形成电芯的导电极⽿。极⽿是电池头上⽿朵，通俗地说就是电池正负极的⽿朵在进⾏充放电时的连接点。然后，通过切⼑对极⽚进⾏分切。
5 卷绕
电芯的正极⽚、负极⽚、隔离膜以卷绕的⽅式组合形成裸电芯。先进的CCD可实现⾃动检测及⾃动纠偏，确保电芯极⽚不错位。
6 装配
卷绕好的裸电芯将被⾃动分选配对，之后再经过极⽿焊接、折极⽿、装配顶⽀架、热熔Mylar、⼊壳、壳体焊接等⼯序。⾄此，裸电芯就拥有了坚硬的外壳。 7 烘培和注液
电池烘烤⼯序是为了使电池内部⽔分达标，确保电池在整个寿命周期内具有良好的性能。注液，就是往烘焙后的电芯内注⼊电解液。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。
8 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，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。
为了电芯拥有良好性能，电芯制造过程中还要经过X-ray检测、焊接质量检测，绝缘检测、容量测试等⼀系列“体检过程”。 制造好后的每⼀个电芯单体都具有⼀个单独的⼆维码，记录着制造⽇期，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。
⼆、模组变形记
单个的电芯是不能使⽤的，只有将众多电芯组合在⼀起，再加上保护电路和保护壳，才能直接使⽤。这就是所谓的电池模组。
电池模组是由众多电芯组成的。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。CATL的模组全⾃动化⽣产产线，全程由⼗⼏个精密机械⼿协作完成。另外，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。
从简单的⼀颗电芯到电池包的⽣产过程也是相当复杂，需要多道⼯序，⼀点不⽐电芯的制造过程简单。
1 上料
将电芯传送到指定位置，机械⼿⾃动抓取送⼊模组装配线。在宁德时代的车间内从⾃动搬运材料到为设备喂料100%实现了⾃动化。
2 给电芯洗个澡---等离⼦清洗
对每个电芯表⾯进⾏清洗（CATL宁德时代采⽤的是等离⼦处理技术保证清洁度）。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。
3 将电芯组装起来---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，还能起到绝缘的⽬的。
CATL宁德时代采⽤国际上最先进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。
4 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，待设备在线监测到组件装配参数（如长度/压⼒
等）OK后，启动焊接机器⼈，对端/侧板完成焊接，及焊接质量100%在线检测以确保质量，以及100%在线监测焊接质量。
5 线束隔离板装配
焊接监测系统准确定位焊接位置后，绑定线束隔离板物料条码⾄MES⽣产调度管理系统，⽣成单独的编码以便追溯。打码后通过机械⼿将线束隔离板⾃动装⼊模组。
6 完成电池的串并联---激光焊接
通过⾃动激光焊接，完成极柱与连接⽚的连接，实现电池串并联。
7 下线前的重要⼀关---下线测试
下线前对模组全性能检查，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。标准化的模组设计原理可以定制化匹配不同车型，每个模块还能够安装在车内最佳适合空间和预定。
三、电池历险记
在重装上阵前，电池组还需经历'九九⼋⼗⼀难'才能修成正果。在宁德时代，这些极端，苛刻的实验包括挑战⾼温⽕烧、挤压、冲击、振动、海⽔浸泡、⾼低温冲击等，可多达230项。在宁德时代，只有成功通过层层磨炼的电池产品，才能被放⾏使⽤。
1 ⽕烧测试
在⾼温油⽓烟⽕下，铅、锌等⾦属材料早已熔化。但是，电池组却要在这样的⾼温下进⾏“⽣存”挑战。在这项极端且具有危险性的测试中，⾏业的国家标准是外部⽕烧130秒，电池不起⽕、不爆炸。但在CATL，⼀切有着最⾼的要求。国家标准要求外部燃烧后不起⽕不爆
炸，CATL则挑战做到了外部⽕烧130秒后，电池依然可以正常⼯作；国家标准外部燃烧时间要求为130秒即可，CATL甚⾄研究了连续燃烧1⼩时后，电池依然没有爆炸危险。⽽在这样的情况下，即使是熔点为660℃的铝材，也早熔化成了液体。
通过这样严苛的⽕烧试验，即使遇上⽕灾或车辆燃烧，也不会出现电池爆炸的危险，避免出现⼆次伤害。
2 振动测试
颠簸路⾯对电池产⽣的振动，可能会引发质量不过关的电池产品固定不良，零部件松动，外壳破裂最后引发安全失效的情况。为此，国家标准要求对动⼒电池进⾏振动测试。
振动台⽤来模拟电池包在实际使⽤中会遇到的颠簸路况，环境箱⽤来提供不同的温度环境，充放电机则⽤以提供充放电的实际⼯作情况。这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统，真实模拟了实车使⽤时的情景。
这是宁德时代的⼀座推⼒20吨的振动台，⽤来模拟电池包在实际使⽤中会遇到的颠簸路况，但其振动强烈程度更甚于实际路况。在试验中，电池包⼀秒钟要被振动200下，⽽电芯模组则要被振动2000下。蜜蜂的翅膀每秒钟振动400下，我们就可以听到“嗡嗡”的声⾳，每秒振动2000下的电芯模组所发出的声⾳是⾮常尖锐刺⽿的。
在宁德时代，这样的振动承受挑战算的不是分秒，⽽是⼩时。在这⾥，电池包需在-30℃⾄60℃的环境条件下，电池包连续随机振动21⼩时，这样可等效模拟数⼗万公⾥的⾏车疲劳情况。
3 加速度冲击测试
与振动试验类似，冲击测试⽤以测试电池包的机械结构稳定，其模拟车辆通过路障时，瞬间颠簸对电池包结构的冲击。
在宁德时代的冲击测试中，最⾼加速度可⾼达100G。100G加速度如何理解？载⼈航天飞⾏器的向⼼加速度最⾼可达15G。⼀辆电动⼤巴被时速为50公⾥的⼩车撞击时，电池包所受到的加速
度约为30G。⼀般⼈的⼼脏承受的最⼤加速度为50G。⽽⽬前有记录的，⼈体能承受的加速度极限约为40G。但在如此强烈的加速度冲击下，电池包依然运⾏正常。
4 挤压测试
挤压测试⽤于模拟电池在交通事故时受到挤压的情况。电池受到挤压时在结构上可能由外⾄内被破坏，出现⾼压短路，电芯被内部零部件刺破漏液，造成热失控，进⽽引起起⽕或爆炸。
在宁德时代的挤压试验中，施加给电池包的⼒是10吨。⼀辆2吨的车，以90km/h的速度⾏驶撞击，其撞击⼒刚好是10吨。
从图中可以看到，在10吨外部⼒量的挤压下，复合铝材质的电池包外壳已出现了明显的变形，但电池包整体结构完整。对于挤压测试的通过标准⼀般是不起⽕、不爆炸。⽽宁德时代的电池产品，甚⾄可以在挤压变形的情况下，继续正常⼯作。
四、结束语
⾃此，经过数不清的复杂加⼯⼯艺和检测测试流程，⼀块印有CATL标志的成品车⽤电池单元终于诞⽣了。但即使如此，宁德时代对于质量的把控还远没有结束。为了把控在⽇常使⽤时的质量和品质，所有的成品电池和电芯都有⾃⼰独⼀⽆⼆的编码，如果未来某块电池甚⾄某颗电芯出现故障，可以追溯到关联⽣产线甚⾄关联原料。
来源/宁德时代CATL、锂电联盟会长
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