宁德时代的新能源生产线——中国动力电池独角兽

今天，带领大家一起走进中国动力电池独角兽—宁德时代的工厂，一起探寻一块超级电池的诞生记。

电芯诞生记

首先，让我们看一下电芯的生产线。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”。

说了这么多，电芯究竟怎么制造出来的呢？让我们先认识下电池的构造。

电芯（Cell）是一个电池系统的最小单元。M个电芯组成一个模组（Module）,N个模组组成一个电池包（Pack）,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。

极片主要是由搅拌、涂布、冷压三道工序完成：

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。

涂布

搅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。

冷压 & 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。

极耳模切 & 分条

在这里，用模切机模切形成电芯的导电极耳。极耳是电池头上的耳朵，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。

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。

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。

烘焙 & 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。

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”。

一颗性能优良的超级电芯就这样诞生啦！

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。

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（module）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。

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

给电芯洗个澡——等离子清洗工序

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。

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。

给电芯建个家——端版与侧板的焊接

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。

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。

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。

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位置。

每个电池包包含了若干电池单元，与连接器、控制器和冷却系统集成到一起，外覆铝壳包装。通过螺栓自动固紧，由电气连接器相连，即使发生故障，仅需更换单独的模组即可，不必更换整个电池组，维修工作量和危险性大大降低，更换模组仅需把冷却系统拆解，并不涉及其他构件。

延伸阅读：新松新型AGV在宁德时代的创新应用

宁德新能源是最早使用移动机器人参与电池生产的公司之一。由于电池生产环节、环境的特殊性，新松AGV专门为宁德新能源研发了适用于电池生产条件的移动机器人。

造型奇特的AGV担负着逐步代替人工操作的工作。电池的生产，需要在无尘环境下进行，如果工人数量众多，势必会影响无尘的要求，使用机器人来代替一部分人工操作，不仅减少了灰尘对电池生产的隐患，同时更高的精确度，也可以确保工位动作时的一致性和准确性。

宁德新能源电池生产车间——这种新型的AGV拥有一套类似于“炮筒”一样的升降机构，负责将电极从生产线取下，运送到备货区，深度定制化服务使得新松可以根据客户需求制作千变万化的AGV形态。

宁德新能源电池生产车间——车间内空间并不算宽阔，AGV需要在类似于这样的道路上穿行，几百上千条运行轨迹综合成AGV的运行地图。

与汽车生产线上忙碌的AGV不同，电池生产线的AGV并不会以环形路线运行，而是运行在像街道一样相互交叉的路线上，哪个工位需要AGV的服务，则会向控制台发送呼叫AGV的请求，控制台根据当前叫车点的位置，指派最近且没有工作任务的AGV前去配合，这听起来有点像滴滴打车，其实滴滴打车的规划算法与控制台调度系统的算法如出一辙，只不过在这生产车间里，没有打车的人，只有一个个传感器判断、分析所形成的“叫车”请求而已。

AGV运行轨迹图例——图例中横线与纵线交叉形成地图，AGV需要随时可以行使到任何一条线段上，点与点之间由控制台寻找最短行使路径。

宁德新能源电池生产车间——AGV送货瞬间

宁德新能源的现场同时还工作着一个个头相对较大的多轴设备AGV，之所以称之为多轴，是因为他承载的设备有7组可动机构，每组可动机构之间协调工作，来移载更复杂的货物，在这台AGV上，除了常规的各种传感器之外，还附带有高精度电子秤，可以时刻反映当前货物的重量，重心，实时调整托举姿态，防止大型货物在移载过程中不会因为重心不稳导致事故，这么多控制单元同时协作，在AGV上也是第一次。

大型多轴移动机器人

除了电池生产商之外，我们也接到了很多新能源相关领域的订单，像为了配合日益普及的中小型电动汽车生产技术，我们也在为生产电动汽车的小型企业打造轻量级装载型AGV，在这一点上，新松AGV的深度定制化服务的优势展露无疑。