揭秘宁德时代CATL超级工厂

   2022-11-26 19:15:19 网络970
核心提示: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

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。

一、电芯诞生记

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

灵敏电流计特性测量内阻测量结果误差比较大,甚至得到负电阻,是何原因

仅回答色环电阻问题,本人从事这个行业,

行业内的龙头:美国Vishay,世界最先进的电阻技术,国内也有代理,但真他妈的贵

国内出名的电阻厂家:成都永星(原电子工业部893厂),陕西华星(也是电子工业部的),这些厂的产品质量可以,但都挺贵的.. 民营的有深圳风华高科,跟国家863计划有关系,忘记了什么关系了,

较出名的外资厂:新亚,竹政,赤裕,

国内的私营厂更是大把大把的,,据统计珠三角地区就有2000多家,,你上百度一搜,,,

急,我想知道卧式注塑机的原理(比如关安全门与那个电阻有关系)

忽略了电压表与电流表的内阻。

标准电阻与R1比较起来很小,根据串联分压得,标准电阻分得的电压约为10^-6次方级。并联分流,与电阻成反比,从而使流过电流计的电流为10^-9次方级,与灵敏电流计可量范围内,从而实现保护。

虚线框里的电路可以看成是一个有源二端网络,接出去的线可以看作是这个有源二端网络端点,如果这两个端点与外电路断开,则里面就成了一个闭合电路。这两个端点的电压就E*RV/(Rv+r),从两个端点看进去,Rv和r0就是一个并联关系,所以这个有源的二端网络的内阻就是它们的并联阻值。

扩展资料

1.测试电池的开路电压。

2.加负载,测量电池负载电压。以及电池的负载电流。

3.内阻=(电池开路电压-电池负载电压)/电池负载电流。

如果是测试电池内阻,必须使用行业标准的测试仪器。深圳派德科技引进的BSB-616内阻测试仪是首选。可测试UPS电池、阀控铅酸电池、发电机、汽车启动电池等。

参考着资料来源:百度百科-内阻

一、注塑机定义:

注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。

注射成型是通过注塑机和模具来实现的。

二、注塑机的类型

注塑机的类型有:立式、卧式、全电式,但是无论那种注塑机,其基本功能有两个:

(1)加热塑料,使其达到熔化状态;

(2)对熔融塑料施加高压,使其射出而充满模具型腔。

三、注塑机的结构和功能:

注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。

(1)注塑系统

注射系统的作用:注射系统是注塑机最主要的组成部分之一,一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是,在注塑料机的一个循环中,能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后,在一定的压力和速度下,通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后,对注射到模腔中的熔料保持定型。

注射系统的组成:注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。

螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置(熔胶马达)。

(2)合模系统

合模系统的作用:合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时,在模具闭合后,供给予模具足够的锁模力,以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力,防止模具开缝,造成制品的不良现状。

合模系统的组成:合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。

(3)液压系统

液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力,并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成,其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量,从而满足注射成型工艺各项要求。

(4)电气控制系统

电气控制系统与液压系统合理配合,可实现注射机的工艺过程要求(压力、温度、速度、时间)和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有四种控制方式,手动、半自动、全自动、调整。

(5)加热/冷却系统

加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的,注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置,安装在料筒的外部,并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源;冷却系统主要是用来冷却油温,油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近,防止原料在下料口熔化,导致原料不能正常下料。

(6)润滑系统

润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路,以便减少能耗和提高零件寿命,润滑可以是定期的手动润滑,也可以是自动电动润滑;

(7)安全保护与监测系统

注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成,实现电气——机械——液压的联锁保护。

监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载,以及工艺和设备故障进行监测,发现异常情况进行指示或报警。

四、注塑机工作原理和模式:

注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。

注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。

注塑机操作项目:注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择,料筒各段温度的监控,注射压力和背压压力的调节等。

一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是:首先将粒状或粉状塑料加入机筒内,并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态,然后机器进行合模和注射座前移,使喷嘴贴紧模具的浇口道,接着向注射缸通人压力油,使螺杆向前推进,从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间和压力保持(又称保压)、冷却,使其固化成型,便可开模取出制品(保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料,以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差)。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提,而为满足成型的要求,注射必须保证有足够的压力和速度。同时,由于注射压力很高,相应地在模腔中产生很高的压力(模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间),因此必须有足够大的合模力。由此可见,注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。

对塑料制品的评价主要有三个方面,第一是外观质量,包括完整性、颜色、光泽等;第二是尺寸和相对位置间的准确性;第三是与用途相应的物理性能、化学性能、电性能等。这些质量要求又根据制品使用场合的不同,要求的尺度也不同。制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。但事实上,塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。

生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混乱和误解,出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。

五、注塑机的用途和现状

注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。在塑料工业迅速发展的今天,注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位,其生产总数占整个塑料成型设备的20%--30%,从而成为目前塑料机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。据有关资料统计,1996--1998年我国出口注塑机8383台(套),进口注塑机42959台(套),其中1998年我国注塑机产量达到20000台,其销售额占塑机总销售额的42.9%。

我国塑料加工企业星罗其布,遍布全国各地,设备的技术水平参差不齐,大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来,我国塑机行业的技术进步十分显著,尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小,在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备,以较小的投入,同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。

我国注塑机的发展现状

目前中国生产注塑机的厂家较多,据不完全统计已超过60家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射量45-51000g;锁模力200-36000kN;加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜及(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。从加工出的制品来看,有单色、双色的一般和精密塑料制品。上述产品的主要生产厂家都有自己的系列,各有自己的特点。如广东震德塑料机械厂有限公司生产的捷霸CJ系列注塑机每一种规格均有数控和电脑控制两种形式。又如浙江省宁波海天机械有限公司生产的HTF80X-HFT3600X型系列注塑机,可用于生产各种高精密的热性塑料制品,机器采用线型移动传感器控制注射、合模、顶出,采用多重CPU电控系统、大幅面彩色LED显示、全电脑自动控制。

普通卧式注塑机仍是注塑机发展的主导方向,其基本结构几乎没有大的变化,除了继续提高其控制及自动化水平、降低能耗外,生产厂家根据市场的变化正在向组合系列化方向发展,如同一型号的注塑机配置大、中、小三种注射装置,组合成标准型和组合型,增加了灵活性,扩大了使用范围,提高了经济效益。�

近几年来,世界上工业发达国家的注塑机生产厂家都在不断提高普通注塑机的功能、质量、辅助设备的配套能力,以及自动化水平。同时大力开发、发展大型注塑机、专用注塑机、反应注塑机和精密注塑机,以满足生产塑料合金、磁性塑料、带嵌件的塑料制品的需求。

注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。但主要指普通型注塑机,在特大型、各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面,有的产品尚属空白,这是与工业发达国家的主要差距

注塑机发展前景

[1]回顾2008年全球注塑机出口总额为54.6亿美元,其中德国注塑机产业规模居世界首位,出口总额占全世界出口总额的20%以上,在全球注塑机竞争中处于优势地位。意大利和日本分列第二、三位。美国的注塑机出口份额逐年下降,己由2000年的9.8%降叠2008年的5.3%。日本的电动注塑机在全世界占有重要地位,其中在北美地区的电动注塑机占有率已经达到30%左右。目前,欧美日的注塑机主要以精密注塑机、大型注塑机等高技术含量、高附加值的机型为主。经过多年的技术引进和技术创新,中国塑机行业在低端注塑机领域中,制造水平已经与发达国家相差无几,加上劳动力价格的优势,使得中国的低端注塑机出口占据了世界的半壁江山。此外,近几年来,中国塑机行业不仅在中端注塑机领域有了长足的进步,在高端注塑机领域也取得了重要突破,中国塑机的市场份额有望逐步扩大。

就全球市场格局而言,全球建筑市场的持续发展,将会拉动对塑料管材、壁板等挤压制品的需求,进而推动挤出设备的需求增长。因此,预计全球挤出设备需求,将超过其他类型的塑机产品。美国工业市场研究公司的调查表明,美国和日本塑料机械需求将重新显现复苏迹象,西欧市场需求将在2009年加速增长。中国、印度和俄罗斯塑料机械销售前景看好。土耳其、捷克、伊朗及其他发展中国家和地区,对塑料机械需求也将逐步增长。

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