2018年CATL福安黄金时代拿下了亚洲地区动力电池动力电池组销量榜的亚军。这证明了中国锂电也已突破日韩围困，正在兴起为亚洲地区动力电池动力电池组行业的领袖。另一家成立于2011年的年轻新能源企业为何能够异军突起？
今天就让我们走近CATL福安黄金时代的制造炼铁厂，一起来看看那块被德国大众，奥迪，宝马抢夺的动力电池是怎么制造出来的。
动力电池是两个电池组系统的最轻模块。数个动力电池共同组成两个组件，再数个组件共同组成两个电池组包，这是柴油动力电池组的基本结构。电池组就像两个存储热能的罐子，能存储啥的耗电量，是靠负极片和负极片所科多特异性物质啥来决定的。正负电极极片的设计须要根据不同车型来量身定制的。正负极金属材料克耗电量，特异性金属材料的一般说来、极片宽度、堆土密度等对耗电量等的负面影响也非常重要。
特异性金属材料的造纸——烘烤半成品
烘烤是将特异性金属材料通过电浆烘烤机烘烤成藻酸。这是电池组制造的第二道半成品，该道半成品产品质量控制的优劣，将直接负面影响电池组的产品质量和半成品百分率。而且该道半成品制造流程复杂，对原料一般说来，混料关键步骤，烘烤时间等等都有较高的要求。
这里烘烤的是电池组的特异性金属材料
福安黄金时代的烘烤炼铁厂对灰尘严格控管，此外，在烘烤的这一过程中须要严控灰尘，以防止灰尘对电池组连续性产生负面影响，在福安黄金时代的制造炼铁厂对灰尘的控管水平相当于医药等级。
将烘烤好的纸板箱涂在铜板上——涂覆半成品
这道半成品是将上一道半成品后已经烘烤好的纸板箱以每秒钟80米的速度被光滑擦拭到4000米长的铜板上下面。而涂覆前的铜板只有6nm厚，可以用薄如蚕翼来比喻。
涂覆半成品最重要的是宽度和总重量的连续性
涂覆非常重要，须要保证极片宽度和总重量一致，不然会负面影响电池组的连续性。涂覆还必须确保没有微粒、污物、灰尘等混进极片。不然会导致电池组振动迟滞，甚至会出现隐患。
将铜板上负极金属材料压入再重新组合——粘毛与预分切
在碾压炼铁厂里，通过辊将附着有正负极金属材料的极片进行碾压，一方面让涂覆的金属材料更紧密，提升能量密度，保证宽度的连续性，另一方面也会进一步控管灰尘和湿度。
粘毛是将铝箔上的正负极金属材料压入堆土，这对提升能量密度也很重要
将粘毛后的极片根据须要制造电池组的尺寸进行分切，并充分控管毛刺（这里的毛刺只能在显微镜下看清楚了）的产生，这样做的目的是避免毛刺扎穿隔膜，产生严重的隐患。
切出电池组上正负极的小耳朵——极耳模切与分条
极耳切模半成品是用模切机形成动力电池用的导电极耳。我们知道电池组是分正负极的，极耳是从动力电池中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池组正负两极的耳朵，是在进行充振动时的接触点。
而接下来的分条半成品是通过切刀对电池组极片进行分切。
极耳模切简单说是做出正负两极的小耳朵
完成动力电池的雏形——卷绕半成品
在这里，电池组的负极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸动力电池。先进的CCD视觉检测设备可实现自动检测及自动纠偏，确保动力电池极片不错位。
卷绕半成品后动力电池的雏形基本形成
有了CCD视觉检测设备的辅助，CATL福安黄金时代的电池组制造炼铁厂在国际上属于自动化程度最高的电池组制造炼铁厂之一。
去除水分和注入电解液——烘焙与注液
水分是电池组系统的大敌，电池组烘烤半成品是为了使电池组内部水份达标，确保电池组在整个寿命周期内具有良好的性能。
为了去除水分，动力电池须要进行烘烤
而注液，是往动力电池内注入电解液。电解液就像动力电池身体里流动的血液，能量的交换是带电离子的交换。这些带电离子从电解液中运输过去，到达另一电极，完成充振动过程。电解液的注入量是关键中的关键，如果电解液注入量过大，会导致电池组发热甚至直接失效，如果注入量过小，则又负面影响电池组的循环性。
动力电池激活的过程——化成
化成是对注液后的动力电池进行激活的过程，通过充振动使动力电池内部发生化学反应形成SEI膜（SEI膜：是锂电池组首次循环时由于电解液和负极金属材料在固液相间层面上发生反应，所以会形成一层钝化膜，就像给动力电池镀了一层面膜。），保证后续动力电池在充振动循环过程中的安全、可靠和长循环寿命。将动力电池的性能激活，还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测，耗电量测试等一系列体检过程。
化成半成品当中还包括，对动力电池激活后第二次灌注电解液、称重、注液口焊接、气密性检测；自振动测试高温老化及静置保证了产品性能。
所有制造好后的每两个动力电池单体都具有两个单独的二维码，记录着出生日期，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，可以随时调取制造信息；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。
单个的动力电池是不能使用的，只有将众多动力电池组合在一起，再加上保护电路和保护壳，才能直接使用。这是所谓的电池组组件。
电池组组件（module）是由众多动力电池共同组成的。须要通过严格筛选，将连续性好的动力电池按照精密设计组装成为模块化的电池组组件，并加装单体电池组监控与管理装置。CATL的组件全自动化制造产线，全程由十几个精密机械手协作完成。另外，每两个组件都有自己固定的识别码，出现问题可以实现全过程的追溯。
从简单的一颗动力电池到电池组包的制造过程也是相当复杂，须要多道半成品，一点不比动力电池的制造过程简单。
上料
将动力电池传送到制定位置，机械手自动抓取送入组件装配线。
在福安黄金时代的炼铁厂内从自动搬运金属材料到为设备喂料100%实现了自动化
给动力电池洗个澡——等离子清洗半成品
对每个动力电池表面进行清洗（CATL福安黄金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动力电池底部。
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金属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。
等离子清洗过程
将动力电池组合起来——动力电池涂胶
动力电池组装前，须要表面涂胶。涂胶的作用除了固定作用之外，还能起到绝缘和散热的目的。CATL福安黄金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，同时实时监控涂胶产品质量，确保涂胶品质，进一步提升了每组不同电池组组件的连续性。
动力电池的涂胶过程
给动力电池建个家——端版与侧板的焊接
电池组组件多采用铝制端板和侧板焊接而成，通过机器人进行层压和端板、侧板焊接处理。
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制造调度管理系统，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组件。
线束隔离板的安装过程
完成电池组的串并联——激光焊接
通过自动激光焊接，完成极柱与连接片的连接，实现电池组串并联。
下线前的重要一关——下线测试
下线前对组件全性能检查，包括组件电压/电阻、电池组单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。标准化的组件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。
每个电池组包包含了若干电池组模块，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，仅需更换单独的组件即可，不必更换整个电池组组，维修工作量和危险性大大降低，更换组件仅需把冷却系统拆解，并不涉及其他构件。
其实，电动汽车从最初的设计阶段就要通过各种方法，最大程度保证安全性。然而，再完美的设计还得经过实践测试的考量。在福安黄金时代，只有成功通过这些磨练的电池组产品，才能被放行使用。
590摄氏度火烧测试
590摄氏度火烧电池组是什么概念？我们知道金星的地面温度是464摄氏度，在这样的高温下，铅、锌等金属金属材料早已熔化。但是，电池组组却要在这样的高温下进行生存挑战。
在安全性能方面国家的标准是外部燃烧130秒，电池组不起火、不爆炸。然而，作为行业领军企业CATL福安黄金时代却有着更高的要求，不仅做到了外部燃烧130秒后电池组依然可以正常工作，的国家标准，更达到了在590摄氏度的情况下连续燃烧1小时后，电池组依然没有爆炸危险。
连续21小时振动试验
在日常用车当中，免不了要通过一些颠簸路面，电池组产生的振动可能会引发产品质量不过关的电池组产品固定不良，零部件松动，甚至外壳破裂最后引发安全失效的等情况。
所以我们须要模拟车辆震动对电池组包产生的负面影响。振动台用来模拟电池组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，充振动机则用以提供充振动的实际工作情况。这三部分共同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。
福安黄金时代的一座推力20吨的振动台，用来模拟电池组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，电池组包一秒钟要被振动200下，而动力电池组件则要被振动2000下。更加严苛的是电池组包须要在-30℃至60℃的环境条件下，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。
加速度达到100G的撞击测试
与振动试验类似，冲击测试用以测试电池组包的机械结构稳定，其模拟车辆通过路障时，瞬间颠簸对电池组包结构的冲击。此外，在更换电池组的过程中有万分之一的几率遇到电池组跌落的情况。所谓不怕一万就怕万一，CATL福安黄金时代将电池组从1米高度进行自由落体测试，且保证各项功能依然正常。
在福安黄金时代的冲击测试中，最高加速度可高达100G。要知道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。在如此强烈的加速度冲击下，电池组包依然运行正常。
最贴近真实事故的挤压测试
挤压测试用于模拟电池组在交通事故时受到挤压的情况，随着电池组变形程度的增加，正负极集流体会首先被撕裂。在短路点产生非常大的电流，热量集中释放，引起短路点的温度急剧上升，因此很容易引发热失控，进而引起起火或爆炸。
与现实车祸事故最为贴近的挤压测试
在挤压测试找那个电池组包外壳出现了明显的变形，内部结构被破坏，动力电池被内部零部件刺破，出现高压短路，造成热失控。对于挤压测试的通过标准一般是不起火、不爆炸。而福安黄金时代的电池组产品，甚至可以再挤压变形的情况下，继续正常工作。
在福安黄金时代的挤压试验中，施加给电池组包的力是十吨。12米大巴车总重量为7吨，加上乘客和行李的总重量接近10吨，也是说这至少可以模拟一辆12米大巴车撞击时的挤压。
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 LOGO的半成品柴油电池组模块终于诞生了，但是对于产品质量的把控来说这并没有结束，为了把控在日常使用时的产品质量和品质，所有的半成品电池组和动力电池都有自己独一无二的编码，如果未来那块电池组甚至那颗动力电池出现故障，可以追溯到那条制造线甚至那一批原料。对于电池组这种带有一定危险性的产品来说，产品质量永远是最重要的一环。
目前CATL已经形成了从原料的开采到后期回收，一套完善的链条体系。而与奥迪、宝马等国际企业的合作关系，再次证明了其产品的优势。产品的稳定性和好口碑，是取胜的关键，但在新能源行业当中逆水行舟不进则退，未来须要不断推出有市场竞争力的产品，才能始终挺立在业界最高峰。
来源：八方汇PLC实战编程培训；Ths to @Damon.
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author：一级建造师宋松
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