今天就让我们走进CATL宁德时代的生产车间,一起来看看这块被大众,宝马,奔驰争抢的电芯是怎么制造出来的。
电芯是一个电池系统的最小单元。多个电芯组成一个模组,再多个模组组成一个电池包,这就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所覆载活性物质多少来决定的。正负电极极片的设计需要根据不同车型来量身定做的。正负极材料克容量,活性材料的配比、极片厚度、压实密度等对容量等的影响也至关重要。
活性材料的制浆——搅拌工序
搅拌就是将活性材料通过真空搅拌机搅拌成浆状。这是电池生产的第一道工序,该道工序质量控制的好坏,将直接影响电池的质量和成品合格率。而且该道工序工艺流程复杂,对原料配比,混料步骤,搅拌时间等等都有较高的要求。
这里搅拌的是电池的活性材料
宁德时代的搅拌车间对粉尘严格管控,此外,在搅拌的这一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,在宁德时代的生产车间对粉尘的管控水平相当于医药级别。
将搅拌好的浆料涂在铜箔上——涂布工序
这道工序就是将上一道工序后已经搅拌好的浆料以每分钟80米的速度被均匀涂抹到米长的铜箔上下面。而涂布前的铜箔只有6微米厚,可以用“薄如蚕翼”来形容。
涂布工序最重要的是厚度和重量的一致性
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。否则会导致电池放电过快,甚至会出现安全隐患。
将铜箔上负极材料压紧再切分——冷压与预分切
在碾压车间里,通过辊将附着有正负极材料的极片进行碾压,一方面让涂覆的材料更紧密,提升能量密度,保证厚度的一致性,另一方面也会进一步管控粉尘和湿度。
冷压就是将铝箔上的正负极材料压紧压实,这对提升能量密度也很重要
将冷压后的极片根据需要生产电池的尺寸进行分切,并充分管控毛刺(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,产生严重的安全隐患。
切出电池上正负极的小耳朵——极耳模切与分条
极耳切模工序就是用模切机形成电芯用的导电极耳。我们知道电池是分正负极的,极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,通俗的说电池正负两极的耳朵,是在进行充放电时的接触点。
而接下来的分条工序就是通过切刀对电池极片进行分切。
极耳模切简单说就是做出正负两极的小耳朵
完成电芯的雏形——卷绕工序
在这里,电池的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合成裸电芯。先进的CCD视觉检测设备可实现自动检测及自动纠偏,确保电芯极片不错位。
卷绕工序后电芯的雏形基本形成
有了CCD视觉检测设备的辅助,CATL宁德时代的电池生产车间在国际上属于自动化程度最高的电池生产车间之一。
去除水分和注入电解液——烘焙与注液
水分是电池系统的大敌,电池烘烤工序就是为了使电池内部水份达标,确保电池在整个寿命周期内具有良好的性能。
为了去除水分,电芯需要进行烘烤
而注液,就是往电芯内注入电解液。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。电解液的注入量是关键中的关键,如果电解液注入量过大,会导致电池发热甚至直接失效,如果注入量过小,则又影响电池的循环性。
电芯激活的过程——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(SEI膜:是锂电池首次循环时由于电解液和负极材料在固液相间层面上发生反应,所以会形成一层钝化膜,就像给电芯镀了一层面膜。),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。将电芯的性能激活,还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测,容量测试等一系列“体检过程”。
化成工序当中还包括,对电芯“激活”后第二次灌注电解液、称重、注液口焊接、气密性检测;自放电测试高温老化及静置保证了产品性能。
所有制造好后的每一个电芯单体都具有一个单独的
短路保护,过载保护,零压和欠压保护,过电流保护,断相保护。
2,电气控制系统图分哪几类?
电气控制系统图分为:电气原理图、电气元件布置图和电气安装接线图三类。
3.简述三相异步电机能耗制动的原理及特点。
能耗制动的原理:在电动机脱离三相交流电源后,向定子绕组内通入直流电源,建立静止磁场,转子以惯性旋转,转子导体切割定子恒定磁场产生转子感应电动势,从而产生感应电流,利用该感应电流与静止磁场的作用产生制动的电磁制矩,达到制动目的。
能耗制动特点:控制电路简单,制动平稳,能耗大,需要直流电源,较适用于负载较稳定的场合。
4,简述三相异步电机反接制动的工作原理,特点及应用。
反接制动:是在电动机停止时,改变定子绕组三相电源的相序,使定子绕组旋转磁场反向,转子受到与旋转方向相反的制动转矩作用而迅速停车。
反接制动的特点:制动转矩大、制动迅速、冲击大。
使用场合:常用于10KW以下的电机,当电动机转速接近零时,必须及时切断反相序电源,以防止电机反向再起动,常用速度继电器来检测电动机转速并控制电动机反相序电源的断开。
5,说明抑制变频器干扰的措施。
(1)加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
(2)使用滤波器,滤波器具有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。
(3)使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器,主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其他设备正常工作。
6,可编程控制器的特点有哪些?
可靠性高,抗干扰能力强;灵活性强,编程简单,使用方便;
控制系统易于实现,开发工作量少,周期短;
维修方便;体积小,能耗低;功能强,性价比高。
7,根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。说明各自的特点。
(1)整体式PLC:是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。
(2)模块式PLC:是将PLC各组成部分,分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
8,可编程控制器的选型需要考虑哪些问题?
(1)存储器容量。(2)结构类型。
(3)输入和输出的类型和数量。(4)功能要求。
(5)响应速度。(6)可靠性。(7)机型尽量统一。
9.电磁继电器与接触器的区别主要是什么?
电磁继电器属于小电流(5A以下)的控制电器,主要用于控制电路中;
接触器属于大电流(5A以上)的执行电器,主要于主电路中。
10,PLC的主要性能指标有哪些?
(1)输入/输出点数(即I/O点数)。(2)存储器容量。(3)扫描速度。
(4)指令系统。(5)扩展能力。(6)内部继电器和寄存器。
(7)编程语言及编程手段。(8)高级(功能)模块。
11.PLC编程语言主要有哪几种?
(1)梯形图;(2)语句表;(3)顺序功能图(或称状态转移图SFC);
(4)功能块图;(5)高级编程语言。
12,大功率的三相异步交流电动机为何要降压启动?三相异步交流电动机降压启动的常用方法有哪些?
电动机空载启动电流通常是额定电流的4~7倍,若不降压启动,较大的电压降将严重影响周边设备或者变压器的正常工作。星形-三角形降压启动、自耦变压器降压启动、定子串电阻降压启动、延边三角形降压启动等。
13,过电压继电器、过电流继电器的作用是:
(1)过电压继电器:用于过压保护,当线圈电压高于其额定电压时衔铁吸合;当线圈电压降到其释放电压时衔铁释放。
(2)过电流继电器:用于过流保护,当线圈电流高于其额定电流一定值时衔铁吸合。
14,中间继电器与接触器的区别:
(1)作用不同:中间继电器主要用于增大触点数量,额定电流小;接触器主要用于接通或分断动力电路或大容量控制电路,额定电流一般较大。
(2)结构不同:中间继电器无主、辅触点之分,接触器既有主触点、又有辅助触点。
15,电动机常用的保护环节有哪些?通常它们各由哪些电气元器件来实现其保护?
短路保护:用熔断器实现;
过电流保护:用过电流继电器实现;
过载保护:用热继电器实现;
失电压保护:用接触器和按钮实现;
欠电压保护:用热继电器、空气开关等实现;过电压保护:用过电压继电器实现;
直流电动机的弱磁保护:用欠电流继电器实现。
16,说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。
热继电器在电路中起过载保护的作用,它利用的是双金属片的热膨胀原理,并且它的动作有一定的延迟性;
熔断器在电路中起短路保护的作用,它利用的是熔丝的热熔断原理,它的动作具有瞬时性。
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