新能源電動(dòng)汽車(chē)給人留下了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造門(mén)檻低的印象，否則也不會(huì)那么多行業(yè)的大佬都說(shuō)自己能造電動(dòng)汽車(chē)。如果打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)之所以被認(rèn)為制造簡(jiǎn)單，是因?yàn)樗悬c(diǎn)像小孩子玩的遙控車(chē)的放大版。
遙控車(chē)的電池也是鋰電池，和電動(dòng)汽車(chē)如出一轍;遙控汽車(chē)的馬達(dá)，就是電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī);遙控汽車(chē)的接收器，好比電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)。所以，電動(dòng)汽車(chē)確實(shí)沒(méi)傳統(tǒng)燃油車(chē)看起來(lái)那么復(fù)雜。
但如果問(wèn)，電動(dòng)汽車(chē)最重要的部件兒是什么，會(huì)有怎樣的答案?
相信大家的答案基本都是“電池”。因?yàn)殡姵貨Q定了電動(dòng)汽車(chē)能不能走，有多少公里續(xù)航。而電池問(wèn)題也是大家討論最多的話(huà)題，這就襯托出了電池的重要性。
今天品玩/品駕和大家討論一個(gè)有趣的話(huà)題，你知道電動(dòng)汽車(chē)的電池是怎么來(lái)的嗎?電動(dòng)汽車(chē)的電池到底會(huì)經(jīng)過(guò)哪些生產(chǎn)步驟?安裝在你車(chē)上的電池又經(jīng)歷過(guò)哪些測(cè)試?
我們今天就來(lái)說(shuō)說(shuō)看。
從電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池的組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，基本是由N個(gè)單個(gè)電池單元串并聯(lián)而成的。同一個(gè)單元模組之間的電池串聯(lián)，比如多個(gè)18650圓柱體電池進(jìn)行串聯(lián);而不同單元模組之間再進(jìn)行并聯(lián)，這就組成了電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)上滿(mǎn)滿(mǎn)的電池模組。
形象的說(shuō)，你的車(chē)底下鋪滿(mǎn)了一個(gè)個(gè)圓柱形電池，電動(dòng)汽車(chē)就像一個(gè)巨大的遙控車(chē)。所以，這類(lèi)單個(gè)電池的生產(chǎn)過(guò)程就是電動(dòng)汽車(chē)電池的源頭。不過(guò)，這部分工作不是汽車(chē)廠家所擅長(zhǎng)的，而是電池供應(yīng)商的分內(nèi)事兒。
那我們就來(lái)看看，最基礎(chǔ)的圓柱形電池從何而來(lái)，也就是這些電池的生產(chǎn)過(guò)程是怎樣的。
原料混合攪拌
電池制作的最初工序是將能組成鋰電池的原材料進(jìn)行混合與攪拌，也叫勻漿。電池的原材料包括錳酸鋰、鈷酸鋰、粘結(jié)劑、石墨等，把它們攪拌到一起是第一步。
不過(guò)，攪拌工序看似簡(jiǎn)單，但攪拌的好與壞直接影響電池的質(zhì)量和成品合格率。在攪拌的過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制粉塵，以防止粉塵對(duì)電池一致性產(chǎn)生影響，所以是電池生產(chǎn)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。
極板工程
我們都知道，電池是分正負(fù)極的，在攪拌好原材料以后，就需制作出電池的正極和負(fù)極，并搭配隔離膜，將它們組成一粒完整的電池。
極板工程目的就是制作電池內(nèi)部的陰極極板(銅為陰極)和陽(yáng)極極板(鋁為陽(yáng)極)，在正負(fù)極的制造過(guò)程中，會(huì)經(jīng)歷涂布、冷壓、分切等工序。
在充分?jǐn)嚢韬迷弦院?，需要將這些攪拌好的漿料均勻涂抹在銅箔或鋁箔上，這個(gè)工序就是涂布。涂布過(guò)程必須確保沒(méi)有雜質(zhì)，否則會(huì)導(dǎo)致電池放電過(guò)快，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。
在涂布之后，需要將附著有正負(fù)極材料的極片進(jìn)行碾壓。一方面是讓涂覆的材料更緊密，提升能量密度，另一方面也是管控粉塵和濕度。
然后，再將冷壓后的極片根據(jù)需要生產(chǎn)電池的尺寸進(jìn)行分切，這是電池尺寸區(qū)分的源頭。也就是說(shuō)，18650電池還是21700電池，在這里就開(kāi)始區(qū)分開(kāi)來(lái)了。
卷繞和注液
電池的正極片、負(fù)極片生產(chǎn)好，在配合極耳和隔離膜，以卷繞的方式組合成裸電芯，這個(gè)時(shí)候基本就形成了一粒完整的電池模樣。
在卷繞成型以后，需要注入電池的“血液”，也就是電解液。電解液是提供能量交換的介質(zhì)，也就是帶電離子的交換。帶電離子通過(guò)電解液，從一極被運(yùn)輸?shù)竭_(dá)另一電極，這就完成了充放電的過(guò)程。
電解液的注入量是有講究的，如果注入量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱甚至失效;如果注入量過(guò)小，又會(huì)影響電池的循環(huán)性，導(dǎo)致工作不暢。
化成
鋰電池的化成主要有兩個(gè)方面的作用：一是使電池中活性物質(zhì)借助于第一次充電轉(zhuǎn)化成具有正常電化學(xué)作用的物質(zhì);二是使電極主要是負(fù)極形成有效的鈍化膜或SEI膜。
化成首先要對(duì)注電解液后的電芯，進(jìn)行激活。通過(guò)充放電使電芯內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成SEI膜，保證電芯在充放電循環(huán)過(guò)程中的安全、可靠和長(zhǎng)循環(huán)壽命。
在激活電芯以后，還要經(jīng)過(guò)X-ray監(jiān)測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、焊接監(jiān)測(cè)、容量測(cè)試等一系列監(jiān)測(cè)。此外，高、低溫測(cè)試和充放電測(cè)試也是在這個(gè)環(huán)節(jié)完成。
最后，做好的電池需要進(jìn)行噴碼和貼簽，以便提供生產(chǎn)批次和日期等信息，如果電池有任何質(zhì)量問(wèn)題，則可盡快查出原因，并且對(duì)該批次進(jìn)行進(jìn)一步篩查。
至此，組成電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的小單元電池就制作完畢。將這些電池進(jìn)行分組和串并聯(lián)，就成了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)的根基——電池模組。
當(dāng)然，電池模組是提供電量的核心部件，但這并不是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的全部。還需要有電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、電池艙以等部件，這些是保證鋰電池可以正常、有效工作必不可少的部件。
這些集成組裝的過(guò)程，我們通常稱(chēng)之為PACK。
如果車(chē)企完全在電池供應(yīng)商那里購(gòu)買(mǎi)成品動(dòng)力電池，那就由供應(yīng)商完成PACK工序。不過(guò)，這就對(duì)電池模組的形狀和厚度有相對(duì)固定的生產(chǎn)要求。
有些車(chē)企為了實(shí)現(xiàn)自己研發(fā)車(chē)型的較高能量密度，以及更合理的裝配形狀，也會(huì)設(shè)置車(chē)企自己的“PACK車(chē)間”，這道工序就可以由車(chē)企自己來(lái)完成。
在動(dòng)力電池組裝完畢完畢以后，電動(dòng)汽車(chē)的電池總成還要經(jīng)歷一些必要的測(cè)試，比如靜態(tài)及動(dòng)態(tài)檢測(cè)、高壓絕緣測(cè)試、水冷系統(tǒng)氣密性檢測(cè)、防塵防水性能測(cè)試。甚至有的還需要組裝在實(shí)車(chē)上，繼續(xù)經(jīng)歷安全碰撞測(cè)試等等。
鋰電池的安全性，直接與車(chē)主的用車(chē)安全息息相關(guān)。所以，這些測(cè)試不可忽視，車(chē)企也都十分重視。
在對(duì)鋰電池安全性進(jìn)行不斷研究的過(guò)程中，我們自主品牌車(chē)企還通過(guò)各自的專(zhuān)利技術(shù)，對(duì)鋰電池?zé)崃抗芾硪约笆Э叵碌姆雷o(hù)措施進(jìn)行了進(jìn)一步完善。如長(zhǎng)城汽車(chē)的大禹電池、比亞迪汽車(chē)的刀片電池、廣汽埃安的彈匣電池等等。
從原料的混合攪拌，到動(dòng)力電池的PACK及測(cè)試，看似很簡(jiǎn)單的一塊電池系統(tǒng)，實(shí)際上經(jīng)歷了太多太多。
看到這里，你是否也對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電池誕生有了初步的認(rèn)知了呢?這是購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的消費(fèi)者，對(duì)自己愛(ài)車(chē)的進(jìn)一步了解。當(dāng)然，電動(dòng)汽車(chē)還有很多值得你進(jìn)一步了解的知識(shí)點(diǎn)，今后我們共同來(lái)探索。
