成功电池模组稳如泰山运输和准确放置 吉利取得用于电池模组的端板专利 (电池模组介绍)

专利摘要显示，本适用新型地下了一种用于电 池模组的端板、电池包和车辆，端板包括端板本体，端板本体在厚度方向的两侧区分构成有支撑面和卡爪配合面，支撑面适于与电池模组的电芯端面贴合设置，卡爪配合面上构成有适于与卡爪配合的定位部；其中定位部具有第肯定位面和第二定位面，第肯定位面与第二定位面之间构成有适于限制卡爪移动的限位空间。依据本适用新型的端板，经过设置限位空间，卡爪可以卡入限位空间内以移动电池，简易卡爪与电池模组的配合定位，有效地成功电池模组的稳如泰山运输和准确放置，提高消费效率。

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图解宝马iX3的电池模组设计和制造

随着9月13日宝马iX3在国际首发亮相及发布预售价，BMW也发布了沈阳电池模组工厂和Pack工厂的信息，今天我们来看一看电池模组在设计、制造中一些有意思的中央。 之前我也写过有关530Le?PHEV的工厂信息，那时刻PHEV模组线也是全智能的，这次加建的是iX3BEV模组线和面向大型的电动汽车电池Pack制造线。

图１ＢＭＷ的iX3电池模组

Part1：模组制造的环节

首先我们来节选一些工艺部份的内容，关键包括如下的环节：

图２模组的工艺概览

１）模组消费线成功100%智能化消费，从之前的蓝膜时代到如今都改为采用喷涂工艺、加装绝缘隔膜等多种方式确保电芯之间彼此绝缘；

图３喷涂好的电芯

２）白色的部分，是经过两条黑色胶带粘住的，思索到NCM811的特性，这里能否采用隔热资料还不确定，有或许采用了气凝胶。

图４白色的部分电芯之间的隔离资料

３）消费线上运用了等离子清洁、智能光学审核等技术，这些基本和之前PHEV产线的工艺要求是分歧的

图５电芯的离子清洗和光学审核

４）翻转机构焊接：焊接采用了翻转的机构，这里看不到模组。

图６焊接的工艺

５）电芯堆叠：这里和端板相接的部分采用白色的隔离资料，电芯之间采用了黄色的隔离资料；每两个电芯经常使用一片黄色的隔离资料，背对背的电芯之间只要两条黑色的胶带启动粘接。

图７隔离资料

６）母线排跟之前一样是与CCS隔离板一体化的，由于没有看到采样线的设计，或许也是埋出来了。

图８CCS隔离板和PCB板

７）CCS和模组紧固部分是依照下图的工艺成功的，这个或许要实物看一下详细的正面才干下判别。

图９CCS和模组的紧固

Part2:关于模组的一些讨论

这个120Ah的电芯，还是有很多中央很有意思的，最早看到这个电芯是在三星SDI的展台上。

１）采样线设计

这个从Busbar上一路延伸过去的采样线的设计挺有意思，分红四段，汇总到两边的PCB上方，然后经过两边的衔接器输入。

图10模组的采样线设计

２）NCM811的防护

由于电芯热失控以后，整个冲击的气体和火焰都是往泄压阀往上走，这个模组的上盖似乎没有设计特殊的结构，泄压出来的气体直接往上走。 在之前X1PHEV的设计中采用了云母片的防护，这个我们在之后的Pack结构上再来做讨论。

图11iX3的模组层面没有做过多的特殊防护

小结：宝马在中国是片面切换到NCM811体系的企业，不论是新X1、530Le的新款还是这个iX3的电池系统，当然电芯的容量范围还在51－120Ah，电芯的厚度做了严厉的限制，胖电芯和瘦电芯在针刺的环节中效果或许不太一样，不过究竟行不行也要看上了量之后的表现。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子配件设计》。

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，上市延续8个涨停板，并在2017年动力电池销量一举逾越松下和比亚迪成为全球top1，2018年国际动力电池装机量以41.2%占比遥遥抢先……

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消费流程，本期我们带你揭秘宁德时代的超级工厂。

一、电芯降生记

首先，让我们看一下电芯的消费产线。 这是国际首条、国际一流的智能化产线，宝马X1和新5系的电芯就是在这里降生的哦。

一切进入车间的人员都必需穿洁净服，戴帽子、口罩，终了后，要求经过喷淋间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，依照设定的轨道，智能搬运资料和为设备上下物料

孤独的机械手智能拆盘码盘

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的产线可成功“消费数据可视化”、“消费环节透明化”、“消费现场无人化”。

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。 电池就像一个贮存电能的容器，能贮存多少的容量，是靠正极片和负极片的所负载活性物质多少来选择的。

1 搅拌

搅拌就是将正、负极固态电池资料混合平均后参与溶剂，经过真空搅拌机搅拌构成平均浆状。

2 涂布

拌好的活性资料以每分钟80米的速度被平均涂覆到4000米长的铜箔上上方。 涂布前的铜箔薄如蝉翼，只要6微米厚。 涂布至关关键，要求保证极片厚度和重量分歧，否则会影响电池的分歧性。 涂布还必需确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片。 否则，造成电池自放电过快甚至安保隐患。

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，用模切机模切构成电芯的导电极耳。 极耳是电池头上耳朵，深刻地说就是电池正负极的耳朵在启动充放电时的衔接点。 然后，经过切刀对极片启动分切。

5 卷绕

电芯的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合构成裸电芯。 先进的CCD可成功智能检测及智能纠偏，确保电芯极片不错位。

6 装配

卷绕好的裸电芯将被智能分选配对，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，裸电芯就拥有了安全的外壳。

7 烘培和注液

电池烘烤工序是为了使电池外部水分达标，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，能量的交流就是带电离子的交流。 这些带电离子从电解液中运输过去，抵达另一电极，成功充放电环节。

8 化成

化成是对注液后的电芯启动激活的环节，经过充放电使电芯外部出现化学反响构成SEI膜，保证后续电芯在充放电循环环节中的安保、牢靠和长循环寿命。

为了电芯拥有良好性能，电芯制造环节中还要经过X-ray检测、焊接质量检测，绝缘检测、容量测试等一系列“体检环节”。

制造好后的每一个电芯单体都具有一个独自的二维码，记载着制造日期，制造环境，性能参数等等。 弱小的追溯系统可以将任何信息记载在案。 假设出现异常，可以随时调取消费信息；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

单个的电芯是不能经常使用的，只要将众多电芯组合在一同，再加上维护电路和维护壳，才干直接经常使用。 这就是所谓的电池模组。

电池模组是由众多电芯组成的。 要求经过严厉挑选，将分歧性好的电芯依照精细设计组装成为模块化的电池模组，并加装单体电池监控与控制装置。 CATL的模组全智能化消费产线，全程由十几个精细机械手协作成功。 另外，每一个模组都有自己固定的识别码，出现疑问可以成功全环节的追溯。

从简易的一颗电芯到电池包的消费环节也是相当复杂，要求多道工序，一点不比电芯的制造环节简易。

1 上料

将电芯传送到指定位置，机械手智能抓取送入模组装配线。 在宁德时代的车间内从智能搬运资料到为设备喂料100%成功了智能化。

2 给电芯洗个澡---等离子清洗

对每个电芯外表启动清洗（CATL宁德时代采用的是等离子处置技术保证清洁度）。 这里采用离子清洁，保证在环节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？要素在于，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、氧化物和大少数高分子资料等都能很好地处置，可成功全体和部分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，要求外表涂胶。 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，确保涂胶质量，进一步优化了每组不同电池模组的分歧性。

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/侧板成功焊接，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消费调度控制系统，生成独自的编码以便追溯。 打码后经过机械手将线束隔离板智能装入模组。

6 成功电池的串并联---激光焊接

经过智能激光焊接，成功极柱与衔接片的衔接，成功电池串并联。

7 下线前的关键一关---下线测试

下线前对模组全性能审核，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。 规范化的模组设计原理可以定制化婚配不同车型，每个模块还能够装置在车内最佳适宜空间和预定。

三、电池历险记

在重装上阵前，电池组还需阅历九九八十一难才干修成正果。 在宁德时代，这些极端，苛刻的实验包括应战高温火烧、挤压、冲击、振动、海水浸泡、上下温冲击等，可多达230项。 在宁德时代，只要成功经过层层磨炼的电池产品，才干被放行经常使用。

1 火烧测试

在高温油气烟火下，铅、锌等金属资料早已熔化。 但是，电池组却要在这样的高温下启动“生活”应战。 在这项极端且具有风险性的测试中，行业的国度规范是外部火烧130秒，电池不起火、不爆炸。 但在CATL，一切有着最高的要求。 国度规范要求外部熄灭后不起火不爆炸，CATL则应战做到了外部火烧130秒后，电池依然可以正常任务；国度规范外部熄灭时期要求为130秒即可，CATL甚至研讨了延续熄灭1小时后，电池依然没有爆炸风险。 而在这样的状况下，即使是熔点为660℃的铝材，也早熔化成了液体。

经过这样严苛的火烧实验，即使遇上火灾或车辆熄灭，也不会出现电池爆炸的风险，防止出现二次损伤。

2 振动测试

颠簸路面对电池发生的振动，或许会引发质量不过关的电池产品固定不良，零部件松动，外壳分裂最后引发安保失效的状况。 为此，国度规范要求对动力电池启动振动测试。

振动台用来模拟电池包在实践经常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践任务状况。 这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统，真实模拟了实车经常使用时的情形。

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践经常使用中会遇到的颠簸路况，但其振动剧烈水平更甚于实践路况。 在实验中，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”的声响，每秒振动2000下的电芯模组所收回的声响是十分尖利逆耳的。

在宁德时代，这样的振动接受应战算的不是分秒，而是小时。 在这里，电池包需在-30℃至60℃的环境条件下，电池包延续随机振动21小时，这样可等效模拟数十万公里的行车疲劳状况。

3 减速度冲击测试

与振动实验相似，冲击测试用以测试电池包的机械结构稳如泰山，其模拟车辆经过路障时，瞬间颠簸对电池包结构的冲击。

在宁德时代的冲击测试中，最高减速度可高达100G。 100G减速度如何了解？载人航天飞行器的向心减速度最高可达15G。 一辆电动大巴被时速为50公里的小车撞击时，电池包所遭到的减速度约为30G。 普通人的心脏接受的最大减速度为50G。 而目前有记载的，人体能接受的减速度极限约为40G。 但在如此剧烈的减速度冲击下，电池包依然运转正常。

4 挤压测试

挤压测试用于模拟电池在交通事故时遭到挤压的状况。 电池遭到挤压时在结构上或许由外至内被破坏，出现高压短路，电芯被外部零部件刺破漏液，形成热失控，进而惹起起火或爆炸。

在宁德时代的挤压实验中，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吨外部力气的挤压下，复合铝材质的电池包外壳已出现了清楚的变形，但电池维护体结构完整。 关于挤压测试的经过规范普通是不起火、不爆炸。 而宁德时代的电池产品，甚至可以在挤压变形的状况下，继续正常任务。

四、完毕语

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降生了。 但即使如此，宁德时代关于质量的把控还远没有完毕。 为了把控在日经常常使用时的质量和质量，一切的成品电池和电芯都有自己无独有偶的编码，假设未来某块电池甚至某颗电芯出现缺点，可以追溯到关联消费线甚至关联原料。

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，上市延续8个涨停板，并在2017年动力电池销量一举逾越松下和比亚迪成为全球top1，2018年国际动力电池装机量以41.2%占比遥遥抢先……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消费流程。 本期我们带你揭秘宁德时代的超级工厂。 一、电芯降生记首先，让我们看一下电芯的消费产线。 这是国际首条、国际一流的智能化产线，宝马X1和新5系的电芯就是在这里降生的哦。 一切进入车间的人员都必需穿洁净服，戴帽子、口罩，终了后，要求经过喷淋间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，依照设定的轨道，智能搬运资料和为设备上下物料。 孤独的机械手智能拆盘码盘。 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的产线可成功“消费数据可视化”、“消费环节透明化”、“消费现场无人化”。 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。 电池就像一个贮存电能的容器，能贮存多少的容量，是靠正极片和负极片的所负载活性物质多少来选择的。 1.搅拌搅拌就是将正、负极固态电池资料混合平均后参与溶剂，经过真空搅拌机搅拌构成平均浆状。 2.涂布拌好的活性资料以每分钟80米的速度被平均涂覆到4000米长的铜箔上上方。 涂布前的铜箔薄如蝉翼，只要6微米厚。 涂布至关关键，要求保证极片厚度和重量分歧，否则会影响电池的分歧性。 涂布还必需确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片。 否则，造成电池自放电过快甚至安保隐患。 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，用模切机模切构成电芯的导电极耳。 极耳是电池头上耳朵，深刻地说就是电池正负极的耳朵在启动充放电时的衔接点。 然后，经过切刀对极片启动分切。 5.卷绕电芯的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合构成裸电芯。 先进的CCD可成功智能检测及智能纠偏，确保电芯极片不错位。 6.装配卷绕好的裸电芯将被智能分选配对，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，裸电芯就拥有了安全的外壳。 7.烘培和注液电池烘烤工序是为了使电池外部水分达标，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，能量的交流就是带电离子的交流。 这些带电离子从电解液中运输过去，抵达另一电极，成功充放电环节。 8.化成化成是对注液后的电芯启动激活的环节，经过充放电使电芯外部出现化学反响构成SEI膜，保证后续电芯在充放电循环环节中的安保、牢靠和长循环寿命。 为了电芯拥有良好性能，电芯制造环节中还要经过X-ray检测、焊接质量检测，绝缘检测、容量测试等一系列“体检环节”。 制造好后的每一个电芯单体都具有一个独自的二维码，记载着制造日期，制造环境，性能参数等等。 弱小的追溯系统可以将任何信息记载在案。 假设出现异常，可以随时调取消费信息；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经常使用的，只要将众多电芯组合在一同，再加上维护电路和维护壳，才干直接经常使用。 这就是所谓的电池模组。 电池模组是由众多电芯组成模块的。 要求经过严厉挑选，将分歧性好的电芯依照精细设计组装激镇成为模块化的电池模组，并加装单体电池监控与控制装置。 CATL的明好粗模组全智能化消费产线，全程由十几个精细机械手协作成功。 另外，每一个模组都有自己固定的识别码，出现疑问可以成功全环节的追溯。 从简易的一颗电芯到电池包的消费环节也是相当复杂，要求多道工序，一点不比电芯的制造环节简易。 1.上料将电芯传送到指定位置，机械手智能抓取送入模组装配线。 在宁德时代的车间内从智能搬运资料到为设备喂料100%成功了智能化。 2.给电芯洗个澡---等离子清洗对每个电芯外表启动清洗（CATL宁德时代采用的是等离子处置技术保证清洁度）。 这里采用离子清洁，保证在环节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？要素在于，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、氧化物和大少数高分子资料等都能很好地处置，可成功全体和部分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，要求外表涂胶。 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，确保涂胶质量，进一步优化了每组不同电池模组的分歧性。 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/侧板成功焊接，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消费调度控制系统，生成独自的编码以便追溯。 打码后经过机械手将线束隔离板智能装入模组。 6.成功电池的串并联---激光焊接经过智能激光焊接，成功极柱与衔接片的衔接，成功电池串并联。 7.下线前的关键一关---下线测试下线前对模组全性能审核，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。 规范化的模组设计原理可以定制化婚配不同车型，每个模块还能够装置在车内最佳适宜空间和预定。 三、电池历险记在重装上阵前，电池组还需阅历九九八十一难才干修成正果。 在宁德时代，这些极端，苛刻的实验包括应战高温火烧、挤压、冲击、振动、海水浸泡、上下温冲击等，可多达230项。 在宁德时代，只要成功经过层层磨炼的电池产品，才干被放行经常使用。 1.火烧测试在高温油气烟火下，铅、锌等金属资料早已熔化。 但是，电池组却要在这样的高温下启动“生活”应战。 在这项极端且具有风险性的测试中，行业的国度规范是外部火烧130秒，电池不起火、不爆炸。 但在CATL，一切有着最高的要求。 国度规范要求外部熄灭后不起火不爆炸，CATL则应战做到了外部火烧130秒后，电池依然可以正常任务；国度规范外部熄灭时期要求为130秒即可，CATL甚至研讨了延续熄灭1小时后，电池依然没有爆炸风险。 而在这样的状况下，即使是熔点为660℃的铝材，也早熔化成了液体。 经过这样严苛的火烧实验，即使遇上火灾或车辆熄灭，也不会出现电池爆炸的风险，防止出现二次损伤。 2.振动测试颠簸路面对电池发生的振动，或许会引发质量不过关的电池产品固定不良，零部件松动，外壳分裂最后引发安保失效的状况。 为此，国度规范要求对动力电池启动振动测试。 振动台用来模拟电池包在实践经常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践任务状况。 这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统，真实模拟了实车经常使用时的情形。 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践经常使用中会遇到的颠簸路况，但其振动剧烈水平更甚于实践路况。 在实验中，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