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在近日对比亚迪刀片电池的参观中，我深感收获良多。然而，电池工艺的复杂性使得难以用镜头完整呈现，这也让我深切体会到了纪录片制作的艰辛。为了更全面地阐述和分享电池工艺流程，我独自坐在江边，细心梳理每一个细节。希望借此文章，能为大家提供一个完整而清晰的电池工艺流程认知。

重庆弗迪工厂有限公司，坐落于重庆市璧山区，与未来的云轨项目紧密相连，与文化古城相映成趣。该工厂占地广阔，投资规模庞大，规划年产20GWh动力电池，预计产值高达200亿元。

刀片电池之所以在体积能量密度方面相较于传统电池有着显著优势，这得益于其独特的工艺设计。传统电池多采用缠绕工艺，而刀片电池则选择了叠片工艺，这种工艺不仅空间利用率高，而且在一定程度上也增加了成本。此外，刀片电池还取消了模组设计，这一改进同样有助于提升能量密度。更重要的是，刀片电池在面内导热系数和传热效率方面表现出色，其散热面广阔，使得积聚的热量能够迅速扩散，从而大幅降低了热失控的风险。

然而，面内面积的增大也带来了制作成本上升和电池一致性降低的挑战。这主要涉及到分容和化成工序的优化问题。尽管如此，刀片电池的创新设计使得比亚迪即便采用磷酸铁锂材料也能达到主流三元锂电池的能量密度水平，同时显著提升安全性。这正是比亚迪积极采用刀片电池的重要驱动力。

接下来，我们将深入探讨刀片电池的电极工艺流程。这一流程涵盖了极片的剪裁、堆叠前制片等多个关键环节。负极主要采用石墨电极材料，而正极则是磷酸铁锂。在工艺过程中，我们需要对石墨原料进行粉碎搅拌和匀浆处理，以确保电极的质量和性能。这些精细的工艺步骤，共同构成了刀片电池高能量密度的基石。

负极制作流程中，石墨与水经过高度混合均匀后，被精细地涂抹在薄如蝉翼的铜箔上。这一系列工序包括石墨研磨、搅拌、匀浆、出料、烘烤、涂布以及辊压等环节。在搅拌工序中，石墨与水在搅拌罐内充分混合，经过约5-6小时的成型时间后，成品被导入到成品罐中待用。值得一提的是，为了确保匀浆的质量和一致性，制作过程中所使用的水必须是经过特殊处理的去离子水。下图展示了加入去离子水后的匀浆储存罐，其状态清晰可见。

铜箔的制备与涂布是电极制片的关键步骤。在拉张机构的作用下，铜箔被均匀绷紧，表面张力得以调整。随后，专用设备对浆料进行除铁处理，以去除石墨原料中的铁离子。通过狭缝式挤压模头，石墨浆料被均匀地涂抹在铜箔上。
涂布工序完成后，铜箔进入烘烤环节。这一流程旨在将浆料固化，增强石墨与铜箔的附着力，同时去除多余水分，实现干燥效果。比亚迪引以为傲的是其国内领先的长宽烤箱，能轻松应对宽达6米的铜箔石墨电极制作需求。

烘烤完成后，铜箔随即进入辊压工序，该工序包含1辊和2辊两个阶段，旨在增强表面涂层的压实性，确保石墨浆料在固化后不会发生反弹，从而保持材料的应变性能。在此过程中，涂料前后的铜箔都会经过面密度监测仪的多次检测，以确保铜箔的质量和一致性。
单面辊压完成后，铜箔会进入二层的双面涂料工序，随后再次经过上述的辊压流程。这一系列工序的目的是为了最终形成极芯叠片工艺所需的电极材料。材料成卷后，会被送至库存中，等待叠片前的精细切割。

接下来，我们探讨刀片电池的叠片工艺。这种工艺涉及到正极38片和负极39片的相互交叠，中间以绝缘隔膜相隔。虽然传统电池的电极制备方法主要有三种，但刀片电池的叠片工艺可能与其中一种软包电池结构的基本原理相似。不同的是，它被封装在硬壳铝制电芯中，并采用了高密度压制技术。此外，为了确保电芯的高密度和叠片在交变压力下的稳定性，隔膜材料可能采用了特殊材质。

刀片电池极芯制作工艺详解

刀片电池极芯的制作工艺涵盖了极耳的固定焊接与电解液的浸润两大核心步骤。经过深入考察，我们发现，尽管这些原理看似简单，但实际执行中却包含着众多繁琐工序，特别是在除水、浸润和焊接方面，需要格外注意诸多细节。稍有不慎，便可能导致前功尽弃。因此，比亚迪将这一工艺精细划分为10余个关键步骤。

在制作过程中，OP10和OP20这两道工序显得尤为关键。它们主要是根据叠片工艺，将传送托盘上的极板侧面壳体进行焊接。OP10采用机械手辅助极板安装，而OP20则运用超声波技术，将叠片后的38片正极极耳和39片负极极耳进行固定焊接。
OP30，即负极FTT焊接工序，其核心目标是确保极芯能够稳固地固定在底板上。而OP40则涉及在极芯外围包裹一层PP材质的绝缘膜，旨在防止电芯内部的敏感部件与铝制壳体发生直接接触，从而避免因短路导致的电芯失效。此处的蓝色部分为TK胶带，其作用在于辅助减振，增强整体结构的稳定性。

OP50，即入壳工序，是电池制造过程中的一个关键环节。它涉及到将已经焊接好负极耳、固定好侧板和底板的电池，进一步套上铝壳体，从而完成电池的初步成型。

接下来，OP60工序专注于正极的FTT焊接，其基本流程与负极相似。通过超声波焊接技术，将38片正极极耳稳固地焊接在一起，形成完整的正极结构。

之后，OP70和OP80分别涉及壳盖的预焊接和满焊接，旨在进一步强化电池的整体结构。而OP90则引入了氦检测工艺，以确保电池在制造过程中没有出现任何可能导致泄漏或性能下降的缺陷。

氦气因其强大的穿透力和易捕捉的特点，对漏点具有出色的检出能力，即使是细微的小洞也难以逃脱其检测。该工艺利用稳定的惰性气体氦气，其化学性质稳定，不易发生反应或爆炸，确保操作过程的安全性。氦气检漏技术常用于检查电子元器件封装管壳上的小漏洞，其灵敏度可与放射性检漏方法相媲美，但操作更为简便且安全。此外，氦气检漏在精密设备如飞机和宇宙飞船的制造过程中也发挥着重要作用。
对于比亚迪刀片电池而言，对电芯铝制壳体进行试漏检测是确保电池一致性的关键步骤。通过在作业口注入氦气并利用传感器检查泄漏状态，可以有效地检测出尺寸极小的小洞。

接下来是OP100烘烤工艺，该工艺旨在排除套上铝合金壳体后的极芯中的水分。比亚迪采用了高效的一体化工装，可一次性夹持多个刀片电池进行烘烤，从而确保生产效率与质量的双重提升。

OP110工序涉及电池的称重、扫码及高压测试。在此环节，新制作的电芯将接受首次通电高压测试。与分容化成工序中的加压测试不同，此工序旨在初步筛选出不合格电芯，并为其打码以便追踪。自该工序起，每个极芯都拥有了独一无二的二维码，这一标识将伴随其后续所有工序，直至最终抵达客户手中，实现全程可追溯。

OP120工序是电池制造中的关键一步，涉及电解液的注入。在此环节，24个电芯被夹紧固定，通过带有侧面注液机构的托盘，精确注入六氟磷酸锂电解液。随后，这些电芯被放入加压罐中，进行加压处理。为确保水分能够充分析出，整个过程中的空气湿度被严格控制为60摄氏度露点。经过这一工序的初步加工，电芯已初步显现出刀片电池的形态。最终，这些半成品通过物流通道，被送至分容化成车间，进行后续的加工与测试。

分容/化成工艺详解

电解液中注入的是六氟磷酸锂类电解质溶液，这需要在后续的工艺中进行分容和化成工序，以区分各电芯的容量。这一过程包括通过一到两次的放电来统一筛选电池电量，将容量相似的电芯归为一类。最终，经过高温老化试验消除极化现象，进一步筛选出不合格的电芯。这些电芯随后会进入高温充放电工序，经过分拣筛选后最终下线。

此外，还有一个高温浸润工序，该工序的目的是将电解液中的气泡析出，并通过负压抽真空的方式排空这些气泡，从而确保电解液的均匀一致性。

化成工序详解
在锂电池制造过程中，化成工序至关重要。它旨在电芯内部构建SEI膜，并对其进行有效控制，以减少水气侵入的风险。SEI膜，作为锂离子电池中的关键组成部分，其性能直接影响着电池的循环寿命。为了进一步提升磷酸铁锂电池的循环寿命，例如达到1万次充放电的目标，对化成工序的精细调控显得尤为重要。
磷酸铁锂电池的循环寿命可达到约6000次，而NCM111电池的循环寿命则约为4000次。然而，刀片电池的性能可能更为出色，这得益于一道关键的化成工序。在化成缓冲区，工程师们将空气湿度露点降至零下60摄氏度，并通过类似于酿酒的过程，让极芯电极材料充分浸润在电解液中。经过预充电后，这些电芯会在车间化成缓冲区经过2-3日的陈化、化成和老化，以提高电芯在浸润电解液后的一致性，并促使SEI膜的形成。

SEI膜，全称solid electroly teinter face，即固体电解质界面膜，是一种具有重要意义的钝化膜层。它最早由以色列耶路撒冷希伯来大学教授E. Peled详细研究并命名。在电池的首次充放电过程中，锂离子会与溶剂、微量表面存水、HF等在石墨表面发生反应，从而形成这层多孔的钝化膜。SEI膜不仅提升了电池的安全性，还对电池的充放电循环次数起到了关键作用。
SEI膜不仅对锂离子传输具有促进作用，还充当了电子绝缘体的角色，有效降低了电芯内部短路的风险，并改善了自放电现象。更为关键的是，它能够防止溶剂分子的共嵌入，从而保护电极材料免受破坏。因此，SEI膜的一致性、厚度控制以及稳定性成为了比亚迪刀片电池技术的核心要点。对于磷酸铁锂电池而言，电池容量的损失主要归因于可循环锂的损耗，而这种损耗往往与SEI膜的再生过程相关。

接下来，我们探讨了二次注液工序。该工序旨在进一步优化电芯的一致性，通过直接注入电解液来弥补高温浸润过程中可能析出的气泡。这一关键工序由比亚迪独家设计并列为高度保密，拍摄许可的获取需经过严格审批。我们团队普遍认为，这一工序的注液流程、液体压力以及注射周期，对刀片电池的高容量密度贡献显著。

充电工序是电池制造过程中的重要环节。在这一阶段，会对电池进行充放电测试，以评估其性能。若某些电芯在测试中显示出电压的显著波动，则会被判定为不合格，并直接进行报废处理，以确保进入下一个分容工序的电芯都具备稳定的电压特性，便于后续的筛选与区分。
分容工序是对已经过充电工序且性能稳定的电芯进行更为精确的电池容量、电压等参数的再次筛选。

高温充放电工序是分容工序前的关键一步，旨在通过高温检测来确保电池的性能稳定。在这一工序中，电池需在50-60摄氏度的环境下经过较长时间的充放电测试。这一过程的主要目的在于消除电芯的极化现象，即减少阻抗对电子流形成的干扰。极化是影响电池充放电效率与功率的关键因素，可能由内部或外部因素引起。通过高温充放电工序，我们可以有效提升电池的充放电性能，确保其满足后续应用的需求。

极化现象在电池中主要分为三种情况：欧姆极化、浓差极化和电化学极化。欧姆极化，也被称为电阻极化现象，其产生几乎是瞬间的。浓差极化则是在电解液离子与电极材料发生反应的过程中，由于反应速度的不均一性，导致局部浓度差异，进而产生电压。然而，这种极化现象在前面的化成工序中得到了有效解决。电化学极化则是指电子在充分参与电解液反应后仍有剩余，这些剩余电子在电极上积累，从而产生电压。

总体而言，欧姆极化是瞬间形成的，浓差极化则在秒级时间范围内发生变化，而电化学极化则是微秒级的变化。经过高温充放电工序的检测，刀片电池的电芯极化现象得到了显著减少，这有助于提高其后续的充放电循环效率。

此外，该工序还包括对不合格电池的分拣筛选。不合格电池将被自动分选出来，同时下线处会有目检人员对电池进行目视检测。最终，通过的电池将被装入物流托盘，送入Package电池打包车间进行进一步处理。

考察总结

经过对多个车间的深入考察与学习，我们对比亚迪刀片电池的电极制备、封装逻辑以及一系列的检测流程有了更为全面的了解。尽管刀片电池的生产工艺与目前已知的三元锂电池在多数流程上相似，但在叠片工艺、分容化成、二次注液以及高温充放电等关键工序上，却展现出了显著的差异。这些差异往往涉及到微观分子结构的化学反应，因此需要更为深入的理解。

此外，刀片电池的叠片工艺作为比亚迪的独有技术，被严格保密，这也为我们的纪录片拍摄带来了不小的挑战。尽管如此，我们仍希望通过这些努力，能为大家提供更为深入的了解刀片电池生产工艺的机会。在接下来的项目中，我们将继续跟进并为大家带来更多精彩的技术内容。
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