鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年01月14日
蜂巢能源常州工廠一期投產 探路車規級AI動力電池工廠
11月27日下午,從長城汽車動力電池事業部獨立而來的蜂巢能源,繼今年7月的品牌戰略規劃及產品發布會之后,再次迎來高光時刻,蜂巢能源車規級AI智能動力電池工廠(以下簡稱車規級電池工廠)已于11月27日在江蘇常州金壇正式投產。蜂巢能源是國內首家提出“車規級標準”概念的電池工廠,也是首家按照車規級標準建設和生產的電池企業。
來自新能源電池產業鏈700多位海內外人士齊聚金壇,其中包括寶馬、光束、奧迪、福特、日產、一汽、東風、東風本田、長城、長安、北汽、廣汽、吉利新能源、奇瑞、蔚來、威馬等國內外主流車企的100多位代表,偉巴斯特、佛吉亞、馬勒等世界知名零部件企業代表,中科院、清華大學、中國化學與物理電源行業協會等眾多行業機構和頂尖大學的領導專家,200多家電池及其相關材料方面的上市公司高管,以及常州市、金壇區政府和80余家海內外主流媒體代表悉數到場。
活動現場,蜂巢能源總經理楊紅新結合行業發展實際,向與會嘉賓們分享了蜂巢能源對車規級AI智能動力電池工廠的理解,介紹了蜂巢能源車規級電池工廠1.0的特點及未來的升級規劃。該工廠位于長三角經濟帶核心區,區位優勢明顯,規劃面積54萬平方米,工廠周圍300公里半徑內有超過30家整車制造企業,超過25家鋰電配套企業,超過15個運輸機場,9個億噸級吞吐量港口,上下游資源及交通物流優勢十分突出。
產能方面,蜂巢能源常州工廠總投資80億元,產值超130億元,規劃產能18GWh,共分三期建設:本次投產的一期項目規劃產能4GWh,二期項目規劃產能8GWh,預計2020年年底投產,隨后將進行三期6GWh產能的建設。
車規級電池工廠區別于傳統電池廠,其規劃之初便以車為服務目標。考慮車用電池的單體電容量、串并聯數相比傳統電池均有大幅的提高,再結合車輛應用的復雜工況和惡劣環境,對電池安全系數及一致性的要求更高,其嚴苛程度比傳統電池要提高百倍以上,因此必須制定全新的電池制程規范和工藝標準,以達到車輛使用的安全要求。
無論對安全性、可靠性和一致性等方面需求,蜂巢能源車規級AI智能動力電池工廠從原材料、制造控制和測試標準等核心方面,將促進整個車用動力電池行業生產及可持續健康發展。
車規級電池工廠的必要性:在新能源車市場規模以及動力電池行業的復雜惡劣的應用場景下,重新定義動力電池的制造標準,勢在必行。車規級電池工廠具備更加領先的技術,可實現電池產品高性能,高質量落地。車規級電池工廠可減少甚至消除,因制程缺陷導致的電池安全事故。
車規級電池工廠具備更加嚴格的環境控制
蜂巢能源金壇AI車規級電池工廠的生產線對潔凈度的控制標準達到了一萬級,從投料到電芯封口的全過程中,濕度的波動幅度維持在1%以內;而在普通的電池工廠內,廠房潔凈度的控制一般只需要10萬級,濕度控制也僅僅是在注液前,保持10%-30%的波動幅度,在電芯注液和組裝這兩個核心工序中,保持不超過1-2%的波動幅度。
之所以要求這么高,是因為汽車動力電池對可靠性和一致性要求,都遠遠超過了普通鋰電池的設計標準。這是因為一輛汽車的設計壽命在15年左右,動力電池也要保證盡可能長的壽命;而汽車在15年之間要跑至少20萬公里的路程,這其中動力電池經歷的極端溫度和惡劣環境,都遠遠超過了使用普通鋰電池的電子產品所經歷的環境。
2.車規級電池工廠具備更高標準的制程管控
車規級電池工廠是按照“6Sigma”目標設計的標準化工廠,其核心工序的工程能力CPK達到了1.67-2.0,缺陷不良率低于3.4PPM;而在傳統的電池工廠里,對制程的管控水平一般在“4Sigma”左右,而且核心工序的工程能力CPK≥1.0-1.33,缺陷不良率維持在6210PPM。
3.車規級電池工廠具備更加完備的制程追溯系統
雖然在整個制程管控方面,車規級電池工廠實現了高標準和嚴要求,利用科學的管理手段和數字化技術實現了對電池制程的控制。但是,再先進的技術也需要有一套備用的方案,以方便對制程進行回溯和復查,從而能對銷售出去的產品進行質量跟蹤,一旦出現問題,就可以找到問題在生產線上的源頭,防止問題再次發生。
這就好比是眼下豪華汽車品牌的主機廠經常使用的“數字雙胞胎”技術一樣,銷售出去的汽車始終在工廠內保留著一個“數字化生產信息存檔”,一旦外部產品產生問題,工程師隨時可以查到生產線上是哪個環節出了問題,從而導致了這個問題的發生。
為此,車規級電池工廠通過人、機、料、法、環、測、時間等7個緯度的制程管控手段,實現了對生產過程中超過2500個影響產品質量的因子的監控,并可追溯到單電芯每個制程的數據;而在一個傳統電池工廠中,對影響因子的監控只能達到1500個水平。
4.車規級電池工廠具備領先業內的設備和工藝
工欲善其事必先利其器,眼下動力電池行業飛速發展,也伴隨著整個行業背后生產工藝和設備的快速提升與迭代,因為一套更先進的生產設備,無疑更能保證生產出的動力電池具備更高的質量起點。
在車規級電池工廠的粉料和勻漿工序中,大容量PD攪拌+高速分散工藝,使勻漿時間縮短了40%,而產線上采用的全自動漿料輸送系統配合漿料全程密封兼過濾系統,把涂布缺陷率相比傳統工藝降低了20%;在涂布工藝中使用的進口雙層折返式擠壓式涂布機,把涂布面密度變化控制在±1.5%的范圍內,2套A/B面在線CCD涂寬檢測裝置,把涂布錯位控制在0.5mm以下。
此外,在輥壓、分切和模切工序中,車規級電池工廠的生產線采用了大碾壓輥徑,全鍍鉻的壓輥,把圓跳動控制在±0.3μm范圍內;在正極加熱技術上,采用電磁+PINCH+紅外在線干燥技術,溫度變化控制在±1℃范圍內,負極采用雙輥連續輥壓,技術與業內先進的韓國電池制造技術比肩。在模切工序中,正極采用進口五金模切設備,負極采用激光模切技術,模切毛刺控制率和速度,遠遠領先行業平均控制水平。
5.車規級電池工廠具備更科學、更高標準的質檢體系
在動力電池疊片歷經組裝、電芯封口、化成和包膜工序之后,就已經是即將整備出廠的狀態了,不過在正式被組進電池組,成為新能源車的一部分之前,還必須經歷嚴苛的質檢環節,以保證從車規級電池工廠出產的動力電池都具有合格的質量。
在質檢環節,工程師在傳統工藝基礎上,采用全新的技術和數據,優化了很多檢測和分析手段,使電池組的瑕疵能被發現在產品交付之前。比如說,以金屬異物檢出率和電池自放電檢出率為例:
傳統的手法分別是利用HIPOT方法檢測和通過△V進行自放電篩選,但是在優化了檢測方法之后,2次HIPOT測試+測試過程特征曲線判斷法以及2次△V+AI特征曲線判斷法,大大提高了對動力電池產品在金屬異物檢出率和電池自放電檢出率兩項上的準確率。這使得從車規級電池工廠生產出來的產品更可靠并且更加安全。
與此同時,為了保持檢測結果穩定可靠,車規級電池工廠在這個環節中全面應用了AI智能技術,利用AI智能尋找最佳參數,維護先期預警可以降低故障率提高設備稼動率,使質量檢測實現了智能化;與此相比,在傳統的電池工廠內,僅部分工序使用了AI技術,這就使產品的質量評價依然需要人工的主觀性干預,在長時間作業過程中難免產生偏差。
這是一個面向行業未來發展、以行業頂級標準建造的動力電池生產工廠。在智能化方面,該工廠采用世界先進的電池自動化生產設備,自動化率達95%。其中,組裝車間配置的3條生產線體全部采用“工業4.0”的設計理念,自動化率高達100%,更安全更高效地滿足多種型號的電芯產品均衡化生產;化成車間整線自動化率也高達99%,模組工廠自動化率也達到了91.6%,領先于絕大部分電池工廠。蜂巢能源車規級動力鋰電池,是與車輛屬性及使用場景密切相關的,圍繞整車對安全性、可靠性、一致性等方面的要求設計制造的,并通過專項測試的,涵蓋但不限于滿足車規級原材料、車規級制造控制、車規級系統化設計、車規級測試規范等一系列標準的鋰離子動力電池。
“車規級動力電池工廠需區別傳統電池廠,規劃之初就以車為服務目標。”在楊紅新看來,車用電池的單體電容量、串并聯數相比傳統電池均有大幅提高,再結合車輛應用的復雜工況和惡劣環境,對電池安全系數及一致性的要求更高,其嚴苛程度相比傳統電池提高百倍以上,因此必須制定全新的電池制程規范和工藝標準,以達到車輛使用的安全要求。楊紅新表示,有行業數據顯示40%的電池事故是由于制造缺陷所致,因此,蜂巢能源通過導入AI智能技術,在環境控制、毛刺控制、異物檢出、制程管理、設備自動化等多個方面,用嚴格的標準和管控體系保障產品質量和一致性,減少甚至消除因制程缺陷導致的電池安全事故,使蜂巢能源領先的技術產品落地,延續高性能高安全優勢,同時實現高質量,更符合汽車復雜惡劣的應用場景使用的標準。










