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蜂巢能源常州工厂一期投产 探路车规级AI动力电池工厂

作者:中国储能网新闻中心 来源:上游新闻 发布时间:2019-12-20 浏览:
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11月27日下午,从长城汽车动力电池事业部独立而来的蜂巢能源,继今年7月的品牌战略规划及产品发布会之后,再次迎来高光时刻,蜂巢能源车规级AI智能动力电池工厂(以下简称车规级电池工厂)已于11月27日在江苏常州金坛正式投产。蜂巢能源是国内首家提出“车规级标准”概念的电池工厂,也是首家按照车规级标准建设和生产的电池企业。

来自新能源电池产业链700多位海内外人士齐聚金坛,其中包括宝马、光束、奥迪、福特、日产、一汽、东风、东风本田、长城、长安、北汽、广汽、吉利新能源、奇瑞、蔚来、威马等国内外主流车企的100多位代表,伟巴斯特、佛吉亚、马勒等世界知名零部件企业代表,中科院、清华大学、中国化学与物理电源行业协会等众多行业机构和顶尖大学的领导专家,200多家电池及其相关材料方面的上市公司高管,以及常州市、金坛区政府和80余家海内外主流媒体代表悉数到场。

活动现场,蜂巢能源总经理杨红新结合行业发展实际,向与会嘉宾们分享了蜂巢能源对车规级AI智能动力电池工厂的理解,介绍了蜂巢能源车规级电池工厂1.0的特点及未来的升级规划。该工厂位于长三角经济带核心区,区位优势明显,规划面积54万平方米,工厂周围300公里半径内有超过30家整车制造企业,超过25家锂电配套企业,超过15个运输机场,9个亿吨级吞吐量港口,上下游资源及交通物流优势十分突出。

产能方面,蜂巢能源常州工厂总投资80亿元,产值超130亿元,规划产能18GWh,共分三期建设:本次投产的一期项目规划产能4GWh,二期项目规划产能8GWh,预计2020年年底投产,随后将进行三期6GWh产能的建设。

车规级电池工厂区别于传统电池厂,其规划之初便以车为服务目标。考虑车用电池的单体电容量、串并联数相比传统电池均有大幅的提高,再结合车辆应用的复杂工况和恶劣环境,对电池安全系数及一致性的要求更高,其严苛程度比传统电池要提高百倍以上,因此必须制定全新的电池制程规范和工艺标准,以达到车辆使用的安全要求。

无论对安全性、可靠性和一致性等方面需求,蜂巢能源车规级AI智能动力电池工厂从原材料、制造控制和测试标准等核心方面,将促进整个车用动力电池行业生产及可持续健康发展。

车规级电池工厂的必要性:在新能源车市场规模以及动力电池行业的复杂恶劣的应用场景下,重新定义动力电池的制造标准,势在必行。车规级电池工厂具备更加领先的技术,可实现电池产品高性能,高质量落地。车规级电池工厂可减少甚至消除,因制程缺陷导致的电池安全事故。

车规级电池工厂具备更加严格的环境控制

蜂巢能源金坛AI车规级电池工厂的生产线对洁净度的控制标准达到了一万级,从投料到电芯封口的全过程中,湿度的波动幅度维持在1%以内;而在普通的电池工厂内,厂房洁净度的控制一般只需要10万级,湿度控制也仅仅是在注液前,保持10%-30%的波动幅度,在电芯注液和组装这两个核心工序中,保持不超过1-2%的波动幅度。

之所以要求这么高,是因为汽车动力电池对可靠性和一致性要求,都远远超过了普通锂电池的设计标准。这是因为一辆汽车的设计寿命在15年左右,动力电池也要保证尽可能长的寿命;而汽车在15年之间要跑至少20万公里的路程,这其中动力电池经历的极端温度和恶劣环境,都远远超过了使用普通锂电池的电子产品所经历的环境。

2.车规级电池工厂具备更高标准的制程管控

车规级电池工厂是按照“6 Sigma”目标设计的标准化工厂,其核心工序的工程能力CPK达到了1.67-2.0,缺陷不良率低于3.4PPM;而在传统的电池工厂里,对制程的管控水平一般在“4 Sigma”左右,而且核心工序的工程能力CPK≥1.0-1.33,缺陷不良率维持在6210PPM。

3.车规级电池工厂具备更加完备的制程追溯系统

虽然在整个制程管控方面,车规级电池工厂实现了高标准和严要求,利用科学的管理手段和数字化技术实现了对电池制程的控制。但是,再先进的技术也需要有一套备用的方案,以方便对制程进行回溯和复查,从而能对销售出去的产品进行质量跟踪,一旦出现问题,就可以找到问题在生产线上的源头,防止问题再次发生。

这就好比是眼下豪华汽车品牌的主机厂经常使用的“数字双胞胎”技术一样,销售出去的汽车始终在工厂内保留着一个“数字化生产信息存档”,一旦外部产品产生问题,工程师随时可以查到生产线上是哪个环节出了问题,从而导致了这个问题的发生。

为此,车规级电池工厂通过人、机、料、法、环、测、时间等7个纬度的制程管控手段,实现了对生产过程中超过2500个影响产品质量的因子的监控,并可追溯到单电芯每个制程的数据;而在一个传统电池工厂中,对影响因子的监控只能达到1500个水平。

4.车规级电池工厂具备领先业内的设备和工艺

工欲善其事必先利其器,眼下动力电池行业飞速发展,也伴随着整个行业背后生产工艺和设备的快速提升与迭代,因为一套更先进的生产设备,无疑更能保证生产出的动力电池具备更高的质量起点。

在车规级电池工厂的粉料和匀浆工序中,大容量PD搅拌+高速分散工艺,使匀浆时间缩短了40%,而产线上采用的全自动浆料输送系统配合浆料全程密封兼过滤系统,把涂布缺陷率相比传统工艺降低了20%;在涂布工艺中使用的进口双层折返式挤压式涂布机,把涂布面密度变化控制在±1.5%的范围内,2套A/B面在线CCD涂宽检测装置,把涂布错位控制在0.5mm以下。

此外,在辊压、分切和模切工序中,车规级电池工厂的生产线采用了大碾压辊径,全镀铬的压辊,把圆跳动控制在±0.3μm范围内;在正极加热技术上,采用电磁+PINCH+红外在线干燥技术,温度变化控制在±1℃范围内,负极采用双辊连续辊压,技术与业内先进的韩国电池制造技术比肩。在模切工序中,正极采用进口五金模切设备,负极采用激光模切技术,模切毛刺控制率和速度,远远领先行业平均控制水平。

5.车规级电池工厂具备更科学、更高标准的质检体系

在动力电池叠片历经组装、电芯封口、化成和包膜工序之后,就已经是即将整备出厂的状态了,不过在正式被组进电池组,成为新能源车的一部分之前,还必须经历严苛的质检环节,以保证从车规级电池工厂出产的动力电池都具有合格的质量。

在质检环节,工程师在传统工艺基础上,采用全新的技术和数据,优化了很多检测和分析手段,使电池组的瑕疵能被发现在产品交付之前。比如说,以金属异物检出率和电池自放电检出率为例:

传统的手法分别是利用HIPOT方法检测和通过△V进行自放电筛选,但是在优化了检测方法之后,2次HIPOT测试+测试过程特征曲线判断法以及2次△V+AI 特征曲线判断法,大大提高了对动力电池产品在金属异物检出率和电池自放电检出率两项上的准确率。这使得从车规级电池工厂生产出来的产品更可靠并且更加安全。

与此同时,为了保持检测结果稳定可靠,车规级电池工厂在这个环节中全面应用了AI智能技术,利用AI智能寻找最佳参数,维护先期预警可以降低故障率提高设备稼动率,使质量检测实现了智能化;与此相比,在传统的电池工厂内,仅部分工序使用了AI技术,这就使产品的质量评价依然需要人工的主观性干预,在长时间作业过程中难免产生偏差。

这是一个面向行业未来发展、以行业顶级标准建造的动力电池生产工厂。在智能化方面,该工厂采用世界先进的电池自动化生产设备,自动化率达95%。其中,组装车间配置的3条生产线体全部采用“工业4.0”的设计理念,自动化率高达100%,更安全更高效地满足多种型号的电芯产品均衡化生产;化成车间整线自动化率也高达99%,模组工厂自动化率也达到了91.6%,领先于绝大部分电池工厂。蜂巢能源车规级动力锂电池,是与车辆属性及使用场景密切相关的,围绕整车对安全性、可靠性、一致性等方面的要求设计制造的,并通过专项测试的,涵盖但不限于满足车规级原材料、车规级制造控制、车规级系统化设计、车规级测试规范等一系列标准的锂离子动力电池。

“车规级动力电池工厂需区别传统电池厂,规划之初就以车为服务目标。”在杨红新看来,车用电池的单体电容量、串并联数相比传统电池均有大幅提高,再结合车辆应用的复杂工况和恶劣环境,对电池安全系数及一致性的要求更高,其严苛程度相比传统电池提高百倍以上,因此必须制定全新的电池制程规范和工艺标准,以达到车辆使用的安全要求。杨红新表示,有行业数据显示40%的电池事故是由于制造缺陷所致,因此,蜂巢能源通过导入AI智能技术,在环境控制、毛刺控制、异物检出、制程管理、设备自动化等多个方面,用严格的标准和管控体系保障产品质量和一致性,减少甚至消除因制程缺陷导致的电池安全事故,使蜂巢能源领先的技术产品落地,延续高性能高安全优势,同时实现高质量,更符合汽车复杂恶劣的应用场景使用的标准。

关键字:蜂巢能源

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