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看宁德时代如何铸就“大国重器”

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     台海网3月2日讯 据福建日报报道,作为新一代国之重器的锂离子电池,1日晚亮相央视财经频道的大型工业纪录片《大国重器》(第二季)。在本集中,摄制组重点拍摄了我国锂离子电池产业的领军企业,来自我省的宁德时代新能源(下称“宁德时代”)。

  作为2017年全球锂离子动力电池销量的冠军,如今的宁德时代正带领中国锂电产业突破日韩包围,崛起为全球行业领导者。随着《大国重器》的镜头,中国最大的新能源电池生产基地也揭开了“神秘面纱”。

  打赢“毫厘必争”战役

  不久前,在辽宁沈阳的试车场进行了一次汽车动力电池的极限测试——电动汽车以每小时110公里的速度行驶着……在这样的极限挑战下,国际上性能最优质的动力电池可以将温差控制在5摄氏度以内。而这一次,宁德时代生产的动力电池,温差最高仅为3.62摄氏度。

  另外,此次测试续航里程达到410公里,这同样比肩全球最高技术水平。

  千里之外的宁德,中国最大的动力电池生产基地内,生产线上,工人穿梭、工作,自动机器人取料、穿行。这里是宁德时代的大本营,如今每天生产出的动力电池可以满足1500辆高端纯电动汽车的需求,并广泛应用于商用车、乘用车和储能系统。

  “每辆汽车的电池包由几十到几百个电芯组成。电芯中的导电金属层影响安全性,而活性材料层则决定蓄电能力。两层材料可以说是‘厚此薄彼’,围绕它们的电池设计和制造工艺,是目前全球新能源竞争的核心领域。”宁德时代产品工程部资深经理王维告诉记者。

  要想让电池性能提升,宁德时代坚持“两条腿走路”——一方面,下大力改善活性材料性能;另一方面,致力于空间利用率提升。

  “我们最先尝试将电芯中的导电铜箔厚度从8微米减少到6微米。这样做,可以在电芯体积不变的情况下,增大活性材料镍钴锰的用量,使电芯的能量密度提高2%,从而加大续航里程。”王维介绍说,这是他的团队攻关的方向。

  这也是全球新能源电池竞争的核心领域,国外的三大电池制造商此前都在8微米铜箔上徘徊不前。

  从8微米到6微米,关键是涂布这道工序。记者在生产线上看到,一卷铜箔近4000米,以每分钟800米的速度运行,让活性材料均匀涂抹到铜箔上。

  “6微米的铜箔更薄,高速运行下容易下塌,若平行度、张力控制不当,极易产生褶皱或翻折,导致整卷铜箔报废。”王维说。

  宁德时代的工程师用了3年时间,联合上游供应商研发出全球第一台6微米涂布生产设备。工程师们为这台机器设计了200根大小不一的辊轴用来控制铜箔的张力和平行度。难度在于,所有的辊轴必须要保持绝对水平,任何一根有偏差,都会造成铜箔断裂。这些辊轴,圆度和圆柱度公差要求3微米,堪比火箭核心部件。

  接下来的难关,是要将涂满活性材料的6微米铜箔与绝缘膜卷绕在一起,组成电池中最核心的部分——电芯。

  基材变薄,对卷绕工艺提出了更高的要求。为确保高速卷绕中,白色的绝缘膜上下两面要与正负极片同时完成贴合。这一过程,靠的是全球动力电池产业第一台能够适应6微米铜箔的高速卷绕机,这一由2500个精密零部件组成的设备,同样完全自主制造。

  为确保安全,电池还要历经590摄氏度高温火烧,浸水、喷淋、高空冲击的检验,每一项都是国际最高标准。甚至国际上认为太过严苛、不做硬性规定的、8毫米钢针刺穿3个电芯的人为短路模拟测试,在这里也毫不马虎。

  测试全部通过!

  据悉,第一批6微米铜箔动力电池将用于华晨宝马的电动汽车上。

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