新能源汽车电池自动化生产线

近年来，新能源汽车越来越受到人们的关注，刚刚过去的上海国际车展，新能源汽车更是赚足了风头，在总面积达17万平方公尺的上海国际汽车工业展览会各个展馆，“EV”(纯电动技术)和“Hybrid”(混合动力技术)的宣传横幅与车身标识无所不在。不只外资和合资公司展出多款新能源汽车，中国自主品牌也不甘示弱，试图以新能源车的研发与国外相对成熟的汽车技术抗衡。

从发展趋势来看，新能源车无疑是未来汽车发展的方向。新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)。电池、电动机和能量转换控制系统是新能源汽车最主要的部件，而电池要实现快速充电、安全等高性能，是技术门槛最高、利润最集中的部分，投资新能源动力电池需要时间和技术的积累

新能源汽车电池现状

受国际金融危机影响，通用、克莱斯勒等汽车业巨头遭受重创。为获重生，车企一方面通过裁员减产、出售资产等断臂求存，一方面都不遗余力地发展新能源汽车以挽颓势，我国到2012年新生产汽车中有10%是节能与新能源汽车的目标更是鲜明。

新能源汽车未来逐渐替代传统汽油车已成为各国发展汽车产业的共识，作为核心部件的动力电池则更被企业和投资者看好。动力电池是新能源汽车发展的关键:混合动力汽车是目前最佳的过渡产品，但纯动力电池汽车是未来发展方向，核心技术在电池技术上的突破。当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力电池的电动汽车，如美国福特、克莱斯勒，日本丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。而国内汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在自己的混合动力和纯电动汽车中搭载动力锂电池。

中国的新能源汽车电池产业起步虽晚于欧美日，但发展非常快，在动力电池的研发上也投入了大量财力、物力。国家863计划设立了电动汽车重大专项，中科院物理研究所、北京有色金属研究院、中国电子科技集团第十八研究所等单位参加了该项目，分别开发了EV和HEV用两类动力电池，其中一些单位已采用了安全的锰体系正极活性材料。“十一五”簸、863电动汽车重大专项又对HEV、PHEV(外接充电式混合动力汽车)、FCV(燃料电池车)用动力锂离子电池关键材料和电池的研发给予大力支持。

新能源汽车电池发展瓶颈

新能源汽车动力电池发展前景良好，但目前市场化仍然偏低，离真正产业化尚需时日，而且，动力电池企业要真正做大做强，还要经受产业规模化、大比例研发投入和国外巨头挤压的考验。中投顾问汽车行业

一是生产成本高。目前电动车使用的动力电池组的成本要占整车造价的二分之一。一款成熟的电动轿车按整备质量1.5吨、最高时速130Km/h，一次充电续驶里程200Km(60Km/h等速)来计算，所需的锂电池(76AH、工作电压320V)将重达350Kg，仅仅电池的价格就大约在10万RMB左右。即使在电池上取得重大突破的汽车公司，对外也承认他们的双模电动车要比现有的同级别车型价格高出7~8万元。那么有多少消费者愿意花15万去买一款相当于夏利的动力的紧凑型车呢?这正是全世界电动车无法形成气候的根本原因之一。目前尚无一种高性价比的电池能够同时满足电动车产业化的性能与成本需要

二是存在不少技术瓶颈。除了快速充电问题很难解决外，电池在不同的气候、路况及工况下运行时，电池的各种性能不稳定，其结果将造成电动车整车性能(车速、加速性、一次充电的续驶里程)不断下降。例如，电动空调的耗电功率在3~4kw，一般开启空调，电动车的续驶里程至少要减少三分之一，换言之，原来能行驶90公里的电动车，当使用空调时最多只能行驶60公里。

三是基础设施配套几乎为零。电动汽车商业化的基础设施包括充电站网络、车辆维修服务网络、多种形式的电池营销、服务网络等。投资建设这些基础设施需要花费巨额资金。在一个城市内至少要建设十几个到数十个公用充电站，才能满足市区内的出租汽车、私家车、商务车快速充电的需要。

新能源汽车对电池要求很高，必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿尽量长。动力电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池。

传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟，但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。铅酸电池作为比较成熟的技术，因其成本较低，而且能够高倍率放电，依然是唯一可供大批量生产的电动车用电池。但是铅酸电池的比能量、比功率和能量密度都很低，以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及续航里程。其它较成熟的电池，如镍镉电池和镍氢电池，虽然性能好于铅酸电池，但含有重金属，价格较高，且用完遗弃后对环境会造成严重污染，都不适宜大批量生产。

目前，越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。锂电池具有以下优点:体积小、质量轻、工作电压高(是镍镉电池、氢镍电池的3倍)、比能量大(可达165WH/kg，是氢镍电池的3倍)、循环寿长、自放电率低、无记忆效应、无污染、安全性好等优

其中，锂电池材料又可分为电极(正极/负极)材料、隔膜和电解质。正极材料是锂电池的核心，目前以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰锂和磷酸铁锂为主。负极材料则以石墨、固体碳粒为主;在正负极中间则是电池电解液和隔膜。

在锂电池产业链目前的产能比较中，由于进入壁垒较高，锂电池正极材料的产能是最小的，这是整个产业链中最看好的一个环节。目前生产正极材料的企业主要有:中国宝安、中信国安和杉杉股份、比亚迪。

与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，而且国内已经实现产业化，负极材料以石墨、固体碳粒为主。目前国内从事锂电池负极材料生产的前三甲企业是中国国安、杉杉股份、长沙海容，目前负极材料基本能够满足国内市场的需求，但随着新能源汽车的逐渐普及，未来这一块的市场需求将出现巨大缺口。

国内电池生产商电解液配套也已基本实现国产化。电解液主要原材料为六氟磷酸锂，占电解液成本的50%左右，其生产成本为10万元/吨，售价为40万元/吨，毛利率高达75%，但是，目前市场基本上被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。

目前国内很少企业能生产六氟磷酸锂，在这一块巨化股份走在国内企业前列，已拥有完善的氟化工产业链、先进的氟化工技术和丰富的氟化物原料。除此之外，国内从事锂电池电解液的生产企业还有杉杉股份、华荣化工、珠海赛纬电子、天津金牛、汕头金光、广州天赐等10余家。其中，华荣化工、珠海赛纬电子定位高端市场，其他企业只能做中低端市场。

新能源汽车电池前景展望

随着全球范围日益严峻的能源危机和环保压力，近年来，世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措。新能源汽车成为市场新的增长点，即使在车市低迷的情况下，美国混合动力汽车的销量仍然在增长。

中国的传统汽车落后西方发达国家至少十几年，然而，新能源汽车作为一个新兴领域，国产车在这方面毫不逊色。目前，中国政府已经把发展新能源汽车作为国家战略在推动，希望通过发展新能源汽车，在世界汽车制造业占一席之地。财政部与科技部日前发出通知，在13个城市开展节能与新能源汽车示范推广工作，并明确中央财政将对购置新能源汽车给予一次性补助。初步考虑，在未来4年内，采取财政补贴方式支持部分城市在公交、出租等公共服务领域推广使用节能与新能源汽车6万辆以上。

到2012年，新能源车的年产量已达到100万辆，按每辆新能源汽车电池成本7万元，正极磷酸铁锂材料52公斤，负极材料41公斤，电解液40公斤计算。100万辆混合动力汽车将带动5.2万吨正极材料，4.1万吨负极材料，4万吨电解液的需求。对于国内电池厂商而言，这将是一个总产值700亿元的大蛋糕。而如果按客车计算，这一数值还将提高3倍--每辆混合动力客车的电池需求是轿车的4倍。

综上所述，新能源汽车电池尽管还存在诸多问题，但随着能源、环境的压力和技术的进步，未来新能源汽车替代传统汽车趋势将成为必然，动力电池作为新能源汽车的“心脏”，将催生庞大的产业经济效应，对电池原材料供应商和厂商来说都是巨大的商业蛋糕。

电池是一种能量转化与储存的装置，它主要通过化学反应将化学能转化为电能。

电池常用术语

开路电压:指外电路没有电流通过时正负极间电压工作电压:又称放电电压指有电流通过时正负极间电压，终止电压:电池在充放电时，电压上升或下降到不宜再继续充放电放电时的电压。

放电电流:在计算电池容量时必须指明放电电流大小和放电条件。

放电倍率指一定时间内放出其额定容量，放电电流数值上等于额定容量的倍数。

如额定容量为10Ah电池以10A电流放电则放电倍率为0.5C;以5A电流放电，放电倍率为0.5C

电池

额定容量:电池在设计和制造时规定电池在一定放电条件下应该放出的最低限度电量。

电池的内阻:通常使用电池交流内阻测试仪测量的电池电阻。

常见电池的种类

铅酸蓄电池

蓄电池即常说的电瓶，目前多用于电动自行车、汽车启动电源、通信基站等。

碱性电池

碱性电池亦称为碱性干电池是目前最常用的一次电池(不可充电)

镍氢电池

可充电电池，使用寿命长并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。

锂离子电池

锂离子电池优点:能量密度高、循环寿命长、无污染

锂离子电池的应用

锂离子电池组成

组成部分

正极  负极  隔膜  电解液  常用材料

锰酸锂活性物质:钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、三元材料等

活性物质:石墨材料

聚丙烯微孔膜 PE-PP-PE三层复合膜溶剂:有机溶剂(易燃，有刺激性气味溶质:LiPF6

卷绕式电池结构(如18650电池)

层叠式电池结构

电动汽车动力电池成组工艺

1.电芯匹配

1)检查电芯的批号是否相同，外观尺寸是否符合要求。

2)筛选电芯电压、内阻，不良品需要隔离放置。

2.电池汇流排焊接(激光焊)

1)将检验好的铜排、镍片放入相应焊接夹具中，铜排、镍片摆放不得偏移。

2)将安装好带有镍片和并联铜排的焊接夹具放在激光焊接固定架

3)确认激光焊接程序是否与加工的工件一致，焊接参数是否在允许的范围内然后开始焊接。

4)检测焊点是否有松动、虚焊、焊穿等现象!

操作注意:操作人员需佩戴防护眼镜手套等。操作人员不得修改焊接参数

3.电池组焊接(电阻焊)

1)将匹配好的电池，依次装入安装好的塑料骨架中。

2)检查电池组是否有电池正、负极装反的现象，将组合好的电池组正极端朝上放入电阻焊工装

3)确认电阻焊焊接程序是否与加工工件一致，以及焊接参数确定无误后开始焊接。

4)检查电池组焊点是否有松动、虚焊、焊穿、等现象。

操作注意:安装电芯时注意不要将电池正负极装反，以免电池短路

4.电池模组灌胶

1)将需要灌胶的电池组放入相应工装中。

2)将混合搅拌均匀的AB胶灌入模具中。

操作注意:AB胶搅拌应充分，及时灌入防止胶凝固

5.电池组电联装配

1)将匹配好的电池组按照规定的正负极顺序放入电池箱中。

2)按照工艺要求安装串联铜排及线束

3)安装BMS、插头等部件操作注意

①装配人员应佩戴手套，严禁带金属材质手表、手镯、项链等，防止操作时接触到电池正负极引起短路、打火等危险事故。

线束安装注意顺序，不要接反、接错。② 电池组安装、③ 螺丝应确保拧紧，到位。

6、成品电池箱测试

1)BMS测试

将电池箱接上测试设备后，观察电池BMS通信是否正常，能否正常采集总电压、单体电压、温度等信息

2)绝缘测试

3)充放电测试

按照规定的测试条件对电池进行充放电测试，容量合格的电池箱方可成品入库

操作注意

设备测试线与电池箱正确连接，切勿接反。测试过程中安排人员值班，发现设备或电池异常立即停止测试，并报告上级主管。

铜排串联

生产注意事项

1.电池成组工序复杂、关键岗位多，应做好每个生产岗位的抽检、自检，做好工艺流程卡记录,

2.电池的汽车动力电池为高压设备，操作时注意安全防止触电，不要穿戴金属物品，防止电池短路。

3.做好消防工作，关键岗位配备灭火器、黄沙箱等消防器具。

动力电池总成简介

动力电池总成与整车接口关系

动力电池总成主结构

动力电池总成工作原理

动力电池总成安全

使用与维护

回收利用溯源管理

1、动力电池总成简介

1.1动力电池总成与整车

1.2外观尺寸

1.3功能和性能概述

动力电池总成是纯电动车唯一的能源储存和供应系统，通过内部电化学反应和电气控制储存电网或车载能量回收系统的能量和向整车电驱动系统和其它耗电系统提供驱动能源。

2、动力电池总成与整车接口关系

2.1机械连接和固定

通过10个M10的六角法兰面螺栓不整车纵梁固定连接。

2.2电气和热管理连接

序号

连接器定义

快充连接器

高压输出连接器

低压接口连接器

冷却液进口

冷却液出口

功能描述

连接动力电池总成外部快充设备

动力电池总成高压输出、慢充和制动能量回收接口连接BMS (电池管理系统)与VCU和整车其它控制器连接动力电池总成热管理系统和整车热管理系统，是冷却液进出动力的

电池总成的接口

3、动力电池总成主结构

动力电池是由电池模块、BMS、配电盒、维修开关、壳体及冷却板等组成

3、动力电池总成主结构

高压配电盒总成

高压配电盒总成内部集成安装有电流传感器、多个继电器、预充电阻、高压连接铜排等高压电气零部件;高压配电盒总成是动力电池总成对外输出、对电池充电时的电路开/闭执行机构，通过接收并执行BMS的指令，可实现对动力电池总成高压回路的开闭控制。

高压配电盒电气原理图

单体原理

锂离子是搬运工，在正极和负极间转移电荷。

锂离子电池原理是将化学能和电能互相转换。

动方电池:大量电池单体通过串联和并联方式组成的电池组

5、动力电池总成安全

操作安全

动力电池总成的拆装和维修工作，必须由专业人员进行操作:

用于进行动力电池总成拆装维修的工具必须是高压安全专用工具或经过绝缘处理;操作人员佩戴护目镜，若装无金属配饰，且佩戴绝缘手套

6、动力电池总成使用与维护

使用注意事项

尽量减少在极度低温和高温环境中使用动力电池总成(整车)浅充浅放是对动力电池总成性能衰减影响最小的工作方式

尽量避免对动力电池总成(整车)进行长时间搁置，一般的，建议每隔2月对动力电池总成进行一次充放电循环;必须搁置的，建议半电搁置;当动力电池总成容量明显衰减时(即整车续驶里程明显减少)，应该对动力电池总成系统检测和维护，必要时更换动力电池总成在进行整车高温烤漆时，应保证动力电池总成所处环境温度不超过70℃，建议在烤

漆时，将动力电池总成从整车拆卸下来。

动力电池总成为非运动、高压电气系统，在使用过程中，有可能因异常使用或其它原因造成高压配电盒内部继电器粘连、预充电阻熔断故障发生上述故障问题时，整车无法启动，同时BMS都会通过仪表提示驾驶人动力电池总成故障

需由专业人员更换发生故障的高压配电盒总成，排除上述故障