揭秘宁德时代CATL超级工厂

3年利润翻近80倍，7年估值超千亿，24天过会刷新最快IPO纪录，上市连续8个涨停板，并在2017年动力电池销量一举超越松下和比亚迪成为全球top1，2018年国内动力电池装机量以41.2%占比遥遥领先……

宁德时代的崛起是现象级的，这其中当然离不开其一整套精细的锂电池生产流程，本期我们带你揭秘宁德时代的超级工厂。

一、电芯诞生记

首先，让我们看一下电芯的生产产线。这是国内首条、国际一流的自动化产线，宝马X1和新5系的电芯就是在这里诞生的哦。

所有进入车间的人员都必须穿洁净服，戴帽子、口罩，完毕后，需要经过喷淋间360度无死角除尘

控温、控湿、无尘的工厂，可媲美半导体微电子的制造环境

忙碌的RGV，按照设定的轨道，自动搬运材料和为设备上下物料

孤独的机械手自动拆盘码盘

有了高 科技 机器人、中控系统、在线检测设备和信息追溯系统的助攻，catl的产线可实现“生产数据可视化”、“生产过程透明化”、“生产现场无人化”。

电芯是一个电池系统的最小单元。M个电芯组成一个模组,N个模组组成一个电池包,这是车用动力电池的基本结构。电池就像一个储存电能的容器，能储存多少的容量，是靠正极片和负极片的所负载活性物质多少来决定的。

1 搅拌

搅拌就是将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌形成均匀浆状。

2 涂布

拌好的活性材料以每分钟80米的速度被均匀涂覆到4000米长的铜箔上下面。涂布前的铜箔薄如蝉翼，只有6微米厚。涂布至关重要，需要保证极片厚度和重量一致，否则会影响电池的一致性。涂布还必须确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片。否则，导致电池自放电过快甚至安全隐患。

3 冷压和预分切

辊压装置将涂布后的极片压实到预定的厚度和密度。

4 极耳模切和分条

在这里，用模切机模切形成电芯的导电极耳。极耳是电池头上耳朵，通俗地说就是电池正负极的耳朵在进行充放电时的连接点。然后，通过切刀对极片进行分切。

5 卷绕

电芯的正极片、负极片、隔离膜以卷绕的方式组合形成裸电芯。先进的CCD可实现自动检测及自动纠偏，确保电芯极片不错位。

6 装配

卷绕好的裸电芯将被自动分选配对，之后再经过极耳焊接、折极耳、装配顶支架、热熔Mylar、入壳、壳体焊接等工序。至此，裸电芯就拥有了坚硬的外壳。

7 烘培和注液

电池烘烤工序是为了使电池内部水分达标，确保电池在整个寿命周期内具有良好的性能。注液，就是往烘焙后的电芯内注入电解液。电解液就像电芯身体里流动的血液，能量的交换就是带电离子的交换。这些带电离子从电解液中运输过去，到达另一电极，完成充放电过程。

8 化成

化成是对注液后的电芯进行激活的过程，通过充放电使电芯内部发生化学反应形成SEI膜，保证后续电芯在充放电循环过程中的安全、可靠和长循环寿命。

为了电芯拥有良好性能，电芯制造过程中还要经过X-ray检测、焊接质量检测，绝缘检测、容量测试等一系列“体检过程”。

制造好后的每一个电芯单体都具有一个单独的二维码，记录着制造日期，制造环境，性能参数等等。强大的追溯系统可以将任何信息记录在案。如果出现异常，可以随时调取生产信息；同时，这些大数据可以针对性地对后续改良设计做出数据支持。

二、模组变形记

单个的电芯是不能使用的，只有将众多电芯组合在一起，再加上保护电路和保护壳，才能直接使用。这就是所谓的电池模组。

电池模组是由众多电芯组成的。需要通过严格筛选，将一致性好的电芯按照精密设计组装成为模块化的电池模组，并加装单体电池监控与管理装置。CATL的模组全自动化生产产线，全程由十几个精密机械手协作完成。另外，每一个模组都有自己固定的识别码，出现问题可以实现全过程的追溯。

从简单的一颗电芯到电池包的生产过程也是相当复杂，需要多道工序，一点不比电芯的制造过程简单。

1 上料

将电芯传送到指定位置，机械手自动抓取送入模组装配线。在宁德时代的车间内从自动搬运材料到为设备喂料100%实现了自动化。

2 给电芯洗个澡---等离子清洗

对每个电芯表面进行清洗（CATL宁德时代采用的是等离子处理技术保证清洁度）。这里采用离子清洁，保证在过程中的污染物不附着在电芯底部。

为什么要采用等离子清洗技术？原因在于，等离子清洗技术是清洗方法中最为彻底的剥离式清洗方式，其最大优势在于清洗后无废液，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等都能很好地处理，可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。

3 将电芯组装起来---电芯涂胶

电芯组装前，需要表面涂胶。涂胶的作用除了固定作用之外，还能起到绝缘的目的。

CATL宁德时代采用国际上最先进的高精度的涂胶设备以及机械手协作，可以以设定轨迹涂胶，同时实时监控涂胶质量，确保涂胶品质，进一步提升了每组不同电池模组的一致性。

4 给电芯建个家---端板与侧板的焊接

电池模组多采用铝制端板和侧板焊接而成，待设备在线监测到组件装配参数（如长度/压力等）OK后，启动焊接机器人，对端/侧板完成焊接，及焊接质量100%在线检测以确保质量，以及100%在线监测焊接质量。

5 线束隔离板装配

焊接监测系统准确定位焊接位置后，绑定线束隔离板物料条码至MES生产调度管理系统，生成单独的编码以便追溯。打码后通过机械手将线束隔离板自动装入模组。

6 完成电池的串并联---激光焊接

通过自动激光焊接，完成极柱与连接片的连接，实现电池串并联。

7 下线前的重要一关---下线测试

下线前对模组全性能检查，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。标准化的模组设计原理可以定制化匹配不同车型，每个模块还能够安装在车内最佳适合空间和预定。

三、电池历险记

在重装上阵前，电池组还需经历"九九八十一难"才能修成正果。在宁德时代，这些极端，苛刻的实验包括挑战高温火烧、挤压、冲击、振动、海水浸泡、高低温冲击等，可多达230项。在宁德时代，只有成功通过层层磨炼的电池产品，才能被放行使用。

1 火烧测试

在高温油气烟火下，铅、锌等金属材料早已熔化。但是，电池组却要在这样的高温下进行“生存”挑战。在这项极端且具有危险性的测试中，行业的国家标准是外部火烧130秒，电池不起火、不爆炸。但在CATL，一切有着最高的要求。国家标准要求外部燃烧后不起火不爆炸，CATL则挑战做到了外部火烧130秒后，电池依然可以正常工作；国家标准外部燃烧时间要求为130秒即可，CATL甚至研究了连续燃烧1小时后，电池依然没有爆炸危险。而在这样的情况下，即使是熔点为660℃的铝材，也早熔化成了液体。

通过这样严苛的火烧试验，即使遇上火灾或车辆燃烧，也不会出现电池爆炸的危险，避免出现二次伤害。

2 振动测试

颠簸路面对电池产生的振动，可能会引发质量不过关的电池产品固定不良，零部件松动，外壳破裂最后引发安全失效的情况。为此，国家标准要求对动力电池进行振动测试。

振动台用来模拟电池包在实际使用中会遇到的颠簸路况，环境箱用来提供不同的温度环境，充放电机则用以提供充放电的实际工作情况。这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统，真实模拟了实车使用时的情景。

这是宁德时代的一座推力20吨的振动台，用来模拟电池包在实际使用中会遇到的颠簸路况，但其振动强烈程度更甚于实际路况。在试验中，电池包一秒钟要被振动200下，而电芯模组则要被振动2000下。蜜蜂的翅膀每秒钟振动400下，我们就可以听到“嗡嗡”的声音，每秒振动2000下的电芯模组所发出的声音是非常尖锐刺耳的。

在宁德时代，这样的振动承受挑战算的不是分秒，而是小时。在这里，电池包需在-30℃至60℃的环境条件下，电池包连续随机振动21小时，这样可等效模拟数十万公里的行车疲劳情况。

3 加速度冲击测试

与振动试验类似，冲击测试用以测试电池包的机械结构稳定，其模拟车辆通过路障时，瞬间颠簸对电池包结构的冲击。

在宁德时代的冲击测试中，最高加速度可高达100G。100G加速度如何理解？载人航天飞行器的向心加速度最高可达15G。一辆电动大巴被时速为50公里的小车撞击时，电池包所受到的加速度约为30G。一般人的心脏承受的最大加速度为50G。而目前有记录的，人体能承受的加速度极限约为40G。但在如此强烈的加速度冲击下，电池包依然运行正常。

4 挤压测试

挤压测试用于模拟电池在交通事故时受到挤压的情况。电池受到挤压时在结构上可能由外至内被破坏，出现高压短路，电芯被内部零部件刺破漏液，造成热失控，进而引起起火或爆炸。

在宁德时代的挤压试验中，施加给电池包的力是10吨。一辆2吨的车，以90km/h的速度行驶撞击，其撞击力刚好是10吨。

从图中可以看到，在10吨外部力量的挤压下，复合铝材质的电池包外壳已出现了明显的变形，但电池包整体结构完整。对于挤压测试的通过标准一般是不起火、不爆炸。而宁德时代的电池产品，甚至可以在挤压变形的情况下，继续正常工作。

四、结束语

自此，经过数不清的复杂加工工艺和检测测试流程，一块印有CATL标志的成品车用电池单元终于诞生了。但即使如此，宁德时代对于质量的把控还远没有结束。为了把控在日常使用时的质量和品质，所有的成品电池和电芯都有自己独一无二的编码，如果未来某块电池甚至某颗电芯出现故障，可以追溯到关联生产线甚至关联原料。

来源/宁德时代CATL、锂电联盟会长

宁德时代首批电芯或于年底前下线

宁德时代首批电芯或于年底前下线，该工厂也是德国第一家电池工厂，计划总投资18亿欧元（约合人民币125亿元），规划产能14GWh。宁德时代首批电芯或于年底前下线。

宁德时代首批电芯或于年底前下线1

宁德时代位于德国图林根州的首个海外工厂正式获得电芯生产许可。在当天于“埃尔福特十字路口”工业区举行的庆祝仪式上，德国图灵根州环境、能源及自然保护部长以及经济部长，正式向宁德时代发放了第二阶段许可证。

宁德时代德国工厂计划于2022年底正式投产，届时会向当地提供1500个就业岗位。该工厂计划总投资18亿欧元，规划产能14GWh，其中第二阶段产能许可为8GWh。德国工厂主要包含两部分：G1是从其它公司购买的厂房，用于将电芯组装成模组；G2是新建的厂房，用于生产电芯。本次许可是针对G2的电芯生产许可。

宁德时代表示该工厂是德国第一家电池工厂，目前正处于设备安装阶段，为第一批电芯能在2022年底前下线进行最后的冲刺。

“宁德时代德国工厂为全球迫切需要的能源转型带来强大助力，我们很高兴成为第一家获准‘德国制造’的电池企业。”

Zentgraf说，审批过程十分顺利快捷，与图灵根州政府在审批上的合作非常顺畅。Siegesmund表示，德国的电动汽车目前发展势头迅猛，图灵根欢迎从生产阶段就积极践行可持续发展理念的企业。

“对于图林根州来说，宁德时代德国工厂是近几十年来最重要的工业投资之一。”Tiefensee说，“该项目可能成为点燃‘图林根电池硅谷’的星星之火，目前已带动一大批供应商入驻这一地区。”

宁德时代首批电芯或于年底前下线2

4月6日，宁德时代宣布，其位于德国图林根州的首个海外工厂正式获得电芯生产许可。

宁德时代德国工厂主要包含两部分：G1是从其它公司购买的厂房，用于将电芯组装成模组；G2是新建的厂房，用于生产电芯。本次许可是针对G2的电芯生产许可。

该工厂也是德国第一家电池工厂，计划总投资18亿欧元（约合人民币125亿元），规划产能14GWh。目前正处于设备安装阶段，第一批电芯预计将在今年底前下线。

值得注意的是，宁德时代德国工厂与前不久正式启用的特斯拉柏林超级工厂相距不过300多公里，且两家工厂开工建设时间也相隔不久，均在2019年。

3月22日，特斯拉位于德国柏林郊区的超级工厂正式开业，并向用户交付了首批30辆德国产Model Y车型。该工厂是特斯拉在欧洲建立的首家超级工厂，每年生产至少50万辆特斯拉汽车以及所需电池。

特斯拉CEO马斯克曾表示，电池短缺阻碍了特斯拉提高电动车产量的步伐，并称电池供应已经成为目前电动汽车普及的瓶颈。

对于此次宁德时代德国建厂是否为就近配套特斯拉柏林超级工厂，宁德时代方面今日对第一财经记者表示，工厂位于德国的心脏地带，将为在德国的主要汽车厂商提供产品和服务，助力欧洲全面电动化和能源转型。

宁德时代紧随特斯拉的工厂布局已不是孤例。

就在距离特斯拉上海超级工厂3公里的地方，宁德时代规划了其上海临港生产基地。2021年8月，宁德时代与上海临港签订合作协议，该工厂项目拟投资28亿元。今年2月，该生产基地正式开工建设。据上海自贸区临港新片区党工委副书记吴晓华介绍，宁德时代临港项目将在一年内建成投产。

今年3月下旬，市场传出消息称，宁德时代正考虑斥资50亿美元（约合人民币318亿元）在北美建设一座电池工厂，为包括特斯拉在内的客户供货。新工厂的年产能预计高达80GWh，将主要生产三元锂电池和磷酸铁锂电池。

该消息还称，宁德时代的高管在本月初已飞抵墨西哥参加会议，但他们也在考虑美国和加拿大选址，最终的`建厂地址，将考虑劳动力的供应状况等因素。

对于在北美建厂事宜，宁德时代虽然并未置评，但在今年2月的一次投资者活动中，宁德时代董事长曾毓群曾表示：“美国市场，宁德时代一定要进去。”

“公司与美国客户互动较多，既包括新势力，也包括传统车企，双方共同探讨了各种可能的供应及合作方案，以及本地化生产的可能性，”宁德时代指出，但具体情况需考虑到工人培训、效率、工会等因素对品质与成本的影响。

目前，北美市场仍然是特斯拉全球第一大市场。上述消息称，宁德时代未来在北美建设新基地将有利于就近配套特斯拉美国工厂，实现“近水楼台先得月”。

多方数据均显示，目前特斯拉是宁德时代的第一大客户，供货比重约占20%左右。

而宁德时代成为万亿“宁王”也少不了特斯拉的助推。在宣布与特斯拉开展业务合作后不到两年中，宁德时代股价最高涨了近4.5倍。

根据宁德时代披露的信息，其与特斯拉之间共两次签订合作协议，一次是在2020年2月，锁定的供货期是2020年7月1日至2022年6月30日；另一次是在2021年6月，锁定的是2022年1月至2025年12月。这两次分别是宁德时代的电池开始批量供货给国产Model 3、Model Y的时间。

为满足产能需求，截至去年底，宁德时代已累计布局了10大生产基地，包括福建的宁德和厦门、以及江苏溧阳、青海西宁、四川宜宾、江西宜春和上海临港等。宁德时代方面称，未来公司拟加强海外基地布局。

宁德时代首批电芯或于年底前下线3

据宁德时代发布，4 月 4 日，宁德时代位于德国图林根州的首个海外工厂正式获得电芯生产许可。德国正式发放了第二阶段的许可证，宁德时代德国工厂由此获得 8GWh 的电芯产能许可。

该工厂也是德国第一家电池工厂，目前正处于设备安装阶段，为第一批电芯能在 2022 年底前下线进行最后的冲刺。

宁德时代德国工厂主要包含两部分：G1 是从其它公司购买的厂房，用于将电芯组装成模组。G2 是新建的厂房，用于生产电芯。本次许可是针对 G2 的电芯生产许可。

宁德时代德国工厂几乎与芯片工厂一样复杂，对洁净室、技术清洁度和恒定湿度有严格的要求。此外，为了实现电池生产可持续，工厂的部分能源来自厂房屋顶上的太阳能电池板。

宁德时代德国工厂于 2019 年开工建设，计划于 2022 年底正式投产，届时会向当地提供 1500 个就业岗位。

该工厂计划总投资 18 亿欧元，规划产能 14GWh，未来将为当地总共提供 2000 个就业岗位。工厂位于德国的心脏地带，将为德国主要汽车厂商提供产品和服务，帮助欧洲全面电动化和能源转型。

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