Slik produserer Nissan elbilbatterier

SUNDERLAND (elbil.no): I forbindelse med at LEAF-flåten har passert én milliard kjørte kilometer, feirer Nissan begivenheten med å gi et innblikk i hva som skjer bak ellers stengte dører. Noe av det best beskyttede, og viktige, er nettopp batteriproduksjonen. – Da vi skulle lansere elbil, var batteriproduksjon helt avgjørende rent strategisk. Det fantes ingenting tilgjengelig som kunne levere en god kombinasjon av kost, ytelse og holdbarhet. Vi bestemte oss derfor for å bygge våre egne batterifabrikker, sier Nissans elbildirektør i Europa, Jean-Pierre Diernaz. Batterifabrikken i Sunderland sysselsetter i dag omtrent 500 ansatte, og bidrar til ytterligere 2.000 arbeidsplasser. Årlig kan fabrikken produsere 60.000 batteripakker, med dagens kapasitet. Nissans talsmann Matt Loader opplyser på forhånd at de ikke har tenkt å gå i detalj. I stedet serverer han følgende metafor: – Det er som å bake en kake. Vi sier hva som er i kaka, men vi gir ikke den eksakte oppskriften eller forteller hvor lenge «kaka skal stå i ovnen». Men, dere får se at kaka blir bakt, smiler Loader. Ett tall er han imidlertid svært villig til å viderebringe: De 48 modulene som til slutt utgjør batteripakken i en LEAF eller en e-NV200 gjennomgår rundt 2.000 kvalitetskontroller underveis i produksjonen.

Den ytterste renslighet

Produksjonslokalet er avhengig av den ytterste renslighet. Her skal det ikke være møkk og støv av noe slag, og det er helt vesentlig med et kontrollert miljø med bestemt luftfuktighet og temperatur. Derfor overlates ingenting til tilfeldighetene når vi som de første gjestene sluses inn i garderoben, men ikke før skoene er beskyttet med «plastsokker». Dette området er «semi clean», og her deles det ut sko, heldekkende drakt, ansiktsmaske og hette. For den som vil notere saker og ting, deles det ut en «clean notebook» med tilhørende penn. Eget kamera er uaktuelt, på grunn av mulig støv- og skittpåvirkning. Derfor er bildene til denne artikkelen tatt av Nissans egen fotograf.  Så bærer det inn i en luftdusj, den siste slusen før vi entrer det ultrarene produksjonslokalet. Og det skjer i små puljer, siden menneskelig påvirkning kan forstyrre luftkvaliteten. Med andre ord: Om svetten renner, kommer du ikke inn her.

Elektrodene ankommer

Videre i saken følger den grove forklaringen på hvordan celler, moduler og batteripakke produseres. Basisen i batteriene er elektrodene. De leder enten positiv eller negativ polaritet, og kalles henholdsvis anode (aluminium) og katode (kobber). Elektroden ankommer fabrikken i Sunderland på store ruller fra Japan. Under transporten er de fullstendig forseglet. For at ingen ytre påvirkning skal bringes inn i lokalet, fjernes forseglingen i en «mellomsone» før overføring til det rene rommet. Rullen deles opp i ni smale ruller. Så tørkes disse omhyggelig for å fjerne all fuktighet, før de deles opp i ark. Slike ark utgjør kjernen i en battericelle. Og dette er ikke et hvilket som helst kutt: Om det ikke er knivskarpt, med ujevne kanter, blir arket aldri del av en celle.

Slik foregår celleproduksjonen

Etter at elektroden er kuttet til riktig størrelse, legges lag på lag med anode, separator og katode ved hjelp av hurtige roboter. Sveisede «tapper» skaper forbindelse mellom lagene av anode, mens ytterligere ett sett sørger for elektrisk kobling mellom katode-lagene. De stablede «arkene» forsegles deretter i aluminiumsfolie på tre sider. For å forsikre seg om at sveis er korrekt utført, og at tappene er på rett sted, brukes kamerateknologi. På dette stadiet tilføres en begrenset elektrisk ladning. Dette vil føre til kortslutning dersom den foreløpige cellen er forurenset eller ødelagt. Ved å gjøre denne testingen unngår man å tilsette de nødvendige elektrolyttene i en skadet celle.

Elektrolytten tilsettes

Elektrolytten er væsken som setter ionene i stand til å bevege seg fra positive til negative lag i cellen. Etter laminering/forsegling, injiseres elektrolytten sakte inn i cellene (bildet under er rett før dette starter). Så plasseres de i vakuum, for å avklare at det ikke er verken fuktighet eller luft inne i cellen. Til slutt lukkes cellen. Den avsluttende forseglingen undersøkes. Dette betyr både måling og veiing for å sjekke at korrekt mengde elektrolytt er injisert.

Whiskey-metafor og cellemontering

Kan hende er det et overraskende faktum, men det er faktisk slik at battericellene eldes/modnes etter at elektrolytten er på plass. Lett overført kan man si at dette minner om lagring av vin eller whiskey, og årsaken er at kjemien skal få utvikle seg. Etter denne prosessen, lades cellene før testing etter kompromissløse kvalitetsstandarder. Dersom de består testen, er cellene klare for å bli satt sammen, fire og fire, til moduler. Disse monteres inne i en beskyttende metallboks. I denne delen av produksjonen er ikke kravene til renslighet like kompromissløse som under tørkingen. Her holder det med en luftgardin rundt området, og at folk går med «plastsokker» på skoene, og vi kan friere bivåne at prosessen nærmer seg ferdig produkt.

Menneskelig øye også nødvendig

Etter modningsprosessen, havner cellene i en automatisk inspeksjonslinje. Her beskjæres overflødige materialer fra cellene, før de testes med hensyn til dimensjoner og elektrisk potensial. Nok en rens senere er det tid for det menneskelige øyet å gjennomføre en visuell sjekk av eventuelle skader, svakheter eller kanter som teknologien underveis ikke har klart å avsløre. Først her går cellene inn i modulprosessen. Tappene som forbinder anoder og katoder må passe perfekt, og denne justeringen utføres ved hjelp av laser. De fire cellene kobles med ultrasonisk sveis, før de limes sammen. Siste prosedyre er å installere de sammenlimte cellene i metallboksen, og vips er modulen ferdig. Herfra har den to veier: Enten den særdeles kortreiste til produksjonslinja for LEAF i nabobygget, eller til fabrikken i Barcelona som produserer e-NV200.

Bakgrunn: Batteripakken

• Det er 48 moduler i batteripakken i Nissan LEAF. Med fire celler i hver er det altså 192 celler i hver bil.
• Batteripakken presses, sveises, lakkeres og trykktestes i fabrikklokalet.
• Batteripakken består av tre delkonstruksjoner. Modulene bygges inn i en bakre stabel med 24 moduler, mens det ligger 12 på hver side lengre fram.
• Når pakken settes endelig sammen, med blant annet batterivarmer og sikringer, overvåkes hvert eneste steg. Alle muttere og skruer skal skrus til med et fastsatt moment. Nissan oppgir dette som kritisk, siden pakken i utgangspunktet ikke skal åpnes før eventuell gjenvinning.
• På dette stadiet har batteripakken lavt ladenivå, men det er spenning. Operatørene bruker derfor spesialisolerte hansker og sko for å unngå elektrisk støt.
• Når alt er klart, lades batteripakken opp til 60-70 prosent før den leveres på tid til Trim & Chassis Line.