锂电池电芯装配中叠片工艺和卷绕工艺对比

发布时间：2022-11-10 16:07
作者：ameya360
来源：网络
阅读量：2342

　　在动力电池pack的技术路线讨论中，到底选用圆柱、软包还是方壳？争议一致在持续。类似的技术路线争议，也出现在电芯的制造可行性层面，对于锂电池中段电芯的装配工序，也有两种技术在相互竞争：叠片工艺和卷绕工艺。

　　这两者比的是：电芯的空间利用率、电芯的寿命、电芯制造效率和制造投资规模的大小等等。

　　一、叠片工艺和卷绕工艺的区别

　　●卷绕工艺

　　通过控制极片的速度、 张力、尺寸、偏差等要素，将相匹配的极片、隔膜和胶带等分条后按尺寸卷成极芯

　　●叠片

　　将极片与隔膜交替堆叠在一起，最终完成多层叠片极芯的一种生产工艺。

　　锂电池电芯装配中叠片工艺和卷绕工艺对比　　       

       目前中国电池企业的主要技术方向，还是以围绕卷绕为主；圆柱电池作为一种成熟的产品形态，一直采用的是卷绕工艺。但长期来看，随着叠片技术的进步，大量的电池企业开始从原有的卷绕工艺进入到叠片时代。

　　二、叠片技术的优势

　　锂电池电芯装配中叠片工艺和卷绕工艺对比

　　● 能量密度更高

　　采用卷绕工艺的电芯，由于在卷绕拐角部有弧度，空间利用率低一些；而叠片工艺 能够充分地利用电池空间。因此，在相同体积的电芯设计下，能量密度也相应提高。

　　● 结构更稳定

　　电池在使用过程中，由于锂离子的嵌入，会使得正负极片均会有膨胀。卷绕的电芯，因为在卷绕拐角处内外层的内应力不一致，电芯会发生波浪状变形，进而导致电池的界面变差，电流分布不均，电池内部结构会变得越来越不稳定，而且这个过程还会加速。

　　但叠片工艺的电池，在的循环往复使用中，虽然也会膨胀，但总体来说，每层膨胀力相近，因此可保持界面平整。

　　● 安全性更高

　　在卷绕工艺过程中，两端极片折弯，涂层材料会发生较大弯曲变形；同时，折弯处容易发生掉粉、毛刺等问题；极片和隔膜受到拉力，容易产生褶皱，出现不均匀的问题。叠片电池则由于受力均匀，形变小，电芯的安全性更高。

　　● 更长的循环寿命

　　叠片电池的极耳数量较多，电子传输距离越短，电阻越小，故叠片电池的内阻能够降低，电池产热小。而卷绕则容易发生变形、膨胀等问题，影响电池衰减性能。

　　三、叠片工艺的劣势

　　锂电池电芯装配中叠片工艺和卷绕工艺对比

　　● 设备效率低

　　一般动力电池卷绕的效率为 12PPM，方形卷绕机在极片长度 6000mm 时，效率可达到这个效率；但传统 Z 字叠片效率仅有 4PPM，效率相差了三倍。

　　● 设备投资额高

　　从单条产线来看，需要的卷绕机数量与每片电芯的长度有关，一般一条产线需要10台卷绕机，需要投资绕3000万元左右；采用叠片工艺，一条产线需要的叠片机数量与电池片数有关，一条产线的需要投资叠片装备为 6000 万元，甚至更多。

　　● 良率低

　　卷绕电池分切方便，合格率高，每个电芯只需要进行正负极一次分切，难度小；而叠片分切繁琐，每个电池有几十个小片，容易产生不良品，故叠片的单个电池容易发生断面等问题。

　　小结：电池企业围绕工艺的选择要做取舍，但是走势越来越清晰，随着技术创新的发展，动力电池TWh大规模制造时代是每个电池企业不可回避的点，谁能做好这点，就能在动力电池成为大规模标准化产品的阶段，找到自己的立足根本。


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