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鋰電池廠商解讀鋰電池卷繞和疊片兩種工藝技術

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年11月11日  

鋰電池廠商解讀鋰電池卷繞和疊片兩種工藝技術。鋰電池卷繞和疊片技術,如孿生兄弟爭斗,市場決定生死。鋰離子電芯核心制造工藝分為疊片工藝和卷繞工藝,主要是通過極片的裝配方式來區別。本文鋰電池廠商將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設備特點進行分析。


鋰電池廠商解讀鋰電池卷繞和疊片兩種工藝技術


隨著手機、數碼產品、筆記本電腦、無人機、航模、電動工具、特種、新能源汽車、便攜式儲能、醫療設備等領域大量采用鋰電池作為電源,國內鋰電池產業獲得了迅猛發展。作為鋰電池制造的重要環節,疊片與卷繞工藝備受學術界和商業界的廣泛關注。


卷繞工藝:如圓柱形電池,這種工藝是將原材料按負極、隔膜、正極、隔膜的順序疊在一起,通過卷繞法直接卷成圓柱形,再放在金屬外殼中;由于內部結構不均一,充放電時電芯內部反應程度、速率不均;所以,對于較厚的卷繞電池而言,大倍率充放電后或者循環多次后,有變形的可能。而且,只能做成長方體電池。


鋰電池卷繞設備包括正負極片、隔膜自動放卷,自動除粉塵,正負極片自動卷繞,粘貼終止膠帶,成品自動下料,預壓稱重,貼二維碼等模塊。卷繞工藝中,極片隔膜制成電芯后,兩側邊緣位置的電極存在較大曲率,在充放電的過程中,易變形和扭曲,會導致鋰電池性能下降,甚至有安全隱患。此外電芯放電過程中,兩側電流分布不均,電壓極化較大,放電電壓不穩。


疊片工藝:例如軟包形電池,靠的是“疊”,如“z”字形疊片,先把正負極原料裁切成同樣大小的矩形極片,再分別疊到隔膜上,隔膜“Z”字形穿行其間,隔開兩極,最后包上鋁塑包裝。


疊片工藝過程繁瑣,主要是極片與隔膜裁切成片。但極片分切合格率低,質量(斷面、毛刺等)很難保持高度一致性,且對齊精度不夠。


動力鋰電池從結構上可分為卷繞和疊片兩種,從外殼材質來分可分為金屬殼(鋼、鋁)和軟包(鋁塑膜)。國內小廠主要選擇軟包疊片工藝制備,估計主要出發點還是還是降低設備要求,降低資金投入。而現在國內主流大廠(BYD、力神、ATL等)都選用了金屬殼卷繞的工藝,設備投資較大,但可以提高自動化程度,從而提高鋰電池一致性。


業內人士普遍認為,疊片工藝可以更好的發揮大型鋰電芯優勢,其在安全性、能量密度、工藝控制均比卷繞占據優勢,因此對于動力鋰電池領域而言,疊片工藝是軟包電池長期發展的應用趨勢毋庸置疑。


軟包動力電池企業選擇從疊片工藝向卷繞工藝轉向的原因


一是,憑借高能量密度優勢,軟包電池在動力市場的滲透率迅速攀升。數據顯示,2018年第一季度,軟包電池出貨量約1.2GWh,出貨占比14%,較同比去年大幅增漲。疊片效率無法很好滿足電池企業需求。


二是,從選擇轉向卷繞工藝的原因來看,不論是半自動還是全自動卷繞,都可以較快速且高質量的完成,生產控制也相對簡單。同時,后續的分切方便,極片合格率高。


三是,卷繞工藝相比于疊片工藝成本要低。


總的來說,鋰電芯卷繞效率高,工藝簡單,但電芯品質不如疊片。雖然疊片機可通過多工位提升效率,然總體上成本依舊高昂,電芯一致性差,在市場上的競爭力還是薄弱些,只能限定一小部分使用。


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