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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(shù)

來源:存能電氣  日期:2019-11-08 10:38  瀏覽量:

  鋰電池廠商解讀鋰電池卷繞和疊片兩種工藝技術(shù)。鋰電池卷繞和疊片技術(shù),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(qū)別。本文存能電氣鋰電池廠商將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行分析。

  鋰電池廠商解讀鋰電池卷繞和疊片兩種工藝技術(shù)

  隨著手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品、筆記本電腦、無人機(jī)、航模、電動工具、軍工、新能源汽車、便攜式儲能、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域大量采用鋰電池作為電源,國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。作為鋰電池制造的重要環(huán)節(jié),疊片與卷繞工藝備受學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。

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  卷繞工藝:如圓柱形電池,這種工藝是將原材料按負(fù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一,充放電時電芯內(nèi)部反應(yīng)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(huán)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(shè)備包括正負(fù)極片、隔膜自動放卷,自動除粉塵,正負(fù)極片自動卷繞,粘貼終止膠帶,成品自動下料,預(yù)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(cè)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(dǎo)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(cè)電流分布不均,電壓極化較大,放電電壓不穩(wěn)。

  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(fù)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(zhì)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(jié)構(gòu)上可分為卷繞和疊片兩種,從外殼材質(zhì)來分可分為金屬殼(鋼、鋁)和軟包(鋁塑膜)。國內(nèi)小廠主要選擇軟包疊片工藝制備,估計主要出發(fā)點(diǎn)還是還是降低設(shè)備要求,降低資金投入。而現(xiàn)在國內(nèi)主流大廠(BYD、力神、ATL等)都選用了金屬殼卷繞的工藝,設(shè)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(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,疊片工藝可以更好的發(fā)揮大型鋰電芯優(yōu)勢,其在安全性、能量密度、工藝控制均比卷繞占據(jù)優(yōu)勢,因此對于動力鋰電池領(lǐng)域而言,疊片工藝是軟包電池長期發(fā)展的應(yīng)用趨勢毋庸置疑。

  軟包動力電池企業(yè)選擇從疊片工藝向卷繞工藝轉(zhuǎn)向的原因

  一是,憑借高能量密度優(yōu)勢,軟包電池在動力市場的滲透率迅速攀升。數(shù)據(jù)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(yè)需求。

  二是,從選擇轉(zhuǎn)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(zhì)量的完成,生產(chǎn)控制也相對簡單。同時,后續(xù)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(zhì)不如疊片。雖然疊片機(jī)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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