電芯采用疊片工藝的鋰電池優缺點是什么?
鋰電池的生產制造過程中有很多個工藝環節都對產出的電芯性能有影(ying)響(xiang),其(qi)中在疊片工藝環節(jie)中,對(dui)產出的(de)鋰電池成(cheng)品性能質量影(ying)響(xiang)較大(da),下面就(jiu)對(dui)該環節(jie)對(dui)電池的(de)影(ying)響(xiang)做簡單的(de)介紹吧。
疊(die)片指的(de)是(shi)(shi)將模切(qie)工序中(zhong)(zhong)制作的(de)單(dan)體(ti)極片疊(die)成電芯(xin)。通常(chang)來說,卷繞用于(yu)(yu)方形和圓柱電池(chi),疊(die)片用于(yu)(yu)方形和軟(ruan)包(bao)電池(chi)。根據(ju) GGII 測(ce)算數據(ju),在鋰電設(she)備中(zhong)(zhong),中(zhong)(zhong)段(duan)設(she)備價值量占比約為 35%,其中(zhong)(zhong),疊(die)片機是(shi)(shi)中(zhong)(zhong)段(duan)設(she)備的(de)核心(xin),價值量占比約 70%。
鋰(li)電池生產制造采用(yong)疊(die)片工(gong)藝可以顯著(zhu)提升電池能量密度和(he)安(an)全性:
1)更高(gao)的(de)體積能量密度(du)上限:在(zai)相同體積的(de)電芯設計情(qing)況下,疊片電芯的(de)能量密度(du)高(gao)出約 5%左右
2)更穩定(ding)的內(nei)部(bu)結構和更高的安全性(xing):不存(cun)在拐角內(nei)應力不均勻問題,每層膨脹力接(jie)近,因此可(ke)以(yi)保持(chi)界面(mian)平整(zheng),內(nei)部(bu)結構更穩定(ding),同時拐角處(chu)受力均勻,斷(duan)裂風險降低(di)
3)更(geng)長的循環(huan)壽命:極耳數量是(shi)卷繞電池的 2 倍,內阻(zu)相應(ying)降低 10%以上,循環(huan)壽命比(bi)卷繞高 10%左右
4)更適(shi)合做高倍(bei)率、大尺(chi)寸和異(yi)型(xing)電池。但(dan)疊(die)片也(ye)存在生產效率較低(di)、良率較低(di)、設(she)備投(tou)資大、工藝難度大等劣勢,是(shi)此前制約大批量生產的主(zhu)要因素。
鋰(li)電池采用(yong)疊片工藝的優(you)劣勢分(fen)析:
受限于效(xiao)率(lv)和工(gong)藝(yi)問題(ti),疊(die)片工(gong)藝(yi)存在生產效(xiao)率(lv)低、設備(bei)投(tou)資大(da)、工(gong)藝(yi)難(nan)度大(da)等缺點。
鋰電(dian)池(chi)采用(yong)疊片工藝與卷繞(rao)工藝的(de)對比分(fen)析:
1、疊片(pian)(pian)空(kong)間(jian)(jian)利(li)用(yong)(yong)率較高(gao),有利(li)于提(ti)升電(dian)(dian)池(chi)能量(liang)密度(du)。卷繞電(dian)(dian)池(chi)在(zai)卷繞拐角部(bu)有弧度(du),在(zai)空(kong)間(jian)(jian)利(li)用(yong)(yong)率上要低于疊片(pian)(pian)電(dian)(dian)池(chi),而疊片(pian)(pian)結構可(ke)以充分利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)池(chi)的邊(bian)角空(kong)間(jian)(jian),根據(ju)《中國車規(gui)級動力高(gao)速疊片(pian)(pian)電(dian)(dian)池(chi)發展(zhan)白(bai)皮書》數據(ju),從(cong)卷繞到疊片(pian)(pian),VDA 容量(liang)提(ti)升約(yue) 2.5%,在(zai)相同體積的電(dian)(dian)芯設計情況下,疊片(pian)(pian)電(dian)(dian)芯的能量(liang)密度(du)高(gao)出(chu)約(yue) 5%左(zuo)右。
2、疊片電(dian)(dian)池不(bu)(bu)(bu)(bu)存在(zai)拐角內(nei)(nei)(nei)(nei)應力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)均(jun)勻問(wen)題,內(nei)(nei)(nei)(nei)部結構更加穩定(ding)。在(zai)電(dian)(dian)池循環過(guo)程中(zhong),伴(ban)隨鋰離(li)子的嵌入,正負極片均(jun)有膨(peng)脹,卷繞電(dian)(dian)池由于拐角處內(nei)(nei)(nei)(nei)外層內(nei)(nei)(nei)(nei)應力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)一致,容(rong)易產生波浪狀變(bian)形,導致電(dian)(dian)池界(jie)面(mian)變(bian)差,電(dian)(dian)流(liu)分布(bu)不(bu)(bu)(bu)(bu)均(jun)勻,內(nei)(nei)(nei)(nei)部結構不(bu)(bu)(bu)(bu)穩定(ding)。而疊片電(dian)(dian)池不(bu)(bu)(bu)(bu)存在(zai)拐角內(nei)(nei)(nei)(nei)應力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)均(jun)勻問(wen)題,每(mei)層膨(peng)脹力(li)接(jie)近,因此可以保持界(jie)面(mian)平整,內(nei)(nei)(nei)(nei)部結構更穩定(ding)。
3、疊(die)片(pian)電(dian)(dian)池安全(quan)性更高。在電(dian)(dian)池循環過程中(zhong),卷繞(rao)電(dian)(dian)池拐角(jiao)處(chu)(chu)內應力無(wu)法(fa)充分釋放,可能(neng)導(dao)致拐角(jiao)處(chu)(chu)斷(duan)裂(lie),進而(er)產(chan)生脫粉、毛(mao)刺等問(wen)(wen)題(ti),甚至引發電(dian)(dian)池內短路,帶來熱失控風險。而(er)疊(die)片(pian)電(dian)(dian)池拐角(jiao)處(chu)(chu)受力均勻(yun),大大降低電(dian)(dian)池安全(quan)風險問(wen)(wen)題(ti)。





