在動力電池制造工藝領域,
我們常會聽到“卷繞”與“疊片”等詞,這是電池的兩個生產工藝,二者之間有什么區(qū)別呢?
從工藝原理上講,疊片工藝是把正負極片裁剪成所需尺寸,然后將它們與隔膜疊合在一起,形成小型電芯單體,接著小電芯單體疊放并聯(lián)形成電池模組。
而卷繞工藝則是通過固定卷針將完成分條的正負極片、隔膜,按順序卷繞,擠壓成圓柱、橢圓柱或方形。
然后,將卷好的極片放在方形或圓柱形金屬外殼里。
極片尺寸和卷繞圈數(shù)由電池容量決定。
從電學性能差異上分析
其一,內阻。疊片工藝制造的電池內部電阻較低。疊片工藝采用多個極耳并聯(lián)焊接,減少了鋰離子的遷移路徑。降低電芯使用時的發(fā)熱情況。電芯初始能量密度衰減慢。而卷繞工藝制造的電池采用單極耳輸出電流。
內阻較高,衰減較快。
其二,循環(huán)壽命。疊片工藝制造的電池有良好的散熱性能,散熱分布均勻。而卷繞工藝制造的電池由于內部結構與機械呈梯度性變化,散熱方向不均勻。這導致電池在使用中容易出現(xiàn)容量衰減較快的現(xiàn)象。造成電池的循環(huán)周期偏短。
其三,電極片機械應力。兩種工藝還存在機械應力方面差異。疊片工藝制造的電極片之間受力區(qū)域相同。
無明顯應力集中點,充放電過程極片材料層不易損壞。而卷繞工藝制造的電芯在彎折處產生應力集中。容易在電信號的刺激下發(fā)生結構性破壞、短路和鋰金屬析出等問題。從而影響電池循環(huán)的壽命。
其四,電池倍率性能。疊片工藝制造的電池相對于卷繞工藝具有更好的倍率性能。短時間內能更快地完成大電流放電。這是因為疊片工藝是多個極片并聯(lián),增加了電流通道。
其五能量密度設計差異:疊片工藝能更好地利用封裝空間。增加有效材料的填充。因此疊片工藝制造的電池能量密度更高。而卷繞工藝由于電極片彎曲的圓形結構、及雙隔膜結構。空間利用率不高,能量密度較低。
工藝優(yōu)勢
疊片工藝優(yōu)勢:
容量密度高。疊片工藝能夠更好地利用內部空間,同體積下比卷繞容量更高。能量密度高。
疊片工藝制造的電池具有更高的放電平臺和體積比容量,因此能量密度更高。
尺寸靈活。疊片工藝可以根據(jù)鋰電池的尺寸設計極片的尺寸,可以做成任意形狀。
卷繞工藝優(yōu)勢:
點焊容易。卷繞工藝只需要對每個鋰電池進行兩處點焊,操作簡單。
生產控制簡單。卷繞工藝一個電池兩個極片,易于控制。
分切方便。每個電芯只需進行一次正負極的分切,難度系數(shù)小、良品率高。
工藝劣勢
疊片工藝劣勢:
容易虛焊。由于需要將多層正負極極耳焊接在一起,操作難度較大且容易虛焊。
設備效率低。
目前國內疊片機的效率通常為0.8秒每片。億鑫豐單雙工位疊片機目前可達到0.5秒每片。與進口疊片機的0.17秒每片差距較大。
卷繞工藝劣勢:
內阻較高且極化大。由于卷繞工藝正負極只有單一極耳。一部分電壓會被消耗在電池內部極化過程中。
導致電池充放電倍率性能較差。
散熱效果不佳。卷繞工藝不易操作電芯間的熱隔離措施。處理不當容易導致局部過熱,進而引發(fā)熱失控。
電池厚度難以控制。由于卷繞工藝制造的電芯內部結構不均一。極耳、隔膜收尾及電芯兩側的厚度容易不均。
以上就是疊片與卷繞工藝的區(qū)別。