鋰電池電芯定制選疊片工藝還是卷繞工藝好?

近年來鋰電池市場需求大增，不論是電動汽車、智能穿戴、3C數(shù)碼等領域的發(fā)展都已經(jīng)離不開鋰電池，而鋰電池電芯定制已經(jīng)是越來越多產(chǎn)品商的需求了，然而鋰電池的電芯定制并不是一個簡單的工作，做好這個工作需要我們具備一定的電池知識，大家知道目前鋰電池生產(chǎn)廠家生產(chǎn)電芯的工藝主要有兩種，分別是疊片工藝和卷繞工藝，那作為鋰電池電芯定制需求方在定制鋰電池電芯是應該選擇疊片工藝好還是卷繞工藝好呢?

什么是疊片式電芯生產(chǎn)工藝

將電池極片進行分條、烘干之后，下一步是制作電芯。電芯制作方式可以分為疊片式和卷繞式兩種。疊片式是將正負極極片、隔膜裁成規(guī)定尺寸的大小，隨后將正極極片、隔膜、負極極片疊合成小電芯單體，然后將小電芯單體疊放并聯(lián)起來組成一個大電芯，如圖1所示。

什么是卷繞式電芯生產(chǎn)工藝

卷繞式是將分條后的極片固定在卷針上隨著卷針轉動將正極極片、負極極片以及隔膜卷成電芯的工藝方式，如圖2。在這里極片的大小、卷繞的圈數(shù)等參數(shù)根據(jù)電池設計容量來進行確定。

疊片式電芯生產(chǎn)工藝和卷繞式電芯生產(chǎn)工藝兩種方式各有其優(yōu)缺點，下面我們從電池電化學性能、安全性能 、加工工藝三個角度來進行比較。

一、電池電化學性能對比

1、電池內阻不同

疊片式工藝生產(chǎn)的電芯具有較低內阻，而卷繞式內阻較高。因為卷繞式的電芯通常是單一極耳，而疊片式的電芯可以看成是多極耳式的，大大降低了其內阻。內阻不同造成成品電池在充放電循環(huán)中產(chǎn)熱量的不同以及電池容量衰減快慢不同，很明顯疊片式的電池電池容量衰減更慢。

2、電池壽命不同

隨著充放電循環(huán)的持續(xù)進行，電池內部會產(chǎn)生熱量繼而影響電池的溫度。對于疊片式電池來說，其內部的溫度分布較為均勻，而卷繞式電池由于極片與隔膜之間只有單方向的熱傳遞方式，就導致溫度梯度分布現(xiàn)象比較嚴重，出現(xiàn)內部高溫、外部低溫的現(xiàn)象。溫度分布不均勻導致電池在充放電過程中，高溫位置活物質率先失活，不能進行脫嵌鋰離子的功能，進而影響到其它位置的快速衰減，影響電池的性能。

3、電芯內部所受應力不同

兩種制作方式導致電芯具有不同的力學特征。疊片式制電芯極片隔膜之間受力面積一致，無明顯應力集中點，電池在使用過程中也不會出現(xiàn)某個部位急劇破壞。卷繞式電芯的邊緣處是應力集中所在，根據(jù)筆者以往的電池拆解分析經(jīng)驗來看，極片彎折處更易出現(xiàn)微短路、電擊穿以及析鋰的現(xiàn)象。應力集中點是電池失活的首要位置，這也導致卷繞式電池的循環(huán)壽命降低。

4、電池倍率性能不同

疊片式工藝相當于多極片并聯(lián)起來，更容易在短時間內完成大電流的放電，有利于電池的倍率性能。而卷繞式工藝則正好相反，單一極耳導致倍率性能略差。

5、電池容量密度不同

疊片式電池容量密度更高，這是因為其內部空間利用的較為充分。反觀卷繞式電池，電芯兩邊為圓形且卷繞最后兩層隔膜占據(jù)了一定厚度，故容量密度較低。

二、電池的安全性比較

兩者的安全性也有區(qū)別，主要還是從其內阻、應力、溫度分布等方面來進行分析，溫度不均勻、內阻高的卷繞式電池安全性更低。

三、加工工藝

1、極片制作復雜程度不同

卷繞式工藝更簡單已操作，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化。疊片工藝雖然非常繁瑣，但隨著生產(chǎn)設備和技術工藝的不斷改進，也被很多企業(yè)采用，目前市場上電池企業(yè)電芯生產(chǎn)主要采用的是卷繞工藝和疊片工藝。

2、電芯制作復雜程度不同

卷繞式電芯操作比較簡便，無論是半自動或全自動都可以快速完成。疊片式工藝復雜程度較高，人工操作費時費力，但隨著自動化技術的不斷發(fā)展，疊片式電芯也已經(jīng)實現(xiàn)完全自動化生產(chǎn)。

除此以外，在電芯的質量控制方面，卷繞式更容易控制，而疊片式雖然工藝步驟繁瑣，現(xiàn)在也能達到很好的一致性。

總之，鋰電池電芯定制還是需要根據(jù)自身的條件和電池要求來選擇合適的工藝，工藝變化之后極片分切和后面的焊接、組裝都需要進行相關的變動。