鋰電池研發(fā)制造廠家關(guān)于疊片和卷繞技術(shù)分析

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。

目前，我國鋰電池生產(chǎn)廠家主要集中在廣東省沿海區(qū)域。其中，格瑞普電池也是其中的佼佼者，今天我們來分享一下關(guān)于卷繞和疊片兩種工藝及其特點(diǎn)。

關(guān)于疊片與卷繞

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；

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；

卷繞工藝

1、內(nèi)阻較高

通常情況下正負(fù)極都只有單一極耳。

2、高倍率放電容量少

單一極耳難以大電流充分完成放電。

3、放電平臺低

由于內(nèi)阻高極化大，一部分電壓被消耗于電池內(nèi)部極化，因而放電平臺略低。

4、容量密度低

由于極耳厚度、電芯兩邊為圓形、收尾的兩層隔膜要白白占據(jù)厚度等原因?qū)е聝?nèi)部空間沒有被完全利用，體積比容量因此略低。

5、能量密度低

由于體積比容量較低以及放電平臺較低這兩個原因，致使能量密度也不及疊片工藝電池。

6、適用范圍較窄

對于超薄電池，極耳厚度占據(jù)空間比例過大進(jìn)而影響電池容量。

7、適用厚度窄，厚度難以控制

對于超薄電池，極耳厚度占據(jù)空間比例過大會進(jìn)而影響電池容量。對于超厚電池，不僅卷繞起來極片太長難以控制，且電池兩側(cè)空間無法得到充分利用，也會降低電池容量。而且厚度難以控制，由于電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，極耳處、隔膜收尾處、電芯的兩邊都是容易超厚的位置。

8、電池形狀單一，容易變形、只能做成常規(guī)電池

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。

疊片工藝

1、內(nèi)阻較低

相當(dāng)于多個小極片并聯(lián)，降低了內(nèi)阻。

2、高倍率放電容量多

多極片并聯(lián)更容易在短時間完成大電流放電。

3、放電平臺高

內(nèi)阻較低極化較小，因而放電平臺會高于卷繞電池而更接近材料的自身放電平臺。

4、容量密度高

電池內(nèi)部空間利用充分，因而與卷繞工藝相比，體積比容量更高。

5、能量密度高

放電平臺和體積比容量都高于卷繞工藝電池，所以能量密度也相應(yīng)較高。

6、適用范圍較寬

不論是做成超薄電池還是超厚電池，疊片工藝都可以勝任。

7、厚度便于控制、不容易變形

電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)一致，電池各個部位厚度也相應(yīng)的一致，因此容易控制其厚度。同時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，反應(yīng)速率相對一致，即使厚電芯也不容易變形。

8、尺寸靈活、適用于高倍率電池、異形電池、動力電池等

可以根據(jù)電池尺寸來設(shè)計(jì)每個極片尺寸，從而電池可以做成任意形狀。

疊片的好處

1、鋰離子工作一段時間后，正負(fù)極極片均會出現(xiàn)一定程度的膨脹，卷繞法的電池在拐角處，由于內(nèi)外膨脹程度不同，會出現(xiàn)波浪狀變形，使得電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時還可能發(fā)生斷裂，引發(fā)事故；

2、疊片的電池，每層只會上下膨脹，內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然保持平整，相比之下也更安全，在震動、擠壓、浸水、針刺等安全性測試中，電池均超過國標(biāo)要求。此外，疊片法由于各個正負(fù)極片之間互相隔絕，所以每個極片都要安裝一個極耳，然后分別焊接在一起，形成最終的正負(fù)極；

3、但卷繞法為了減少工序，只會隔幾層才安裝一個極耳，總數(shù)通常只有前者的一半，然而，極耳充當(dāng)著電池的導(dǎo)線，疊片法因?yàn)橛懈嗟臉O耳，其橫截面也就比卷繞法的大，電阻也跟著降低，那么電池在工作時產(chǎn)生的熱量也會更少，更不容易膨脹。

4、由于目前電動汽車使用的方形電池，但是方殼電池體積較大，卷繞法必然會在四個邊角形成弧度，在方殼內(nèi)產(chǎn)生空隙，而疊片法則可以充分利用空間，盡量填滿方殼，能量密度相比前者會高出百分之5左右。

動力電池電芯制作方式是疊片好還是卷繞更好呢？

對于消費(fèi)類電池而言，相比于電池容量、性能更注重效率的提升，因此客戶會有卷繞工藝的需求。但是對于動力電池而言，考慮未來電芯做大做強(qiáng)，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。同時疊片工藝可以更好控制電芯良率，最重要的是追求高能量密度，因此疊片工藝是未來最好的選擇。

格瑞普對鋰電池疊片卷繞關(guān)鍵技術(shù)的解碼，為中國鋰電池制造行業(yè)智見未來。或許，選擇沒有對或錯，卷繞和疊片，還是由市場來決定。