近幾年,隨著新能源市場的火熱,動力電池裝機量逐年提升,其設計理念及加工工藝也在不斷改進,其中,中段設備關于電芯的卷繞工藝、疊片工藝的討論從未停止過,既然如此,那疊片電池工藝和卷繞電池工藝哪個好呢?
卷繞工藝、疊片工藝各自都有哪些優缺點?
從電池放電平臺方面看,卷繞鋰電池由于內阻高極化大,一部分電壓被消耗于電池內部極化,因而放電平臺略低。疊片鋰電池內阻較低極化較小,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。
從電池容量方面看,卷繞鋰電池由于極耳厚度、電芯兩邊為圓形、收尾的兩層隔膜要白白占據厚度(C角)等原因導致內部空間沒有被完全利用,體積比容量因此略低。疊片鋰電池內部空間利用充分,因而與卷繞工藝相比,體積比容量更高。
從電池能量密度方面看,卷繞鋰電池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。疊片鋰電池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較高。
從安全性方面看,卷繞工藝由于折彎處容易掉分,存在會產生毛刺,極片膨脹、隔膜拉伸等潛在問題。疊片工藝受力均勻,不存在兩端彎折問題,所以安全性相對較高。
從循環壽命看,卷繞鋰電池后期易發生變形,穩定性一般。疊片鋰電池由于內阻小、產熱小,循環壽命更長……
在以前,疊片工藝存在生產效率不及卷繞工藝、分切繁瑣、設備投資大、自動化設備不成熟等因素,市場曾由生產效率較高、分切方便、投資成本低、自動化較高的卷繞工藝占據主流。
如今,隨著疊片工藝的技術不斷進步,疊片工藝正在擴大市場份額,并且疊片工藝才是未來的主流方向!
疊片電池工藝和卷繞電池工藝對比
1、工藝原理對比
疊片電池工藝:疊片電池是通過將正負電極材料層層疊放,再進行涂布、烘干、壓實、切割等工序制造而成。整個制造過程相對簡單,成本較低。
卷繞電池工藝:卷繞電池是通過將正負電極材料分別卷繞在導電膜上,并經過涂布、烘干、壓實、切割等工序制造而成。相比于疊片工藝,卷繞工藝更加復雜,成本較高。
2、電池性能對比
疊片電池工藝:由于疊片電池的電極具有較大的面積,因此具有較高的功率密度和充放電速度,適用于對功率要求較高的應用場景。但是疊片電池因為電極之間存在間隙,導致電阻較大,內阻較高,電池效率相對較低。
卷繞電池工藝:卷繞電池的電極之間沒有間隙,電阻較小,因此具有較低的內阻和較高的能量密度,適用于對能量密度要求較高的應用場景。但是卷繞電池由于電極卷繞的原因,電極之間存在一定程度的電壓損失,因此電池的功率密度相對較低。
3、安全性和穩定性對比
疊片電池工藝:疊片電池由于電極之間存在間隙,因此在受到外界沖擊或振動時,電極之間可能會發生短路或內部斷裂的情況。同時,疊片電池由于制造工藝相對簡單,對電極材料的一致性要求較低,容易出現電極材料分布不均勻等問題。
卷繞電池工藝:卷繞電池由于電極之間沒有間隙,因此相對穩定,不容易發生短路或內部斷裂的情況。同時,卷繞電池由于制造工藝相對復雜,對電極材料的一致性要求較高,制造過程中容易出現工藝控制難度較大的問題。
疊片電池工藝哪家強?
由于具備更高的能量密度、更穩定的內部結構、更高的安全性、更好的倍率性能、更長的循環壽命等優勢,眾多鋰電設備企業在疊片電池工藝技術方面上齊齊發力,使疊片技術應用逐步成熟,疊片電池工藝市場呈現欣欣向榮的格局。
未來方形電池中疊片工藝有望得到大規模使用,預測到2027年采用疊片設備的電池產能達到845GWh,對應疊片機設備空間約253億元,折合未來5年CAGR達到35%。
目前我國各大鋰電設備廠商正加大力度布局疊片機領域,市面上應用的疊片機主要分為Z字型疊片機、切疊一體機、卷疊一體機、熱復合一體機等四類。
生產Z字型疊片機、切疊一體機的痛點是:會出現隔膜褶皺,損害電池的性能;引起隔膜的不可逆形變;會花費額外輔助時間;無法及時對極片進行不良檢測,只能在完成疊片后進行整體性的性能判斷等。
生產卷疊一體機涉及日韓專利,并且由于卷疊面臨卷繞電機的問題,不適合大電芯電池的生產。
生產熱復合一體機能夠在一定程度上解決Z字型疊片機的問題,熱復合疊片一體機比Z字型疊片多熱復合和輥壓等工序,技術難度更高。
以上就是疊片電池工藝和卷繞電池工藝哪個好的介紹,疊片電池工藝和卷繞電池工藝各有優劣。疊片電池工藝適用于對功率要求較高的應用場景,成本較低;而卷繞電池工藝適用于對能量密度要求較高的應用場景,穩定性較好。在選擇時需要根據具體的應用場景和需求進行綜合考量。