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疊片電池好還是卷繞電池好?
發(fā)布時(shí)間:2022-07-05 09:00:00

電池電池通常由五個(gè)部分組成:陽(yáng)極片、陰極片、電解質(zhì)、隔離膜和外殼。最常見的電池工藝包括卷繞工藝機(jī)構(gòu)和疊片工藝結(jié)構(gòu)。讓我們通過(guò)兩種不同的工藝結(jié)構(gòu)來(lái)了解鋰電池的特點(diǎn)。

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一、卷繞結(jié)構(gòu)。

電池卷繞工藝是將電池的陰極片、隔膜、陽(yáng)極片、隔膜四層一起卷起。卷繞電池的缺陷主要存在于兩側(cè)的毛刺、對(duì)齊和繞組張力方面。卷繞電池通常有硬殼圓柱形卷繞和方形卷繞。如18650、21700、4680,主要代表為特斯拉的圓柱電池。而卷繞的方形電池則是大多數(shù)汽車公司通用的電池。

卷繞工藝 

由于其自身的特點(diǎn),卷繞結(jié)構(gòu)目前只能制成圓柱體或長(zhǎng)方體電池,而不能制成異形電池。圓柱體卷繞電池和方形卷繞電池則各有優(yōu)點(diǎn)。圓柱形卷繞電池由于長(zhǎng)期存在于消費(fèi)市場(chǎng),其工藝最為成熟,批量成本較低,一致性也比較好,缺點(diǎn)則是單個(gè)電池小,組裝后必須有間隔來(lái)散熱,所以通常單位體積模塊重量比較大;而由于形狀和尺寸固定,方形卷繞電池就容易設(shè)計(jì)模塊和箱體,并且由于方形電池比較大,形狀可以方便散熱,所以模塊的能量密度也比圓柱形模塊高。但缺點(diǎn)是批量生產(chǎn)設(shè)備由幾家大供應(yīng)商提供,設(shè)備供不應(yīng)求,導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)方形繞組電池尺寸固定,后期難以定制。如果你想定制,你必須重新打開模具,成本就會(huì)上升。

但總的來(lái)說(shuō),卷繞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是加工成本低,無(wú)論是人工、半自動(dòng)、全自動(dòng)卷繞,都容易達(dá)到高效、高質(zhì)量。

二、疊片結(jié)構(gòu)。

電池疊片工藝是將電池隔離膜、陽(yáng)極片、陰極片層疊而成。堆疊結(jié)構(gòu)電池的優(yōu)點(diǎn):低于卷繞結(jié)構(gòu)電池的內(nèi)阻。由于極片膨脹,疊片的充放電功率更好。疊片利用率高,極片面積大,能量密度高。但缺點(diǎn)是折疊結(jié)構(gòu)內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)大,加工時(shí)只需兩個(gè)切邊,不像卷繞工藝,容易控制毛刺和對(duì)齊。折疊結(jié)構(gòu)需要四個(gè)切邊,不易控制,合格率相對(duì)較低。此外,需要高精度的半自動(dòng)或全自動(dòng)設(shè)備來(lái)控制切邊,因此設(shè)備成本和輸出成本較高。而且即使機(jī)器來(lái)折疊和卷繞,高速卷繞也比高速折疊更容易以低成本實(shí)現(xiàn)。方形折疊結(jié)構(gòu)的電池是軟包裝電池,外包裝采用鋁塑料薄膜,尺寸變化靈活,電池能量密度高,但機(jī)械強(qiáng)度差,密封工藝?yán)щy,組結(jié)構(gòu)復(fù)雜(PACK能量密度難以提高)。與液態(tài)電解質(zhì)電池電池相比,該工藝更適合未來(lái)的固態(tài)電池。

疊片工藝示意圖 

事實(shí)上,電池工藝沒(méi)有一定說(shuō)哪個(gè)好哪個(gè)壞,總體來(lái)說(shuō)工藝難度、成本、功率密度、能量密度、壽命、安全性之間的均衡性比較重要,實(shí)際選擇時(shí),可以具體根據(jù)各自的應(yīng)用場(chǎng)景,放大某一項(xiàng)特性來(lái)進(jìn)行選擇。

例如,電池制造過(guò)程中的涂布和輥壓。如果你追求續(xù)航,則必須增加涂層厚度和壓實(shí)密度;如果要快速充放電,提高電池功率,就不能壓得太大,壓實(shí)密度要低,這樣才能為鋰離子提供更快的移動(dòng)通道。

再比如有些混合動(dòng)力車型要求電池功率大,綜合里程大,不要求純電池容量大,這就要考慮其他特征,而不僅僅是能量密度。

再者,如果汽車公司想追求安全,那么電池隔離膜越厚越好,可以防止電池內(nèi)部短路,提高安全性。但隔離膜越厚,就意味著能量密度下降,功率下降。選擇薄隔離膜來(lái)提高能量密度和功率,或者選擇更厚的隔離膜保證安全,這取決于汽車公司自己的選擇。

同樣,對(duì)于電池的其他工藝,每個(gè)成熟的工藝都有自己的優(yōu)缺點(diǎn),因此需要大量的資金不斷投入研究和改進(jìn),不斷找到變化的完美平衡。

 


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