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(lǐng)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(yīng)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(jìn)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(fù)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(fù)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(zhuǎn)動將正極極片、負(fù)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(shè)計容量來進(jìn)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(diǎn)，下面我們從電池電化學(xué)性能、安全性能 、加工工藝三個角度來進(jìn)行比較。

一、電池電化學(xué)性能對比

1、電池內(nèi)阻不同

疊片式工藝生產(chǎn)的電芯具有較低內(nèi)阻，而卷繞式內(nèi)阻較高。因?yàn)榫砝@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(nèi)阻。內(nèi)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(jìn)行，電池內(nèi)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(nèi)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(dǎo)致溫度梯度分布現(xiàn)象比較嚴(yán)重，出現(xiàn)內(nèi)部高溫、外部低溫的現(xiàn)象。溫度分布不均勻?qū)е码姵卦诔浞烹娺^程中，高溫位置活物質(zhì)率先失活，不能進(jìn)行脫嵌鋰離子的功能，進(jìn)而影響到其它位置的快速衰減，影響電池的性能。

3、電芯內(nèi)部所受應(yīng)力不同

兩種制作方式導(dǎo)致電芯具有不同的力學(xué)特征。疊片式制電芯極片隔膜之間受力面積一致，無明顯應(yīng)力集中點(diǎn)，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(yīng)力集中所在，根據(jù)筆者以往的電池拆解分析經(jīng)驗(yàn)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(yīng)力集中點(diǎn)是電池失活的首要位置，這也導(dǎo)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(dāng)于多極片并聯(lián)起來，更容易在短時間內(nèi)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(dǎo)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?yàn)槠鋬?nèi)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(nèi)阻、應(yīng)力、溫度分布等方面來進(jìn)行分析，溫度不均勻、內(nèi)阻高的卷繞式電池安全性更低。

三、加工工藝

1、極片制作復(fù)雜程度不同

卷繞式工藝更簡單已操作，容易實(shí)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(shè)備和技術(shù)工藝的不斷改進(jìn)，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(fù)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(fù)雜程度較高，人工操作費(fèi)時費(fèi)力，但隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，疊片式電芯也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)完全自動化生產(chǎn)。

除此以外，在電芯的質(zhì)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(dá)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(jìn)行相關(guān)的變動。