电池制造工艺主要分为叠片工艺和卷绕工艺两条技术路线。在三种不同形态的锂电池中,圆柱电池仅采用卷绕工艺,软包装工艺仅采用叠层工艺,方形电池既可以采用卷绕工艺,也可以采用叠层工艺;目前全球动力电池企业等全球领先电池企业的未来产品规划正在逐步转向堆叠电池。本文主要介绍卷绕电池和叠片电池的优缺点。
1、什么是卷绕电池和叠层电池?
1)卷绕结构是通过固定卷绕针的卷绕,将电池的正极片、隔膜、负极片、隔膜像口香糖一样卷在一起,挤出成圆柱形或椭圆柱形或方形。绕制的电芯可形成硬壳圆筒形绕组和方形绕组。圆柱卷绕电池代表特斯拉的圆柱电芯,18650、21700和4680电芯;方形绕组电芯是大多数汽车公司常用的另一种电芯。 2)堆叠结构是将正极极片和负极极片切割成需要的尺寸,然后将正极极片、隔膜和负极极片堆叠成小电池单体,然后将小电池单体并联堆叠形成电池模块。
2、卷绕电池与堆叠电池卷绕电池的优点
1)与卷绕电池相比,卷绕工艺的优势主要在于加工成本低、效率高、质量高。 ●点焊方便。每块锂电池只需点焊两处,易于控制。 ●生产控制简单。一节锂电池有两个极片,方便控制。圆筒绕线在市场上早已存在,技术成熟,一致性好。 ●分切方便。每块电池只需要一次分切正极和负极,难度较低,成品率高。
2)卷绕电池的缺点:与卷绕电池相比,卷绕电芯的难点在于两个修边毛刺、两侧的对齐以及卷绕张力的控制。 ●内阻高、极化大 与卷绕电池和叠层电池相比,部分电压被电池内部极化消耗,且正负极只有一个极耳,因此充放电倍率性能较差。 ●散热效果差
3)此前,圆筒绕组单电芯体积较小,散热需要间距。相比卷绕电池和叠层电池,单位体积模组重量较大且呈方形,方便散热,但尺寸固定,重新开发定制模具成本较高。电芯之间的热隔离措施不易操作,处理不当容易造成局部过热,从而导致热扩散失控;全极耳卷绕电池内阻较小,解决了高能量密度电芯发热问题,但新技术仍存在工艺困难。 ●电池厚度难以控制 ●由于电芯内部结构不均匀,极耳、隔板端部、电芯两侧的厚度很容易不均匀。
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