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卷绕电池与堆叠电池的优缺点及技术分析之二

 

4)堆叠电池的优点:相比卷绕电池与叠层电池,叠层工艺的优势主要在于大电芯的优势。
●更高的容量密度。相比卷绕电池与堆叠电池,电极板膨胀,堆叠的充放电功率更好。
●能量密度高。相比卷绕电池与叠层电池,叠层的利用率更高,负载极板面积更大,能量密度更高。
●尺寸灵活。可以像18650电池一样根据锂电池的尺寸加厚,也可以作为异性电池使用。
*堆叠电池的缺点:对比卷绕电池和叠片电池,叠片工艺的缺点主要在于内部短路的风险较高。
●易于焊接:相比卷绕与堆叠电池,与卷绕工艺仅需要两个修边不同,卷绕工艺易于控制毛刺和对准。堆垛结构需要四个修边,控制困难,合格率低。
●设备成本高
*需要高精度的半自动或全自动设备来控制修边,因此设备成本和产出成本较高,目前我国贴合机的效率大多在0.8s/chip的速度,与其他国家贴合机0.17s/chip的效率有很大差距。
*相比卷绕与堆叠电池,即使使用高精度机器进行层压和卷绕,高速卷绕也比高速堆叠更容易以低成本实现。

3、概括
1)通过卷绕电池与叠层电池的比较,叠层工艺技术要求更高,初始成本投入也更多。相比卷绕电池和叠层电池,叠层电芯常用于软包电芯和比亚迪刀片电池结构。
2)软核采用铝塑膜包裹,尺寸灵活,能量密度高,但机械强度较差,密封工艺困难,难以使PACK能量密度高。
3)比亚迪的CTP采用无模组方案,其中电芯充当模组,去掉模组的保护壳,刀片电池本身充当电池的大梁。单位体积装载更多电芯,极大提高空间利用率和系统能量密度。
4)卷绕电池VS堆叠电池——未来将互补和竞争
(1)对于动力电池来说,电芯大容量、低成本是大势所趋。对比卷绕与叠放电池时,叠放工艺可以更好地发挥大电芯的优势,在安全性、能量密度、工艺控制等方面均优于卷绕。
(2)未来储能电池将以方形堆叠电池为主。相比卷绕式电池与堆叠式电池,堆叠式电池具有发展潜力,以刀片电池为代表的储能堆叠式电池近两年的发展势头已初显端倪。
(3)数据显示,2022H1方形堆叠电池在储能市场出货量已超过3kWh,整体渗透率约7%,广泛应用于家庭储能系统、工商业储能及储能项目源网络侧。
5)理论上,与卷绕电池相比,堆叠电池具有体积能量密度上限更高、内部结构更稳定、循环寿命更长的优点。与大容量电池的生产工艺具有较高的匹配度。但其存在设备投资成本高、产量低、效率不够、工艺难度大等缺点。电芯大容量、低成本是大势所趋,压实密度和能量密度难以平衡。如果追求续航需要更高的能量密度,即需要增加涂层厚度和压实密度,这样才能在相同体积下获得更多的电量。
6)压延是锂电池极片最常用的压实工艺。将两面涂有颗粒状涂料的极板送入两辊之间的间隙,在辊的线性载荷作用下将涂料压实。工业生产中,锂电池极片一般采用滚压机连续滚压而成。压延的目的是增加正极材料的压实密度,增加电池的放电容量,降低内阻,减少极化损耗,延长电池的循环寿命,提高锂离子电池的利用率。
7)如果要快速充放电,提高电池电量,压实不宜过猛,压实密度要低,为锂离子提供更快的移动通道。为了追求高安全性,电芯的隔离膜越厚越好,防止电芯内部短路,提高安全性。但隔离膜越厚,能量密度和功率就越低。

   随着叠片工艺的成熟和机器设备效率的提高,叠片电池技术效率低、成本高的问题或将得到解决。卷绕电池与叠层电池的结果是它们将形成互补竞争的竞争格局。

 

 

发布时间:2024/2/3 9:15:54 查看:157次

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