電芯采用疊片工藝的鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
鋰電池的生產(chǎn)制造過(guò)程中有很多個(gè)工藝環(huán)節都對產(chǎn)出的電芯性能有影響,其中在疊片工藝環(huán)節中,對產(chǎn)出的鋰電池成品性能質(zhì)量影響較大,下面就對該環(huán)節對電池的影響做簡(jiǎn)單的介紹吧。
疊片指的是將模切工序中制作的單體極片疊成電芯。通常來(lái)說(shuō),卷繞用于方形和圓柱電池,疊片用于方形和軟包電池。根據 GGII 測算數據,在鋰電設備中,中段設備價(jià)值量占比約為 35%,其中,疊片機是中段設備的核心,價(jià)值量占比約 70%。
鋰電池生產(chǎn)制造采用疊片工藝可以顯著(zhù)提升電池能量密度和安全性:
1)更高的體積能量密度上限:在相同體積的電芯設計情況下,疊片電芯的能量密度高出約 5%左右
2)更穩定的內部結構和更高的安全性:不存在拐角內應力不均勻問(wèn)題,每層膨脹力接近,因此可以保持界面平整,內部結構更穩定,同時(shí)拐角處受力均勻,斷裂風(fēng)險降低
3)更長(cháng)的循環(huán)壽命:極耳數量是卷繞電池的 2 倍,內阻相應降低 10%以上,循環(huán)壽命比卷繞高 10%左右
4)更適合做高倍率、大尺寸和異型電池。但疊片也存在生產(chǎn)效率較低、良率較低、設備投資大、工藝難度大等劣勢,是此前制約大批量生產(chǎn)的主要因素。
鋰電池采用疊片工藝的優(yōu)劣勢分析:
受限于效率和工藝問(wèn)題,疊片工藝存在生產(chǎn)效率低、設備投資大、工藝難度大等缺點(diǎn)。
鋰電池采用疊片工藝與卷繞工藝的對比分析:
1、疊片空間利用率較高,有利于提升電池能量密度。卷繞電池在卷繞拐角部有弧度,在空間利用率上要低于疊片電池,而疊片結構可以充分利用電池的邊角空間,根據《中國車(chē)規級動(dòng)力高速疊片電池發(fā)展白皮書(shū)》數據,從卷繞到疊片,VDA 容量提升約 2.5%,在相同體積的電芯設計情況下,疊片電芯的能量密度高出約 5%左右。
2、疊片電池不存在拐角內應力不均勻問(wèn)題,內部結構更加穩定。在電池循環(huán)過(guò)程中,伴隨鋰離子的嵌入,正負極片均有膨脹,卷繞電池由于拐角處內外層內應力不一致,容易產(chǎn)生波浪狀變形,導致電池界面變差,電流分布不均勻,內部結構不穩定。而疊片電池不存在拐角內應力不均勻問(wèn)題,每層膨脹力接近,因此可以保持界面平整,內部結構更穩定。
3、疊片電池安全性更高。在電池循環(huán)過(guò)程中,卷繞電池拐角處內應力無(wú)法充分釋放,可能導致拐角處斷裂,進(jìn)而產(chǎn)生脫粉、毛刺等問(wèn)題,甚至引發(fā)電池內短路,帶來(lái)熱失控風(fēng)險。而疊片電池拐角處受力均勻,大大降低電池安全風(fēng)險問(wèn)題。