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锂电池的工艺结构之二叠片工艺!

2024-08-23 12:25:21

前期简述了锂电池的卷绕工艺,本文来看下锂电池的另外一种工艺结构锂电池的叠片工艺。

一、锂电池叠片工艺的简述

简单点讲电池叠片工艺是将电池隔离膜、正极片、负极片层叠而成。例如软包形电池,靠的是叠,如z字形叠片,先把正负极原料裁切成同样大小的矩形极片,再分别叠到隔膜上,隔膜Z字形穿行其间,隔开两极,最后包上铝塑包装。

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二、锂电池叠片的优缺点

叠片工艺电池的优点

1、应用领域广泛:无论是制成薄片电池还是超厚电池,各种尺寸高度都不是问题。叠片工艺都可以胜任。

2、尺寸结构容易控制且不会变形:锂电芯内部结构一致,电池各位置厚度也相同,因此很容易控制它的厚度。值得一提的是内部结构均匀,化学反应速率比较一致。即便是尺寸较厚的锂电芯也不容易变形。

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3、叠片制造工艺灵活,可以定制各种规格尺寸:规格型号灵活,适用于聚合物电芯、异形电池、动力电池等,可根据电池规格型号设计制造各极片规格型号, 因此电池可以制作成多种形状,像弧形电池,U形或半圆形等非常规尺寸都可以采用叠片工艺来完成。

4、低内阻:相当于将几个小极片并联起来,降低了内阻

5、叠片工艺的聚合物电池放电容量大:多极片并联,更容易在短时间内进行大电流放电。因此高倍率放电的产品采用叠片工艺是完美的解决方案。像无人机电池、汽车启动电源,还有一些军工产品等。

6、容量相对密度高:电池仓内空间设计利用充分,因此与绕线工艺相比,体积比容量更高。如果电池仓空间有限,追求高密度,叠片工艺的锂电池也是首要之选。

7、能量密度高:放电服务平台和大小比容量都高于卷绕工艺电池

叠片工艺的锂电池有如此多的优点,那是不是没有缺点呢?回答是有的,下面我们看下叠片工艺电池的缺点。

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叠片工艺电池的缺点

1、容易短路:锂电池采用叠片工艺结构内部短路风险大,加工时只需两个切边,不像卷绕工艺,容易控制毛刺和对齐。早期发生起火的产品,其使用的电池很多就是采用的叠片工艺,究其原因就是产品有毛刺,导致电池内部短路,从而引发产品的质量事故。现在叠片工艺相对会成熟很多。

2、叠片合格率低:折叠结构需要四个切边,不易控制,合格率相对较低。因此叠片电池的报废率有点高。

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叠片电池工艺


3、成本高:叠片工艺需要高精度的半自动或全自动设备来控制切边,因此设备成本和输出成本较高。而且即使机器来折叠和卷绕,高速卷绕也比高速折叠更容易以低成本实现。

4、工艺复杂,效率低:叠片工艺机械强度差,密封工艺困难,组结构复杂(PACK能量密度难以提高)。与液态电解质电池电池相比,该工艺更适合未来的固态电池。

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小结:锂电池制造工艺不管是选择卷绕还是叠片工艺,没有一定说哪个好哪个差。整体来说工艺难度、成本、功率密度、能量密度、寿命、安全性之间的均衡性非常重要。实际选择的时候,可以根据终端产品的应用场景,放大其中的某一项特性来进行选择。

例如,电池制造过程中的涂布和辊压。如果产品要追求续航,则必须增加涂层厚度和压实密度;如果要快速充放电,提高电池功率,就不能压得太大,压实密度要低,这样才能为锂离子提供更快的移动通道。就像植保无人机,需要高倍率放电工作,就需要采用叠片工艺。还有穿戴类产品,像手表、智能眼镜、医疗用检测产品很多需求要用异形电池,这个时候主要考虑的就是电池产品的尺寸状况,因此也考虑用到叠片工艺。

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无人机电池




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