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疊片電池好還是卷繞電池好?

發布時間:2022-06-07 14:21:23 人氣:174

電池通常由五個部分組成:陽極片、陰極片、電解質、隔離膜和外殼。最常見的電池工藝包括卷繞工藝機構和疊片工藝結構。讓我們通過兩種不同的工藝結構來了解鋰電池的特點。

鋰電池X-ray 

一、卷繞結構。

電池卷繞工藝是將電池的陰極片、隔膜、陽極片、隔膜四層一起卷起。卷繞電池的缺陷主要存在于兩側的毛刺、對齊和繞組張力方面。卷繞電池通常有硬殼圓柱形卷繞和方形卷繞。如18650、21700、4680,主要代表為特斯拉的圓柱電池。而卷繞的方形電池則是大多數汽車公司通用的電池。

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由于其自身的特點,卷繞結構目前只能制成圓柱體或長方體電池,而不能制成異形電池。圓柱體卷繞電池和方形卷繞電池則各有優點。圓柱形卷繞電池由于長期存在于消費市場,其工藝最為成熟,批量成本較低,一致性也比較好,缺點則是單個電池小,組裝后必須有間隔來散熱,所以通常單位體積模塊重量比較大;而由于形狀和尺寸固定,方形卷繞電池就容易設計模塊和箱體,并且由于方形電池比較大,形狀可以方便散熱,所以模塊的能量密度也比圓柱形模塊高。但缺點是批量生產設備由幾家大供應商提供,設備供不應求,導致行業內方形繞組電池尺寸固定,后期難以定制。如果你想定制,你必須重新打開模具,成本就會上升。

但總的來說,卷繞結構的優點是加工成本低,無論是人工、半自動、全自動卷繞,都容易達到高效、高質量。

二、疊片結構。

電池疊片工藝是將電池隔離膜、陽極片、陰極片層疊而成。堆疊結構電池的優點:低于卷繞結構電池的內阻。由于極片膨脹,疊片的充放電功率更好。疊片利用率高,極片面積大,能量密度高。但缺點是折疊結構內部短路風險大,加工時只需兩個切邊,不像卷繞工藝,容易控制毛刺和對齊。折疊結構需要四個切邊,不易控制,合格率相對較低。此外,需要高精度的半自動或全自動設備來控制切邊,因此設備成本和輸出成本較高。而且即使機器來折疊和卷繞,高速卷繞也比高速折疊更容易以低成本實現。方形折疊結構的電池是軟包裝電池,外包裝采用鋁塑料薄膜,尺寸變化靈活,電池能量密度高,但機械強度差,密封工藝困難,組結構復雜(PACK能量密度難以提高)。與液態電解質電池電池相比,該工藝更適合未來的固態電池。

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事實上,電池工藝沒有一定說哪個好哪個壞,總體來說工藝難度、成本、功率密度、能量密度、壽命、安全性之間的均衡性比較重要,實際選擇時,可以具體根據各自的應用場景,放大某一項特性來進行選擇。

例如,電池制造過程中的涂布和輥壓。如果你追求續航,則必須增加涂層厚度和壓實密度;如果要快速充放電,提高電池功率,就不能壓得太大,壓實密度要低,這樣才能為鋰離子提供更快的移動通道。

再比如有些混合動力車型要求電池功率大,綜合里程大,不要求純電池容量大,這就要考慮其他特征,而不僅僅是能量密度。

再者,如果汽車公司想追求安全,那么電池隔離膜越厚越好,可以防止電池內部短路,提高安全性。但隔離膜越厚,就意味著能量密度下降,功率下降。選擇薄隔離膜來提高能量密度和功率,或者選擇更厚的隔離膜保證安全,這取決于汽車公司自己的選擇。

同樣,對于電池的其他工藝,每個成熟的工藝都有自己的優缺點,因此需要大量的資金不斷投入研究和改進,不斷找到變化的完美平衡。


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