卷绕工艺与叠片工艺的多角度对比(软包)

1、根据自己的工作和网络上朋友们的讨论总结出来的。由于本人水平有限,难免有错误和不全面之处,希望得到大家指点。 感谢回帖的朋友,更为感谢对此问题进行指点的朋友。项目 卷绕工艺 叠片工艺 分析内阻 内阻较高。因为通常情况下正负极都只有单一极耳。内阻较低。相当于多个小极片并联,降低了内阻。单 纯 的内阻 略 高对 客户 的 影响基 本 可以忽略 , 国外安 全 性 较 好 的 聚锂电池(聚合物电解液 也 并 没 有因为 其略 高的内阻 而显现 出对 比 于 国 内 软包电池 的 劣势 。 但 内阻 会 一 定程度 上 影响 电芯倍率性能 和 放电 平 台 。高 倍率 放电 高 倍率放电容量 较少 。单

2、一极耳难 以 大电流充 分 完成放电 。高 倍率放电容量 较多。多极片并联更 容易在短时间完成 大 电流放电 。对于常 规锂离子电池(手机用、笔记 本 电脑用 等 , 无需 高 倍率放电;而 对于 动力电池、备 用电源等 , 则需要 高 倍率放电 。因 而二者各 有 各 自的 适用范围 。放电 平 台 放电 平 台略 低。由于内阻高极 化 大,一 部分 电压被消耗 于 电池内 部 极 化 ,因 而放电平 台略 低。放电 平 台 高。内阻较低极 化 较小,因 而放电 平 台会 高于卷绕 电池而 更 接近材料 的自身放电 平 台 。对于 很 多 放电 截止 电压 较高的 用电 设 备 来 说 ,

3、放电 平 台 较高的叠片 电池无 疑是优先选择 。容量 密 度 容量 密 度略 低。由于极耳 厚 度、电芯 两边为 圆形 、 收尾 的 两层隔膜 要 白白占 据 厚 度等 原 因 导致 内 部 空 间没 有 被完 全 利 用 , 体容量 密 度 较高。 电池内 部 空 间 利 用充 分,因 而 与 卷绕工艺相比 , 体积 比容量 更高。容量 的 差异 在 较 厚 (卷绕 侧边空 间 利 用 不 充 分 将 会被放 大 和较 薄 (卷绕极耳 厚 度 白白占 据 厚 度 空 间 将 会被放 大 这两类 电池 上 才 有 体 现 , 而 对于一 般 常 规 尺寸 电池而 言 , 差异存 在 , 但

4、不 会 特别明 显 。积 比容量 因此 略 低。能量 密 度 能量 密 度略 低。由于体积 比容量 较低 以 及放电 平 台 较低 这两 个原 因, 致使 能量 密 度也 不 及 叠片工艺 电池 。能量 密 度 高。 放电 平台 和 体积 比容量 都高于卷绕工艺 电池 , 所以能量 密 度也 相 应 较高。具体 情况 请参照 放 大平 台 和 容量 密 度 两 点,总 的来 说 叠片 占优 。适用 厚 度 适用范围 较 窄 。对于超薄 电池 ,极耳 厚 度占 据 空 间比 例过 大 会进 而影响电池容量 。对于 超厚 电池 ,不 仅卷绕 起 来极片 太长 难以 控制 , 且 电池 两侧空 间无

5、 法 得到 充 分 利用 , 也会 降低 电池容量 。适用范围 较 宽 。不论是做 成 超薄 电池 还是超厚 电池 ,叠片工艺都 可以 胜任 。卷绕 电池在 超薄超厚 电池 方 面上 毫 无 优 势 , 但 同 时也要 注意超薄 电池 暂 时而 言应 用 并不多, 超厚 电池可以 通 过两 个较 薄 电池 叠 放 并联来 实 现(不 过 要以 降低一 定容量 为 代价 。厚 度 控 制 厚 度 难 以 控制 。由于电芯 内 部 结 构 不 均一,极耳处 、 隔膜收尾 处 、电芯 的 两边 都是 容易 超厚 的 位置 。厚 度 便 于 控制 。 电芯内 部 结 构 一 致 , 电池各 个 部 位

6、厚 度也 相 应的一 致 ,因此 容易 控制 其 厚 度 。由于卷绕 电池 厚 度 难 以 控制 , 故设计 的 时 候 不 得不 在 厚 度 方 面多 留 出一 些余 量 , 从 而 降低了 电池 的 设计 容量 。厚 度 变 形 容易 变形 。由于内 部结 构 不 均 一, 充放电不 容易 变形 。内 部 结构统 一, 反 应 速 率 相这 也 是 卷绕 电池 不 合适 做 到 很 大的 厚 度 的一个 原 因。时电芯 内 部 反 应 程 度、 速 率 不 均 。 故 对 于较 厚 的卷绕 电池而 言 ,大 倍率充放电 后 或 者 循环 多 次后 ,有 变形 的 可能 。 对一 致 , 即

7、 使厚 电芯 也 不 容易 变形 。电池 形 状 形 状 单一 ; 只 能 做 成长方体 电池 。尺寸 灵活 。 可以 根据电池 尺寸 来 设计 每 个极片 尺寸 , 从 而电池可以 做 成 任意形 状 。灵活 的 尺寸是 叠片工艺的一个 明 显 优 势 , 但 就 现在 市场 而 言 , 似乎 对 异 型 电池 的 需 求 量 还 不 是很 大。适合 领 域 常 规电池 。高 倍率电池、 异形 电池、动力电池 。由于叠片工艺 倍率性能 更 佳 、外 观 形 状 的 选择 更为多 样 , 故 适用 的 范围也要 广 于卷绕 电池 。涂布 涂布 要 求 高。对 每 个极片 而 言 , 各 个 部

8、 位的 涂布 膜密 度 不 能 有明 显 差别 , 需 严格 控制膜密 度 。涂布 要 求 低。由于 将正负极分 成 了 诸 多小片, 可以 通 过 叠片 前将 小片分 档 来 排除涂布 膜密 度 不 良造 成 的影响 。由于 现在 工艺的 改 进, 将 卷绕 电池 很长 的极片 膜密 度 控制 在 一个误 差 不大的 范围 已经 不难 了, 而 将 叠片 电池 的 每 个小片都 称重 分 档又非 常 繁琐 , 所 以 该 点对 二者 的 影响其 实 并不大。分 切 分 切 方便 , 合 格 率高。 每 个 电芯 只 需要进行正负极 各 一 次 分切 ,难 度 小 且 产生 不良品概 率 低。

9、分 切繁琐 , 合 格 率低。 每 个 电池 有 几十个小片, 每 个小片有四 个 切 面, 切 片工艺又 是 易 产生 不 良 的 冲切 ,因此对单个 电池虽然 可以 通 过 分 切后 的 筛 选 来对叠片 电池 的小 极片进行 严格把关 , 但 是 动 辄几十万 个的小极 片, 谁 会 有 时间 去逐 个 检查呢?而 言 , 产生 极片 断 面 、 毛刺 的 概 率 大大 增加 。极片 弹 性 极片 需要 有一 定 弹性 。 以 防 止 弯折 处 断裂 、 掉 料 。极片 可以没 有 弹 性 。只 要 极片 配 料 涂布 没 有 明 显 出问题的 话 ,一 般 极片都 是 可以 买足 这

10、一 条件 的。点 焊 点 焊 容易 。 每 个 电池只 需要 点 焊 两 处, 容易 控制 。容易 虚焊 。 所 有极片都 要 点 焊 到一个 焊点,难 以 操 作 且 容易虚焊 。小 批 量 生产虚焊 不难 控制 , 但 是 大 批 量 生产 的 话 , 虚焊 则 难 以 监 控 和有 效 解 决 。卷绕 操 作 方便 。不论 是 人工卷绕 还是 半 自 动 全自 动 卷绕,都 可以 较快速 且 高 质 量 的 完成 。操 作 复杂 。人工叠片费 时 费 力; 半 自 动 或者 全自 动 设 备 由于 机械 制 造 难 度 大 门槛 高又 一 时 难 以 普 及 。人工卷绕的难 度要 明 显

11、 低于人工叠片。 虽然 随 着 机 械 制 造 能力 的 加 强 , 未 来 定会 出 现 高 品质 的全自 动 叠片 机 , 但 是 依旧 难 以在电池 的 制 作 效 率 上 与 卷绕相 提 并论。生产 控 制 生产 控制 相对 简 单。一个 电池 两 个极片,便 于 控制 。生产 控制 较 繁琐 。 每个 电池 有 几十 个极片, 检 测 、 转运 、 统计 等 都 是 难点。对于 稍 具 规 模 的 厂 子而 言 , 每 天 几万 的 产 量 就 意 味着 每 天百 万 个叠片极片 ! 产 量 几十万 的 话 甚至 可能近 千 万 的小极片 ! 生产 过 程 中 的 周 转 、 监 控

12、 的难 度可 想 而 知 。操 作工 要 求 对 操 作工 要 求 低。 想熟练 完成 卷绕难, 但是 想 合 格 完成 卷绕并不难。 知道 流程 并 控对 操 作工 要 求 高。叠片 操 作 困 难, 且 负极片对正极片的 过长 、过宽设计 一 般 不 会 太记 得 毕业 设计 跟师兄 做 叠片 动力电池 , 10Ah 的,叠片 第 一个 用 了 两 个小 时 , 后 来 快 些 , 半 个多小 时 就 叠 完 一个了。制 好 极片对 位 后即 可 入门 。 大, 所 以需要 操 作人 员 有一 定 的 操 作 基 础 。入 行 门 槛 入 行 门槛 低。人工卷绕 容易 操 作, 资金 不足 时完 全 可以 考虑 人工 操 作, 省 去 了 购 买大 型 自 动 设 备 的 资金 ,降低了 入门门槛 。入 行 门槛 高。自 动化设 备 尚 不 成 熟 ,人工操 作叠片工艺 繁琐造成 人工 成 本上 升 ,因而 提 高了叠片工艺 电池 的 入 行 门槛 。锂电现在 还是 上 升阶段 , 新入 行的 企业依旧 不 少 , 故将 此 列 为 比 较的一项。总结 :一 句 话 “ 卷绕的 优 势在 于 制 成容易 ,叠片的 优 势在 于 电池各 方 面 质 量好 ” 。不 过 问题 是 ,当叠片 电池 遇