鋰離子電池的裝配是一個(gè)復(fù)雜且高度專業(yè)化的過程，涉及很多關(guān)鍵的步驟和嚴(yán)格的質(zhì)量把控。裝配過程通?？梢苑殖?strong>卷繞、疊片、組裝、焊接等工序。而在眾多裝配工藝中，電極卷繞和電極的疊片對(duì)應(yīng)著鋰電子電池核心部位——電芯的組成過程。

#Photonixbay.01

卷繞工藝的原理及特性

卷繞通常是首先將極耳用超聲波焊接到集流體上，正極極片采用鋁極耳，負(fù)極采用鎳極耳，然后將正負(fù)極極片和隔膜按照順序：正極、隔膜、負(fù)極、隔膜進(jìn)行排列，在通過卷繞組裝成電芯。卷繞工藝是鋰離子電池生產(chǎn)過程中廣泛運(yùn)用的技術(shù)，主要用于制作圓柱形電池和部分方形電池。

卷繞式鋰離子電池電芯結(jié)構(gòu)示意圖

鋰離子電池作為現(xiàn)代的能源心臟技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，相對(duì)應(yīng)的卷繞技術(shù)也相當(dāng)熟悉，現(xiàn)在卷繞的電芯構(gòu)成方式擁有全自動(dòng)的生產(chǎn)設(shè)備效率相當(dāng)高效。它的材料主要是鋁和鎳材料，制作成本較低以及較高的利用率，使得卷繞仍是現(xiàn)在鋰離子電池裝配過程中不可或缺的步驟。卷繞結(jié)構(gòu)定賦予了圓柱電池良好的抗壓性，安全性較高。另一方面卷繞的方式極片彎曲存在死角電池的空間利用不足，同時(shí)單個(gè)極耳的模式，內(nèi)阻較高并不利于大電流充放電。因此卷繞電芯通常適用于小型常規(guī)的方形電池和圓柱電池。

#Photonixbay.02

疊層工藝的原理及特性

疊層通常是以集流體作為引出極耳，將正負(fù)極和隔膜按照正極、隔膜、負(fù)極順序，逐層疊合在一起形成疊片電芯的過程。疊片的方式既有將隔膜切斷的直接疊片的積層式，也有不切斷隔膜的Z形疊片的折疊式。疊層與卷繞都具有全自動(dòng)化生產(chǎn)的能力，也是成熟的電芯裝配工藝。

疊片式鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖

疊層的電芯構(gòu)成方式使得每個(gè)極耳都有極耳，內(nèi)阻相對(duì)較小，所以更適合大電流的充放；同時(shí)疊片電芯的空間利用率高，對(duì)比卷繞電芯無論是大型電池還是超薄電池和異形電池的設(shè)計(jì)制作上都有天然的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)疊片的結(jié)構(gòu)受力均勻，膨脹率低電流循環(huán)順暢擁有更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。另一方面疊片工藝相對(duì)的更加繁瑣，同時(shí)存在多個(gè)極耳，容易出現(xiàn)虛焊。對(duì)比卷繞設(shè)備機(jī)器，疊片的設(shè)備機(jī)械不僅制作更加注重精度添置的成本高，且在設(shè)備制作速度上僅為卷繞機(jī)的十分之一。

疊片電池內(nèi)部解構(gòu)圖

#Photonixbay.03

卷繞和疊片技術(shù)的發(fā)展

卷繞的工藝升級(jí)在于提高空間利用率和能量上限，現(xiàn)在預(yù)彎曲技術(shù)預(yù)先將極片彎曲成特定的弧度，減少卷繞的應(yīng)力設(shè)想，以及多極耳的卷繞設(shè)計(jì)減低內(nèi)阻，都為卷繞技術(shù)的發(fā)展提供了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展空間。

疊片工藝的突破——高速疊片機(jī)的研發(fā)以及干法電極技術(shù)直接去除溶劑涂布，直接壓制極片的技術(shù)則是為了解決疊片工藝中復(fù)雜工序和設(shè)備成本的較高的問題。

CTC技術(shù)下綜合型電池結(jié)構(gòu)

參考了對(duì)于兩項(xiàng)工藝的發(fā)展方向不難發(fā)現(xiàn)，隨著鋰離子電池的發(fā)展迭代，卷繞和疊片的界限正在逐漸模糊。卷繞和疊片工藝的競(jìng)爭(zhēng)，本質(zhì)上是效率和性能的平衡。就像卷蛋糕和千層餅干各有擁躉，兩種工藝需要在持續(xù)的摩擦融合過程中在不同的應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)共存。通過優(yōu)化卷繞的結(jié)構(gòu)提升能量密度和運(yùn)用“疊片+卷繞”的混合工藝兼顧效率與性能，提升兩種工藝的精度與適配性都能為鋰離子電池的發(fā)展提供新的血液。

方形電池展示圖

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結(jié)尾

綜上所述，無論選擇哪種路徑，美能光子灣對(duì)鋰離子電池的未來展望同各位一樣，目標(biāo)始終是讓電池更安全、更高效地驅(qū)動(dòng)人類邁向清潔能源時(shí)代。美能光子灣致力于精密測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用，作為電池的受益者，同各位期待：無論技術(shù)迭代的多快，結(jié)構(gòu)方式多復(fù)雜，那塊為人類科技提供電力的“心臟”，可以跳的更持久、更有力。