锂离子电池：卷绕电池与叠片电池对比

卷绕电池与叠片电池对比黄俊雷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第一页项目卷绕工艺叠片工艺分析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，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，体积比容量因此略低。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，但不会特别明显。第二页项目卷绕工艺叠片工艺分析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）。第三页项目卷绕工艺叠片工艺分析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。不容易变形。内部结构统一，反应速率相。对一致，即使厚电芯也不容易变形。这也是卷绕电池不合适做到很大的厚度的一个原因。第四页常规电池。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。项目卷绕工艺叠片工艺分析电池形状形状单一；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。适合领域第五页涂布涂布要求高。对每个极片而言，各个部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。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。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。项目卷绕工艺叠片工艺分析分切分切方便，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。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，因此对单个电池而言，产生极片断面、毛刺的概率大大增加。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？极片弹性第六页点焊点焊容易。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。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一条件的。项目卷绕工艺叠片工艺分析卷绕操作方便。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、监控的难度可想而知。第七页项目卷绕工艺叠片工艺分析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。知道流程并控制好极片对位后即可入门。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大，所以需要操作人员有一定的操作基础。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。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。第七页第八页•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，当叠片电池遇到如此多的实际生产中的麻烦时，电池的最终质量就难以得到保证。对于用户而言，我们当然希望买到高质量的叠片电池，但对于厂家而言，简单易行的卷绕工艺无疑更有吸引力。究竟哪个好呢？一千个人眼里有一千个哈姆雷特，我相信同时也会有一千个关于这个问题的答案。