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面对层层“叠置”,你是否还在绕弯?

长春网 2019-09-24 10:15 来源:未知 可分享
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    说到“叠”,有人会联想到备受欢迎的表演活动“叠罗汉”,有人会联想到热播军旅综艺《真正男子汉》中的“叠豆腐块”, 还有人会联想到香酥可口的“葱油千层饼”。

 

    不过,今天我们提到的“叠”,是一种电芯组装工艺。在电动车越来越普及的今天,能量密度的提高意味着续航里程的增长,在同等化学体系下的动力电池,如果想进一步提升能量密度与安全性,方法很简单——“叠”它就完事了。

 

逐层叠置形成电池

    所谓“叠”,即将正极极片、隔膜、负极极片裁剪成规定尺寸后堆叠,类似吃货们常常惦记的三明治,正极极片与负极极片分别是上下方形的面包片儿,隔膜便是夹在其中的食材,若干个这样的小“三明治”堆叠到一起,再放进与其尺寸十分贴合的方形“外卖包”里,这样就做好了一个叠片电池。

 

    可千万别小看这简单一“叠”,相比于多年没有更新、从手机笔记本电池延续放大而来的卷绕工艺,它拥有众多优势:可以充分利用方方正正的壳体空间,这种“你多大鞋我多大脚”的工艺特质使得方形电池壳体的空间占用率极高。

    而压扁的“大大泡泡卷”式的卷绕工艺无论缠绕多么紧致,在方形包装壳里依然存在空间浪费。这也就导致相同外壳体积下,叠片式工艺能装下更多的活性物质,自然能量密度更大。

 

 

卷绕电芯横截面(CT扫描图)

    除了能量密度更大,叠片式工艺中每个小“三明治”叠放平整,受力均匀,做到“雨露均沾”,自然能够长久“融洽相处”;而卷绕式工艺中两侧弯卷处却“草木萧疏”,应力集中,长时间充放电后容易出现极片断裂,所以从安全性上来讲,叠片式工艺也更胜一筹。

 

    卷绕式工艺壳体四角空间利用率低,两侧弯卷处应力集中容易断裂

    此外,得益于平铺叠放的组装工艺,叠片式电池在充放电过程中产生的热量分布也更加均匀。通俗一点来讲,同一块烙饼放入微波炉中加热,平摊放置肯定比卷裹放置受热更均匀。而“卷裹的烙饼”由于受热不均匀,会导致局部过热,引起电池快速衰减,所以相比于卷绕式工艺,采用叠片工艺的电池寿命会更长。

 

方形卷绕               方形层叠

    既然叠片式工艺具有诸多优势,那为什么现阶段采用卷绕工艺的电池依旧是市场主流?原因就在于叠片式工艺生产效率低,严重制约了叠片工艺在电池行业中的应用。其次,各芯厂电池产线投入巨大,换代升级意味着巨大的投资损失,而各大主流电池厂多由3C电池转化而来,这也是为什么松下、三星SDI、CATL等行业头部企业,都在2022年之后才计划导入叠片工艺的原因所在。

    放眼望去,全球范围内目前只有长城控股旗下的蜂巢能源,经过多年研发,开发出了高速叠片设备,克服了叠片工艺组装效率低的顽疾,其位于江苏金坛的工厂二期产线可实现单机位0.45秒/片的叠片速度,正在研发的三期产线,单机叠片效率可达0.25秒/片,与卷绕的效率一致。

 

    只有实现更快的叠片速度,才能更好地将叠片技术应用于动力电池上,可以说,由蜂巢能源开创的动力电池“叠时代”即将扑面而来。估计很多人会关心——“叠时代”电池到底长啥样?别着急,7月9日,河北保定,蜂巢能源“叠时代”产品发布会将为你揭晓答案。

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编辑:杨琦