高倍率电池(如动力电池、快充电池等)需要在大电流充放电时保持高效、稳定和安全,因此对制造工艺有更高要求。目前,叠片工艺在高倍率电池中的应用越来越广泛,逐渐取代传统的卷绕工艺。那么,为什么高倍率电池更倾向于选择叠片工艺?
在高倍率充放电时,电池需要承受更大的电流,而电流路径的长短直接影响内阻和发热情况。
卷绕工艺:电流需要沿着极片长度方向绕行,路径较长,导致内阻较高,大电流下能量损耗和发热更明显。
叠片工艺:正负极片平行堆叠,电流只需垂直穿过极片厚度,路径更短,内阻更低,更适合高倍率充放电。
电池的能量密度直接影响续航和性能,叠片工艺在空间利用上更具优势。
卷绕工艺:电芯中心会形成空腔,导致空间浪费,能量密度受限。
叠片工艺:极片整齐堆叠,无中心空腔,空间利用率更高,能量密度可提升5%-10%。
高倍率电池在充放电时会产生较大的膨胀和热量,叠片工艺能更好地应对这些问题。
应力分布均匀:叠片结构使极片受力均匀,减少因膨胀不均导致的变形或隔膜褶皱问题。
散热更优:热量分布更均匀,避免局部过热,提高安全性。
高倍率电池在频繁大电流充放电时容易加速老化,而叠片工艺有助于延长寿命。
减少界面劣化:叠片结构减少极片弯曲带来的活性材料脱落,循环寿命比卷绕工艺提升10%-20%。
随着电池向大尺寸、定制化方向发展,叠片工艺更具灵活性。
卷绕工艺:大尺寸电芯容易变形,影响性能。
叠片工艺:可适配刀片电池、异形电池等设计,满足不同应用场景需求。
尽管叠片工艺优势明显,但也存在一些挑战:
生产效率较低:叠片需要精准对齐,生产速度比卷绕慢。
设备成本高:叠片机比卷绕设备更复杂,初期投资较大。
不过,随着激光切割、高速叠片机等技术的发展,叠片工艺的生产效率正在提升,未来在高倍率电池中的应用会进一步扩大。
总结 :
高倍率电池选择叠片工艺的核心原因在于:更低的电阻、更高的能量密度、更好的稳定性和更长的循环寿命。虽然目前生产效率仍是一个挑战,但随着技术进步,叠片工艺将成为高倍率电池的主流选择,尤其是在电动汽车、高端储能等领域。
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