目(mu)前制約純電(dian)動(dong)汽車發展的(de)是(shi)續航里(li)程以及補充能源的(de)效率(lv)，而限制這兩點最為核(he)心的(de)部件(jian)就(jiu)是(shi)動(dong)力(li)電(dian)池技術。目(mu)前業界(jie)主流的(de)動(dong)力(li)電(dian)池電(dian)芯(xin)按照(zhao)制作工(gong)藝(yi)劃分，可以分為卷(juan)繞工(gong)藝(yi)和疊片工(gong)藝(yi)。制作工(gong)藝(yi)的(de)不同(tong)將直(zhi)接影響到電(dian)池的(de)核(he)心指標從而影響純電(dian)動(dong)汽車的(de)部分性(xing)能特性(xing)。

作為鋰電池制(zhi)造(zao)的重(zhong)要環節(jie)，疊片與(yu)卷(juan)繞(rao)工(gong)藝備受(shou)學術界(jie)和(he)商業界(jie)的廣泛關注。將正負極(ji)極(ji)片進行(xing)涂(tu)布、烘干、分(fen)條、分(fen)切后(hou)，將進行(xing)電極(ji)片的組裝過程，未封裝的電芯可以(yi)分(fen)為疊片式和(he)卷(juan)繞(rao)式處(chu)理工(gong)藝。

▲ 卷繞(rao)工藝與疊(die)片工藝電芯對比(bi)示意圖(tu)

疊片工藝是將涂覆后的正負合劑層分割成初定尺寸，隨后依照順序將正極合劑層、隔膜、負極合劑層貼合，后將多個“三明治”結構層并聯疊合，形成可以封裝的電極片芯。墊片工藝的連續性靠的是隔膜的“Z”字形彎折，把正負極連續疊合到隔膜上，隔膜“Z”字形穿(chuan)行其間，隔開兩極(ji)，最(zui)后包上外(wai)殼包裝。

一．疊片工藝的優劣勢總結

//優勢

I. 容量(liang)密度高：鋰電池內(nei)部(bu)空間利用充分，因(yin)而與卷繞工藝相(xiang)比(bi)，體積(ji)比(bi)容量(liang)更(geng)高；

II. 能(neng)量(liang)密(mi)度(du)高：放電平臺和體積比容量(liang)都高于卷繞工(gong)藝鋰(li)電池(chi)，所以能(neng)量(liang)密(mi)度(du)也相(xiang)應較(jiao)高；

III. 尺(chi)(chi)寸靈活(huo)：可根據鋰(li)電(dian)池尺(chi)(chi)寸來設計每個極片尺(chi)(chi)寸，從而鋰(li)電(dian)池可以做成任意形狀(zhuang)。

//劣勢

I. 容(rong)易(yi)虛焊(han)：所有極片(pian)都(dou)要點焊(han)到一(yi)個(ge)焊(han)點，難以操作且容(rong)易(yi)虛焊(han)；

II. 設(she)備效(xiao)率(lv)(lv)慢：目前國內疊片機效(xiao)率(lv)(lv)多在0.8s/片的速率(lv)(lv)，進口疊片機0.17s/片的效(xiao)率(lv)(lv)差距(ju)較大。

卷繞工藝是通過固定卷針的(de)卷繞，將(jiang)前期(qi)處理(li)好的(de)正極極片(pian)、隔膜、負(fu)(fu)極極片(pian)按照順(shun)序卷繞擠壓成型。具體工藝是將(jiang)原(yuan)材料按負(fu)(fu)極、隔膜、正極、隔膜的(de)順(shun)序疊(die)在一起(qi)，通過卷繞法直接卷成圓柱(zhu)形或(huo)橢圓柱(zhu)形，再放在方殼(ke)或(huo)圓柱(zhu)的(de)金屬外(wai)殼(ke)中。

二．卷繞工藝的優劣勢總結

//優勢

I. 內阻較高(gao)：通常情(qing)況下正負極都只有單一極耳；

II. 電焊(han)容易：每(mei)個鋰電池只需要電焊(han)兩處，容易控制(zhi)；

III. 生產控制相(xiang)對簡單：一(yi)個鋰電池兩(liang)個極片，便(bian)于控制。

//劣勢

I. 形狀單一(yi)：只能做成長方(fang)體鋰電池；

II. 散熱(re)效果差：電(dian)芯之(zhi)間熱(re)隔離(li)措施不好(hao)做，容易導(dao)致(zhi)局部過熱(re)，從而造(zao)成熱(re)失控(kong)蔓(man)延。

主要從電芯的電學性能和加工處理工藝兩方面進行說明：

//電化學性能

1. 內阻差異

通過疊片工藝(yi)制造(zao)的(de)電(dian)池(chi)具(ju)有較低的(de)內部(bu)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)，而(er)卷繞工藝(yi)制造(zao)的(de)電(dian)池(chi)具(ju)有較高(gao)的(de)內部(bu)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)。因為卷繞工藝(yi)的(de)電(dian)芯(xin)(xin)通常采(cai)用單極耳(er)輸出電(dian)流，而(er)疊片工藝(yi)的(de)電(dian)芯(xin)(xin)是多個極耳(er)的(de)并(bing)聯焊接(jie)，這(zhe)種方式極大的(de)降低了充(chong)放電(dian)過程的(de)鋰離(li)子(zi)遷(qian)移路徑。更低的(de)內阻(zu)(zu)(zu)使(shi)得電(dian)芯(xin)(xin)在使(shi)用中發熱情(qing)況的(de)改(gai)善，從而(er)優化(hua)了電(dian)芯(xin)(xin)初始能(neng)量密度(du)的(de)衰減速率，因此疊片工藝(yi)的(de)電(dian)池(chi)容量衰減更慢(man)。

2. 循環壽命差異

隨著電(dian)(dian)池(chi)正常使(shi)用(yong)的(de)(de)充放電(dian)(dian)過程的(de)(de)累積，電(dian)(dian)芯內(nei)產熱(re)后(hou)對(dui)電(dian)(dian)芯的(de)(de)工(gong)作溫(wen)度(du)有(you)所影響。對(dui)于疊片工(gong)藝制造的(de)(de)電(dian)(dian)芯，內(nei)部(bu)結(jie)(jie)構(gou)(gou)均(jun)勻，也能(neng)夠較為均(jun)勻的(de)(de)分布(bu)熱(re)量，包括散熱(re)能(neng)力(li)也較好；而卷繞工(gong)藝制造的(de)(de)電(dian)(dian)芯，內(nei)部(bu)結(jie)(jie)構(gou)(gou)與機械表(biao)(biao)現(xian)(xian)出(chu)現(xian)(xian)梯(ti)(ti)度(du)性(xing)(xing)變化，極片與隔膜(mo)之間的(de)(de)散熱(re)方向不均(jun)勻，從(cong)而造成了溫(wen)度(du)梯(ti)(ti)度(du)分布(bu)的(de)(de)情況，易于出(chu)現(xian)(xian)內(nei)圈散熱(re)慢、外(wai)圈散熱(re)快的(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)。而集聚的(de)(de)高溫(wen)也將(jiang)影響電(dian)(dian)池(chi)活性(xing)(xing)物質的(de)(de)物相結(jie)(jie)構(gou)(gou)與電(dian)(dian)化學性(xing)(xing)能(neng)，長期(qi)使(shi)用(yong)造成鋰離子脫嵌(qian)的(de)(de)阻力(li)，也使(shi)得電(dian)(dian)池(chi)表(biao)(biao)現(xian)(xian)出(chu)快速容量衰減的(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)，也就是(shi)電(dian)(dian)池(chi)循環周(zhou)期(qi)偏短(duan)。

3. 電極片機械應力差異

兩種電(dian)(dian)極片處理工(gong)(gong)藝(yi)導(dao)致電(dian)(dian)池具有(you)不同的(de)(de)內部機械應力(li)表現。疊片工(gong)(gong)藝(yi)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)電(dian)(dian)極片之間的(de)(de)受力(li)區(qu)域(yu)相(xiang)同，沒有(you)明顯的(de)(de)應力(li)集(ji)中(zhong)點，并且(qie)在充放(fang)電(dian)(dian)過程中(zhong)不易出(chu)現極片材料層損壞的(de)(de)情(qing)況。卷(juan)(juan)繞工(gong)(gong)藝(yi)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)電(dian)(dian)芯(xin)在彎折處產生(sheng)應力(li)集(ji)中(zhong)。根據電(dian)(dian)池分析經驗(yan)，卷(juan)(juan)繞的(de)(de)彎曲部位(wei)在電(dian)(dian)信號的(de)(de)刺激下更(geng)容易發生(sheng)結構性破壞，以及造(zao)(zao)(zao)成(cheng)短(duan)路(lu)和析出(chu)鋰(li)金屬的(de)(de)情(qing)況。應力(li)集(ji)中(zhong)點是(shi)主要造(zao)(zao)(zao)成(cheng)電(dian)(dian)池失效的(de)(de)初(chu)始位(wei)置，也導(dao)致卷(juan)(juan)繞工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)電(dian)(dian)芯(xin)循環壽命偏短(duan)。

4. 電池倍率性能不同

疊片式工(gong)藝(yi)相當于(yu)多(duo)極片并(bing)聯起來，更(geng)容易在短時間內(nei)完(wan)成大電(dian)流的放電(dian)，有利于(yu)電(dian)池的倍(bei)率(lv)性能。而卷繞式工(gong)藝(yi)則(ze)正好相反(fan)，單一(yi)極耳導致倍(bei)率(lv)性能略差。

5.能量密度設計差異

疊片(pian)工藝制造(zao)(zao)的(de)(de)(de)電(dian)池(chi)能夠(gou)支持更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)能量密度，主要是疊片(pian)處理方(fang)式能夠(gou)更(geng)(geng)好(hao)的(de)(de)(de)利用(yong)封裝空(kong)間，增(zeng)加有效材料的(de)(de)(de)填充；而(er)卷繞工藝制造(zao)(zao)的(de)(de)(de)電(dian)池(chi)，電(dian)極片(pian)彎曲(qu)的(de)(de)(de)圓形(xing)結(jie)構，以及所(suo)使用(yong)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)雙(shuang)隔膜結(jie)構占據了一定空(kong)間，未能達到(dao)更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)空(kong)間利用(yong)率，進而(er)造(zao)(zao)成(cheng)較低的(de)(de)(de)能量效果。

//處理工藝

1. 電極片制造差異

相對(dui)(dui)于疊片的(de)(de)(de)生(sheng)產方(fang)(fang)式(shi)，卷繞(rao)(rao)生(sheng)產的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)自動化(hua)程度(du)及配(pei)套設備(bei)供應商都(dou)處(chu)于成熟階(jie)段，并且當前電芯制(zhi)造商多采用(yong)卷繞(rao)(rao)式(shi)的(de)(de)(de)生(sheng)產工藝。而疊片工藝的(de)(de)(de)設備(bei)及配(pei)套環節稍顯(xian)復雜，對(dui)(dui)極(ji)(ji)片的(de)(de)(de)裁切(qie)(qie)合格(ge)率要(yao)(yao)(yao)求極(ji)(ji)為嚴格(ge)。一(yi)般而言，卷繞(rao)(rao)方(fang)(fang)式(shi)的(de)(de)(de)裁切(qie)(qie)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)在電芯開始卷繞(rao)(rao)和(he)終止卷繞(rao)(rao)的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)節點，而疊片方(fang)(fang)式(shi)的(de)(de)(de)裁切(qie)(qie)需(xu)要(yao)(yao)(yao)長期精準(zhun)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)，每一(yi)個(ge)極(ji)(ji)片都(dou)要(yao)(yao)(yao)經歷四(si)刀的(de)(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)，并且對(dui)(dui)極(ji)(ji)片的(de)(de)(de)斷面、掉粉、毛刺等(deng)情況都(dou)需(xu)要(yao)(yao)(yao)控(kong)制(zhi)，在極(ji)(ji)片一(yi)致性方(fang)(fang)面要(yao)(yao)(yao)求頗(po)高。

2. 電池制造差異

卷繞工藝(yi)制造電池的(de)操作相對簡單，半自動(dong)設備和全自動(dong)設備均可高(gao)效完成(cheng)電芯的(de)組裝與封裝。疊片工藝(yi)制造電池較(jiao)(jiao)為(wei)復雜，需(xu)要(yao)較(jiao)(jiao)高(gao)比(bi)例的(de)人工操作，并且由于設備產(chan)業(ye)鏈并不成(cheng)熟，自動(dong)化(hua)生產(chan)難以規(gui)模化(hua)復制。

另外(wai)，在電池質量控制(zhi)方面，卷繞工(gong)(gong)藝的(de)(de)類(lei)型更容(rong)易把控，疊片工(gong)(gong)藝制(zhi)造則因為復雜的(de)(de)工(gong)(gong)藝環節難以獲得良好的(de)(de)一致性。

總體(ti)來(lai)講，電池制造商需要根(gen)據電池質量要求和成(cheng)本控制等多方面進(jin)行生產工藝的設計，電極(ji)片處(chu)理工藝優化前后，關于極(ji)片裁切以及極(ji)片的焊接、組裝環節都都會有很(hen)大的改(gai)變。