En el proceso de montaje de celdas de baterías de iones de litio., Existen principalmente dos técnicas.: bobinado y apilamiento. El establecimiento de estas dos tecnologías está estrechamente relacionado con los siguientes puntos técnicos clave: utilización del espacio, ciclo de vida, eficiencia de fabricación, e inversión en fabricación de celdas de batería.
Baterías de iones de litio se puede dividir en paquete blando, cuadrado, y baterías cilíndricas según sus formas y métodos de embalaje. Desde la perspectiva del proceso de moldeo interno., Los paquetes blandos y las baterías cuadradas se pueden enrollar o laminar.. Sin embargo, Las baterías cilíndricas solo se pueden enrollar debido a su curvatura en todas partes..
Entre estas dos tecnologías, El proceso de bobinado tiene un tiempo de desarrollo más largo y tiene las ventajas de una tecnología madura., bajo costo, y alto rendimiento. Pero con el desarrollo de la tecnología de los vehículos eléctricos, El proceso de apilamiento se ha convertido gradualmente en una estrella en ascenso debido a su alta tasa de utilización de volumen., estructura estable, baja resistencia interna, y ciclo de vida largo, y destaca en comparación con el proceso de bobinado. Aunque el proceso de laminación puede requerir mayores costos de inversión inicial en algunos aspectos, sus ventajas de rendimiento a largo plazo y mejoras de eficiencia lo convierten en una importante dirección de desarrollo para la futura tecnología de fabricación de baterías..
Tabla de contenido
¿Qué es la tecnología de bobinado??
El proceso de bobinado implica enrollar la lámina de electrodo positivo cortada., separador, y lámina de electrodo negativo en un tamaño y forma predeterminados, similar a un rollo de gelatina a batería. Este proceso utiliza una máquina bobinadora específica para bobinar y compactar secuencialmente el material a través de una aguja de bobinado., formar celdas de batería cilíndricas o cuadradas. Después, Estas celdas de batería se colocaron en carcasas metálicas correspondientes para completar la construcción inicial de la batería..
La capacidad de diseño de la celda de la batería determina el tamaño de la bobina de corte y los parámetros de la bobina de bobinado..
¿Qué es la tecnología de baterías apiladas??
La tecnología de baterías apiladas es el proceso de cortar láminas de electrodos positivos y negativos en tamaños específicos según los requisitos de diseño., y luego apilar la hoja de electrodo positivo cortada, separador, y lámina de electrodo negativo en secuencia para formar una estructura multicapa. Esta estructura se divide posteriormente en múltiples celdas de batería pequeñas., que finalmente se apilan y ensamblan en celdas individuales completas mediante procesos de soldadura y embalaje..
Este método puede mejorar la utilización del espacio de la batería y optimizar su rendimiento general..
Comparación del proceso de apilamiento de baterías versus bobinado
| Apilado | Devanado | |
| Densidad de energía | Alto. Hay una mayor tasa de utilización del espacio.. | Más bajo. Debido a la influencia de la forma y el ángulo., cuanto mayor sea el espacio, cuanto menor sea la tasa de utilización. |
| Estabilidad estructural | Más alto. La estructura interna es estable., y la velocidad de reacción es relativamente baja. | Más bajo. La velocidad de reacción interna de carga y descarga es desigual.. |
| Seguridad | Alta seguridad. La distribución del estrés es más consistente.. | Más bajo. Posibles problemas que pueden afectar la calidad de uso, como la pérdida de polvo, expansión de polos, y estiramiento del diafragma, son propensos a ocurrir en el punto de flexión. |
| Madurez del proceso | Bajo. Hay una gran cantidad de piezas polarizadoras., y el costo de inversión inicial del equipo es alto. | Alto. Tecnología madura y bajo coste de inversión.. |
| Ciclo de vida | Más extenso. Baja resistencia interna, Alta estabilidad del sistema químico de la batería., y larga vida útil. | más corto. Es propenso a deformarse en las últimas etapas de uso., que afecta el ciclo de vida de la batería. |
| Adaptación de carga rápida | Fácil de adaptar. Conexión paralela multipolar, baja resistencia interna, Puede completar la carga y descarga de alta corriente en poco tiempo., y tiene un alto rendimiento de batería. | Poca adaptabilidad. Durante el proceso de carga y descarga, La tasa de degradación de sustancias activas a altas temperaturas se acelera., lo que resulta en un rendimiento de batería baja. |
Los diferentes tipos de baterías utilizan diferentes procesos de fabricación:
Celdas de batería de paquete blando: Se utilizan ambas tecnologías., dependiendo del fabricante de la celda de la batería. La tecnología de apilamiento se utiliza a menudo porque su forma flexible es adecuada para estructuras apiladas..
Celdas de pala: Diseñado y producido utilizando tecnología de apilamiento..
Celda cuadrada: Están disponibles procesos de apilamiento y bobinado.. Actualmente, El mercado está dominado principalmente por el proceso de bobinado., y la tecnología está en transición hacia el apilamiento.
Celda de batería cilíndrica: Como producto maduro, siempre ha adoptado el proceso de bobinado.
Estas opciones de proceso reflejan una consideración integral entre el diseño de la batería, eficiencia de fabricación, y requisitos de rendimiento de la batería.
Las celdas de baterías de iones de litio que utilizan tecnología de apilamiento tienen ventajas sobre la tecnología de bobinado
La pila de celdas tiene una mayor densidad de energía de la batería
Las baterías de iones de litio formadas mediante tecnología de apilamiento tienen mayor densidad de energía, estructura interna más estable, mayor seguridad, y una vida útil más larga.
El proceso de bobinado tiene bordes y esquinas curvos., lo que resulta en una menor utilización del espacio en comparación con la batería apilada. Sin embargo, La batería de litio apilada puede utilizar completamente el espacio de la esquina de la batería.. Por lo tanto, cuando el volumen de diseño de la celda es el mismo, La densidad de energía de la celda formada por la pila de baterías es mayor..
En comparación con las baterías enrolladas, La densidad de energía de las estructuras de apilamiento se puede aumentar en aproximadamente 6%.
Estructura interna más estable
En comparación con las baterías enrolladas, no hay problema de tensión interna desigual en las esquinas de la batería apilada. Durante el uso repetido de la batería, las fuerzas de expansión de cada capa son similares. Aunque el proceso de apilamiento puede ampliarse durante el uso de la batería, la fuerza de expansión general de cada capa es similar, para que el exterior de la batería pueda permanecer plano y la estabilidad dentro de la batería también sea alta.
Durante el uso de baterías bobinadas., a medida que los iones de litio fluyen y se incrustan, Tanto el electrodo positivo como el negativo se expandirán.. En las esquinas del proceso de bobinado., La tensión interna de las capas interior y exterior no es consistente.. Causará una deformación ondulada de la batería del rollo de gelatina.. Esta deformación puede provocar un deterioro en el rendimiento de la interfaz de la batería., distribución actual desigual, e inestabilidad acelerada de la estructura interna de la batería..
Mayor seguridad
El material de recubrimiento en ambos extremos del devanado es propenso a doblarse y deformarse significativamente., y el área de flexión es propensa a la pérdida de polvo, rebabas, y otros fenómenos. En casos severos, Puede causar cortocircuitos internos en la batería., lo que lleva a una generación incontrolada de calor.
La placa del electrodo y el diafragma son propensos a sufrir tensiones desiguales., resultando en arrugas. La expansión y contracción de la placa del electrodo y el estiramiento del diafragma pueden provocar la deformación de la celda de la batería.. La celda de la batería apilable se esfuerza uniformemente y no hay problemas de flexión en ambos extremos.. De este modo, la batería apilada tiene mayor seguridad.
Mayor vida útil
Como es bien sabido, cuando el voltaje y el tiempo son constantes, cuanto mayor sea la resistencia, menos calor se genera. Cuanto menor sea la resistencia, menos calor se genera.
Las pilas de baterías tienen un número relativamente grande de orejas unipolares., que es el doble que el de las baterías bobinadas.
Cuantos más oídos polares haya, cuanto más corta sea la distancia de transmisión electrónica y menor será la resistencia. Por lo tanto, la generación de calor de la unidad de batería apilada es pequeña. Sin embargo, Las baterías enrolladas son propensas a deformarse., expansión, y otras cuestiones, que puede afectar el rendimiento de la batería.
En comparación con las baterías enrolladas, Las baterías de litio apiladas tienen una vida útil relativamente más larga..
Las desventajas de la batería apilada en comparación con las baterías enrolladas
Alto costo de inversión
La cantidad de máquinas laminadoras necesarias para una línea de producción está relacionada con la cantidad de celdas de batería..
Calculado a un precio de 3-3.5 millones de yuanes por unidad para una sola línea de producción, El coste de inversión inicial es demasiado alto.. Y la tecnología de las baterías bobinadas está madura., y el precio correspondiente también es relativamente bajo.
Baja tasa de rendimiento
La tecnología de corte para baterías bobinadas está madura, Y cada celda de la batería solo necesita cortarse una vez para los polos positivo y negativo., con dificultad relativamente baja. Por tanto, la tasa de calificación del producto también es correspondientemente alta..
La batería apilada tiene docenas de piezas pequeñas por celda., cada uno con múltiples superficies de corte, dificultando el control de la calidad del producto. Entonces la tasa de rendimiento del producto es baja..
Difícil de controlar
Sigue siendo una cuestión de tecnología de procesos. La batería bobinada sólo tiene dos piezas polares., y cada batería sólo necesita dos puntos de soldadura, que es fácil de controlar.
Las baterías apiladas tienen una gran cantidad de electrodos apilados., lo que puede conducir fácilmente a una soldadura virtual. Porque todas las piezas polares deben soldarse por puntos en un punto de soldadura para su fijación., la operación es difícil.
El proceso de bobinado controla la velocidad., tensión, etc.. de las piezas del electrodo para enrollar los electrodos positivos y negativos cortados, así como el separador y otras partes juntas. Esta característica hace que el proceso de bobinado sólo sea capaz de producir baterías de litio con formas regulares..
El proceso de apilamiento de la batería consiste en apilar alternativamente la hoja del electrodo positivo., hoja de electrodo negativo, y separador a través de una máquina para formar una celda de batería apilada. Este proceso puede producir baterías de litio con formas regulares o irregulares., con mayor flexibilidad en diseño y operación.
Cómo elegir una ruta técnica? ¿Apilar o enrollar?
Desde la perspectiva de la eficiencia y el rendimiento de la fabricación, el crecimiento apilado es el más rápido. Con el desarrollo de la tecnología de baterías apiladas por parte de los fabricantes de celdas de batería y la innovación continua de la tecnología por parte de las empresas de baterías, el mercado se está moviendo hacia el diseño de super apilados + soluciones de batería blade. Se puede considerar que esta parte tiene el mayor potencial..
Desde la perspectiva de la dirección de desarrollo tecnológico adoptada por los diferentes tipos de baterías., El uso de la tecnología de apilamiento para baterías soft pack se está convirtiendo en una tendencia e imparable.
La estandarización del proceso de bobinado requiere mejorar la velocidad de fabricación de baterías unicelulares. Las celdas cuadradas seguirán utilizando tecnología de bobinado sin crecer en tamaño. Pero si es un tamaño laminado de concha cuadrada, se debe utilizar el proceso de apilamiento.
Para baterías de consumo, además de la capacidad y el rendimiento de la batería, Los fabricantes prestarán más atención a mejorar la eficiencia de uso.. Por lo tanto, Hay una gran demanda de tecnología de bobinado..
Para baterías de energía, Los módulos grandes y las celdas de batería grandes serán la tendencia elegida.. El proceso de apilamiento puede aprovechar mejor sus ventajas en términos de eficiencia., fiabilidad, y otros aspectos.
La resistencia interna de las baterías enrolladas es relativamente alta., y para reducirlo significativamente, Existen altos requisitos para la capacidad del equipo y el control de calidad.. Esto también aumentará los costos..
La batería apilable tiene una estructura de batería plana., baja resistencia interna, y alta eficiencia en la utilización del espacio. Las diez principales empresas de baterías de litio del mundo, representado por BYD, todos se adhieren a la ruta de apilamiento.
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