Stapelen of oprollen: welke technologie is het beste voor lithium-ionbatterijen?

In het assemblageproces van lithium-ionbatterijcellen, Er zijn hoofdzakelijk twee technieken: wikkelen en stapelen. De totstandkoming van deze twee technologieën hangt nauw samen met de volgende belangrijke technische punten: gebruik van de ruimte, cyclus leven, productie-efficiëntie, en productie-investeringen in batterijcellen.
Lithium-ionbatterijen kan worden onderverdeeld in een zacht pakket, vierkant, en cilindrische batterijen volgens hun verpakkingsmethoden en vormen. Vanuit het perspectief van het interne gietproces, Softpacks en vierkante batterijen kunnen worden opgewonden of gelamineerd. Echter, Cilindrische batterijen kunnen alleen worden opgewonden vanwege hun kromming overal.

Onder deze twee technologieën, het wikkelproces heeft een langere ontwikkelingstijd en heeft de voordelen van volwassen technologie, lage kosten, en hoge opbrengst. Maar met de ontwikkeling van elektrische voertuigtechnologie, het stapelproces is geleidelijk een rijzende ster geworden vanwege de hoge bezettingsgraad van het volume, stabiele structuur, lage interne weerstand, en een lange levensduur, en valt op in vergelijking met het wikkelproces. Hoewel het lamineerproces in sommige opzichten hogere initiële investeringskosten kan vergen, de prestatievoordelen op de lange termijn en efficiëntieverbeteringen maken het tot een belangrijke ontwikkelingsrichting voor toekomstige batterijproductietechnologie.

Wat is wikkeltechnologie?

Het wikkelproces omvat het wikkelen van het gesneden positieve elektrodevel, scheidingsteken, en negatieve elektrodeplaat in een vooraf bepaalde maat en vorm, vergelijkbaar met een batterijgeleirol. Bij dit proces wordt gebruik gemaakt van een specifieke wikkelmachine om het materiaal achtereenvolgens door een wikkelnaald te wikkelen en te verdichten, het vormen van cilindrische of vierkante batterijcellen. Vervolgens, deze batterijcellen werden in overeenkomstige metalen omhulsels geplaatst om de initiële constructie van de batterij te voltooien.
De ontwerpcapaciteit van de batterijcel bepaalt de grootte van de snijspoel en de parameters van de wikkelspoel.

Wat is gestapelde batterijtechnologie?

Gestapelde batterijtechnologie is het proces waarbij positieve en negatieve elektrodeplaten op specifieke afmetingen worden gesneden, afhankelijk van de ontwerpvereisten, en het vervolgens stapelen van het gesneden positieve elektrodevel, scheidingsteken, en negatieve elektrodeplaat in volgorde om een ​​meerlaagse structuur te vormen. Deze structuur wordt vervolgens opgedeeld in meerdere kleine batterijcellen, die uiteindelijk worden gestapeld en geassembleerd tot complete individuele cellen door middel van las- en verpakkingsprocessen.
Deze methode kan het ruimtegebruik van de batterij verbeteren en de algehele prestaties ervan optimaliseren.

Vergelijkingsproces van het stapelen van de batterij versus het opwinden

Verschillende batterijtypen gebruiken verschillende productieprocessen:
Softpack-batterijcellen: Beide technologieën worden gebruikt, afhankelijk van de fabrikant van de batterijcellen. Stapeltechnologie wordt vaak gebruikt omdat de flexibele vorm geschikt is voor gestapelde constructies.
Bladcellen: Ontworpen en geproduceerd met behulp van stapeltechnologie.
Vierkante cel: Zowel stapel- als wikkelprocessen zijn beschikbaar. Momenteel, de markt wordt vooral gedomineerd door het wikkelproces, en de technologie gaat over in de richting van stapelen.
Cilindrische batterijcel: Als een volwassen product, het heeft altijd het wikkelproces overgenomen.
Deze proceskeuzes weerspiegelen een uitgebreide afweging tussen batterijontwerp, productie-efficiëntie, en prestatie-eisen voor de batterij.

Lithium-ionbatterijcellen die gebruik maken van stapeltechnologie hebben voordelen ten opzichte van wikkeltechnologie

De celstapel heeft een hogere energiedichtheid van de batterij

Lithium-ionbatterijen die zijn gevormd door middel van stapeltechnologie hebben een hogere energiedichtheid, stabielere interne structuur, hogere veiligheid, en langere levensduur.

Het wikkelproces heeft gebogen randen en hoeken, wat resulteert in een lager ruimtegebruik in vergelijking met een stapelbatterij. Echter, gestapelde lithiumbatterij kan de hoekruimte van de batterij volledig benutten. Daarom, wanneer het celontwerpvolume hetzelfde is, de energiedichtheid van de cel gevormd door de batterijstapel is hoger.

Vergeleken met wondbatterijen, de energiedichtheid van stapelconstructies kan met ongeveer worden verhoogd 6%.

Stabielere interne structuur

Vergeleken met wondbatterijen, er is geen probleem van ongelijkmatige interne spanning op de hoeken van de stapelbatterij. Bij herhaald gebruik van de batterij, de uitzettingskrachten van elke laag zijn vergelijkbaar. Dus ook al kan het stapelproces zich uitbreiden tijdens het gebruik van de batterij, de totale uitzettingskracht van elke laag is vergelijkbaar, zodat de buitenkant van de batterijstapel vlak kan blijven en de stabiliteit in de batterij ook hoog is.

Tijdens het gebruik van wondbatterijen, terwijl lithiumionen stromen en zich inbedden, zowel de positieve als de negatieve elektroden zullen uitzetten. Op de hoeken van het wikkelproces, de interne spanning van de binnen- en buitenlagen is niet consistent. Het zal een golvende vervorming van de jelly roll-batterij veroorzaken. Deze vervorming kan leiden tot een verslechtering van de prestaties van de batterijinterface, ongelijkmatige stroomverdeling, en versnelde instabiliteit van de interne structuur van de batterij.

Hogere veiligheid

Het coatingmateriaal aan beide uiteinden van de wikkeling is gevoelig voor aanzienlijke buiging en vervorming, en het buiggebied is gevoelig voor poederverlies, bramen, en andere verschijnselen. In ernstige gevallen, dit kan interne kortsluiting in de batterij veroorzaken, wat leidt tot ongecontroleerde warmteontwikkeling.
De elektrodeplaat en het diafragma zijn gevoelig voor ongelijkmatige spanning, waardoor rimpels ontstaan. Het uitzetten en samentrekken van de elektrodeplaat en het uitrekken van het diafragma kunnen vervorming van de batterijcel veroorzaken. De stapelbatterijcel wordt gelijkmatig belast en er is aan beide uiteinden geen buigprobleem. Op deze manier, de stapelbatterij heeft een hogere beveiliging.

Langere levensduur

Zoals bekend is, wanneer de spanning en de tijd constant zijn, hoe groter de weerstand, hoe minder warmte er wordt gegenereerd. Hoe kleiner de weerstand, hoe minder warmte er wordt gegenereerd.
De batterijstapels hebben een relatief groot aantal enkelpolige oren, dat is twee keer zoveel als dat van gewikkelde batterijen.
Hoe meer pooloren er zijn, hoe korter de elektronische transmissieafstand en hoe lager de weerstand. Daarom, de warmteontwikkeling van de stapelbatterijeenheid is klein. Echter, wondbatterijen zijn gevoelig voor vervorming, uitbreiding, en andere kwesties, die de prestaties van de batterij kunnen beïnvloeden.
Dus vergeleken met wondbatterijen, gestapelde lithiumbatterijen hebben een relatief langere levensduur.

De nadelen van een stapelbatterij ten opzichte van gewikkelde batterijen

Hoge investeringskosten

Het aantal lamineermachines dat nodig is voor een productielijn is gerelateerd aan het aantal batterijcellen.
Berekend tegen een prijs van 3-3.5 miljoen yuan per eenheid voor één enkele productielijn, de initiële investeringskosten zijn te hoog. En de technologie van wondbatterijen is volwassen, en de bijbehorende prijs is ook relatief laag.

Lage opbrengst

De snijtechnologie voor wondbatterijen is volwassen, en elke batterijcel hoeft slechts één keer te worden doorgesneden voor de positieve en negatieve polen, met een relatief lage moeilijkheidsgraad. Het productkwalificatiepercentage is dus ook navenant hoog.
Stapelbatterijen hebben tientallen kleine stukjes per cel, elk met meerdere snijvlakken, waardoor het moeilijk is om de productkwaliteit te controleren. De opbrengst van het product is dus laag.

Moeilijk te controleren

Het is nog steeds een kwestie van procestechnologie. De wondbatterij heeft slechts twee poolstukken, en elke batterij heeft slechts twee puntlassen nodig, die gemakkelijk te controleren is.
Gestapelde batterijen hebben een groot aantal gestapelde elektroden, wat gemakkelijk tot virtueel solderen kan leiden. Omdat alle poolstukken ter bevestiging op één laspunt moeten worden gepuntlast, de operatie is moeilijk.

Het wikkelproces regelt de snelheid, spanning, enz. van de elektrodestukken om de gesneden positieve en negatieve elektroden op te winden, evenals de separator en andere onderdelen samen. Deze eigenschap zorgt ervoor dat het wikkelproces alleen lithiumbatterijen met regelmatige vormen kan produceren.
Het stapelproces van het stapelen van de batterij is het afwisselend stapelen van het positieve elektrodeblad, negatieve elektrodeplaat, en scheider door een machine om een ​​gestapelde batterijcel te vormen. Dit proces kan lithiumbatterijen produceren met regelmatige of onregelmatige vormen, met een grotere flexibiliteit in ontwerp en bediening.

Hoe een technische route te kiezen? Stapelen of wikkelen？

Vanuit het perspectief van productie-efficiëntie en rendement, gestapelde groei is het snelst. Met de ontwikkeling van gestapelde batterijtechnologie door batterijcelfabrikanten en de voortdurende innovatie van technologie door batterijbedrijven, de markt beweegt zich in de richting van het ontwerpen van superstacked + oplossingen voor mesbatterijen. Er kan worden aangenomen dat dit onderdeel het grootste potentieel heeft.

Vanuit het perspectief van de technologische ontwikkelingsrichting die verschillende soorten batterijen aannemen, het gebruik van stapeltechnologie voor softpack-batterijen wordt een trend en is niet meer te stoppen.
De standaardisatie van het wikkelproces vereist een verbetering van de productiesnelheid van eencellige batterijen. Vierkante cellen zullen wikkeltechnologie blijven gebruiken zonder zich in omvang te ontwikkelen. Maar als het een gelamineerd formaat met vierkante schaal is, het stapelproces moet worden gebruikt.

Voor consumentenbatterijen, naast batterijcapaciteit en prestaties, Fabrikanten zullen meer aandacht besteden aan het verbeteren van de gebruiksefficiëntie. Daarom, Er is een grote vraag naar wikkeltechnologie.
Voor stroombatterijen, grote modules en grote batterijcellen zullen de voorkeurstrend zijn. Het stapelproces kan de voordelen op het gebied van efficiëntie beter benutten, betrouwbaarheid, en andere aspecten.

De interne weerstand van spiraalbatterijen is relatief hoog, en om deze aanzienlijk te verminderen, er worden hoge eisen gesteld aan de capaciteit van de apparatuur en de kwaliteitscontrole. Hierdoor zullen de kosten ook stijgen.
De stapelbatterij heeft een platte batterijstructuur, lage interne weerstand, en een hoge efficiëntie van het ruimtegebruik. De top tien van lithiumbatterijbedrijven ter wereld, vertegenwoordigd door DOORD, ze houden zich allemaal aan de stapelroute.

Heeft u nog vragen of wilt u weten welke accu de beste keuze is?, neem dan onmiddellijk contact met ons op!
Contact GycxSolar voor meer informatie over de lithiumbatterijtechnologie!