W procesie montażu ogniw akumulatorów litowo-jonowych, istnieją głównie dwie techniki: nawijanie i układanie. Ustanowienie tych dwóch technologii jest ściśle powiązane z następującymi kluczowymi punktami technicznymi: wykorzystanie przestrzeni, Cykl życiowy, wydajność produkcji, i inwestycja produkcyjna ogniw akumulatorowych.
Baterie litowo-jonowe można podzielić na miękkie opakowanie, kwadrat, i cylindryczne, zgodnie ze sposobami pakowania i kształtami. Z punktu widzenia procesu formowania wewnętrznego, miękkie opakowania i baterie kwadratowe można zwijać lub laminować. Jednakże, akumulatory cylindryczne można nawijać tylko ze względu na ich krzywiznę wszędzie.
Wśród tych dwóch technologii, proces nawijania ma dłuższy czas rozwoju i ma zalety dojrzałej technologii, niska cena, i wysoki plon. Ale wraz z rozwojem technologii pojazdów elektrycznych, proces układania stopniowo stał się wschodzącą gwiazdą ze względu na wysoki stopień wykorzystania objętości, stabilna konstrukcja, niski opór wewnętrzny, i długi cykl życia, i wyróżnia się na tle procesu nawijania. Chociaż proces laminowania może w niektórych aspektach wymagać wyższych początkowych kosztów inwestycji, jego długoterminowe zalety w zakresie wydajności i poprawy wydajności sprawiają, że jest to ważny kierunek rozwoju przyszłej technologii produkcji akumulatorów.
Spis treści
Co to jest technologia nawijania?
Proces nawijania polega na nawijaniu wyciętego arkusza elektrody dodatniej, separator, i arkusz elektrody ujemnej do wcześniej określonego rozmiaru i kształtu, podobny do galaretki na baterie. W procesie tym wykorzystywana jest specjalna maszyna nawijająca do sekwencyjnego nawijania i zagęszczania materiału przez igłę nawijającą, tworząc cylindryczne lub kwadratowe ogniwa akumulatorowe. Następnie, te ogniwa akumulatora umieszczono w odpowiednich metalowych obudowach, aby zakończyć wstępną konstrukcję akumulatora.
Pojemność projektowa ogniwa akumulatora determinuje wielkość cewki rozcinającej i parametry cewki uzwojenia.
Co to jest technologia akumulatorów stosowych?
Technologia akumulatorów skumulowanych to proces cięcia arkuszy elektrod dodatnich i ujemnych do określonych rozmiarów zgodnie z wymaganiami projektowymi, a następnie ułożyć w stos wycięty arkusz elektrody dodatniej, separator, i arkusz elektrody ujemnej po kolei, tworząc strukturę wielowarstwową. Struktura ta jest następnie dzielona na wiele małych ogniw akumulatorowych, które ostatecznie są układane w stosy i łączone w kompletne pojedyncze ogniwa poprzez procesy spawania i pakowania.
Ta metoda może poprawić wykorzystanie przestrzeni akumulatora i zoptymalizować jego ogólną wydajność.
Porównanie procesu układania akumulatora i uzwojenia
| Układanie | Meandrowy | |
| Gęstość energii | Wysoki. Występuje wyższy stopień wykorzystania powierzchni. | Niżej. Ze względu na wpływ kształtu i kąta, im większa przestrzeń, tym niższy stopień wykorzystania. |
| Stabilność strukturalna | Wyższy. Struktura wewnętrzna jest stabilna, a szybkość reakcji jest stosunkowo niska. | Niżej. Szybkość reakcji wewnętrznego ładowania i rozładowywania jest nierówna. |
| Bezpieczeństwo | Wysokie bezpieczeństwo. Rozkład naprężeń jest bardziej spójny. | Niżej. Potencjalne problemy, które mogą mieć wpływ na jakość użytkowania, takie jak utrata proszku, ekspansja bieguna, i rozciąganie przepony, mają tendencję do występowania w punkcie zgięcia. |
| Dojrzałość procesowa | Niski. Istnieje duża liczba elementów polaryzacyjnych, a początkowy koszt inwestycji w sprzęt jest wysoki. | Wysoki. Dojrzała technologia i niski koszt inwestycji. |
| Życie cykliczne | Dłużej. Niski opór wewnętrzny, wysoka stabilność układu chemicznego akumulatora, i długą żywotność. | Krótszy. Jest podatny na odkształcenia w późniejszych etapach użytkowania, co wpływa na żywotność baterii. |
| Adaptacja szybkiego ładowania | Łatwe w adaptacji. Połączenie równoległe wielobiegunowe, niski opór wewnętrzny, może zakończyć ładowanie i rozładowywanie wysokim prądem w krótkim czasie, i ma wysoką wydajność baterii. | Słaba zdolność adaptacji. Podczas procesu ładowania i rozładowywania, tempo degradacji substancji aktywnych w wysokich temperaturach przyspiesza, co skutkuje niską wydajnością baterii. |
Różne typy akumulatorów wykorzystują różne procesy produkcyjne:
Miękkie ogniwa akumulatorowe: Stosowane są obie technologie, w zależności od producenta ogniwa akumulatorowego. Często stosowana jest technologia sztaplowania, ponieważ jej elastyczny kształt nadaje się do konstrukcji piętrowych.
Komórki ostrza: Zaprojektowane i wyprodukowane przy użyciu technologii układania w stosy.
Kwadratowa komórka: Dostępne są zarówno procesy układania w stos, jak i nawijania. Obecnie, na rynku dominuje głównie proces nawijania, a technologia zmierza w kierunku układania w stosy.
Cylindryczne ogniwo akumulatorowe: Jako produkt dojrzały, zawsze przyjmował proces nawijania.
Te wybory procesów odzwierciedlają kompleksowe rozważenie projektu akumulatora, wydajność produkcji, i wymagania dotyczące wydajności baterii.
Ogniwa akumulatorów litowo-jonowych wykorzystujące technologię układania w stosy mają przewagę nad technologią uzwojenia
Stos ogniw ma większą gęstość energii akumulatora
Baterie litowo-jonowe utworzone w technologii układania w stosy mają wyższą gęstość energii, bardziej stabilna struktura wewnętrzna, większe bezpieczeństwo, i dłuższą żywotność.
Proces nawijania ma zakrzywione krawędzie i rogi, co skutkuje mniejszym wykorzystaniem przestrzeni w porównaniu z baterią stosową. Jednakże, ułożona w stos bateria litowa może w pełni wykorzystać przestrzeń narożną baterii. Dlatego, gdy objętość projektowa komórki jest taka sama, gęstość energii ogniwa utworzonego przez stos akumulatorów jest większa.
W porównaniu z akumulatorami uzwojonymi, gęstość energii konstrukcji stosowych można zwiększyć o około 6%.
Bardziej stabilna struktura wewnętrzna
W porównaniu do akumulatorów uzwojonych, nie ma problemu nierównomiernych naprężeń wewnętrznych w rogach akumulatora stosowego. Podczas wielokrotnego używania akumulatora, siły rozszerzalności każdej warstwy są podobne. Nawet jeśli proces układania w stosy może się wydłużyć podczas korzystania z baterii, całkowita siła rozszerzania każdej warstwy jest podobna, dzięki czemu zewnętrzna część stosu akumulatorów może pozostać płaska, a stabilność wewnątrz akumulatora jest również wysoka.
Podczas używania nakręconych akumulatorów, gdy jony litu przepływają i osadzają się, zarówno elektroda dodatnia, jak i ujemna ulegną rozszerzeniu. W rogach procesu nawijania, wewnętrzne naprężenia warstw wewnętrznej i zewnętrznej nie są stałe. Spowoduje to faliste odkształcenie akumulatora w formie galaretki. To odkształcenie może prowadzić do pogorszenia wydajności interfejsu akumulatora, nierówny rozkład prądu, i przyspieszoną niestabilność wewnętrznej struktury akumulatora.
Wyższe bezpieczeństwo
Materiał powłoki na obu końcach uzwojenia jest podatny na znaczne zginanie i deformację, a obszar zgięcia jest podatny na utratę proszku, zadziory, i inne zjawiska. W ciężkich przypadkach, może to spowodować wewnętrzne zwarcia w akumulatorze, co prowadzi do niekontrolowanego wytwarzania ciepła.
Płytka elektrody i membrana są podatne na nierównomierne naprężenia, czego efektem są zmarszczki. Rozszerzanie się i kurczenie płytki elektrody oraz rozciąganie membrany może powodować deformację ogniwa akumulatora. Ułożone ogniwo akumulatora jest równomiernie obciążone i nie ma problemu z zginaniem na obu końcach. W ten sposób, bateria stosowa ma większe bezpieczeństwo.
Dłuższa żywotność
Jak wiadomo, gdy napięcie i czas są stałe, tym większy opór, tym mniej ciepła jest generowane. Im mniejszy opór, tym mniej ciepła jest generowane.
Stosy akumulatorów mają stosunkowo dużą liczbę jednobiegunowych uszu, czyli dwa razy więcej niż w przypadku akumulatorów uzwojonych.
Im więcej jest polarnych uszu, im krótsza odległość transmisji elektronicznej i niższy opór. Dlatego, wytwarzanie ciepła przez zespół akumulatorów jest niewielkie. Jednakże, akumulatory nawinięte są podatne na odkształcenia, ekspansja, i inne kwestie, co może mieć wpływ na wydajność baterii.
W porównaniu do akumulatorów uzwojonych, Ułożone w stos baterie litowe mają stosunkowo dłuższą żywotność.
Wady akumulatorów stosowych w porównaniu do akumulatorów uzwojonych
Wysoki koszt inwestycji
Liczba maszyn do laminowania wymagana na linii produkcyjnej jest powiązana z liczbą ogniw akumulatorowych.
Obliczono w cenie 3-3.5 milionów juanów na jednostkę dla pojedynczej linii produkcyjnej, początkowy koszt inwestycji jest zbyt wysoki. A technologia akumulatorów uzwojonych jest dojrzała, a odpowiadająca mu cena jest również stosunkowo niska.
Niski plon
Technologia cięcia akumulatorów uzwojonych jest już dojrzała, a każde ogniwo akumulatora wystarczy przeciąć tylko raz dla biegunów dodatniego i ujemnego, ze stosunkowo niskim poziomem trudności. Zatem stopień kwalifikacji produktu jest również odpowiednio wysoki.
Bateria stosowa ma dziesiątki małych elementów na ogniwo, każdy z wieloma powierzchniami tnącymi, co utrudnia kontrolę jakości produktu. Zatem wydajność produktu jest niska.
Trudne do kontrolowania
To wciąż kwestia technologii procesowej. Uzwojony akumulator ma tylko dwa bieguny, a każdy akumulator potrzebuje tylko dwóch zgrzein punktowych, co jest łatwe do kontrolowania.
Akumulatory ułożone w stos mają dużą liczbę ułożonych w stos elektrod, co może łatwo doprowadzić do wirtualnego lutowania. Ponieważ wszystkie nabiegunniki muszą być zgrzane punktowo w jednym punkcie spawania w celu zamocowania, operacja jest trudna.
Proces nawijania kontroluje prędkość, napięcie, itp. części elektrod do nawijania odciętych elektrod dodatnich i ujemnych, a także separator i inne części razem. Ta cecha sprawia, że w procesie nawijania można wytwarzać jedynie baterie litowe o regularnych kształtach.
Proces układania akumulatorów polega na naprzemiennym układaniu arkusza elektrody dodatniej, arkusz elektrody ujemnej, i separator przez maszynę, tworząc ułożone w stos ogniwo akumulatorowe. W procesie tym można uzyskać baterie litowe o regularnych lub nieregularnych kształtach, charakteryzujących się większą elastycznością w projektowaniu i działaniu.
Jak wybrać trasę techniczną? Układanie w stosy lub nawijanie?
Z punktu widzenia wydajności i wydajności produkcji, wzrost skumulowany jest najszybszy. Wraz z rozwojem technologii akumulatorów warstwowych przez producentów ogniw akumulatorowych i ciągłym wprowadzaniem innowacji technologicznych przez producentów akumulatorów, rynek zmierza w kierunku projektowania super stackowanych + rozwiązania w zakresie akumulatorów ostrzowych. Można uznać, że ta część ma największy potencjał.
Z punktu widzenia kierunku rozwoju technologicznego różnych typów akumulatorów, zastosowanie technologii układania w stosy w przypadku akumulatorów typu soft pack staje się trendem, którego nie da się zatrzymać.
Standaryzacja procesu nawijania wymaga poprawy szybkości produkcji akumulatorów jednoogniwowych. Ogniwa kwadratowe będą nadal korzystać z technologii nawijania bez zwiększania rozmiaru. Ale jeśli jest to kwadratowy rozmiar laminowany, należy zastosować proces układania.
Do akumulatorów konsumenckich, oprócz pojemności i wydajności baterii, producenci będą zwracać większą uwagę na poprawę efektywności użytkowania. Dlatego, istnieje duże zapotrzebowanie na technologię nawijania.
Do akumulatorów zasilających, trendem będą duże moduły i duże ogniwa akumulatorowe. Proces układania w stosy może lepiej wykorzystać swoje zalety w zakresie wydajności, niezawodność, i inne aspekty.
Wewnętrzna rezystancja akumulatorów cewkowych jest stosunkowo wysoka, i w celu jego znacznego ograniczenia, istnieją wysokie wymagania dotyczące możliwości sprzętu i kontroli jakości. To także zwiększy koszty.
Bateria stosowa ma płaską strukturę, niski opór wewnętrzny, i wysoką efektywność wykorzystania przestrzeni. Dziesięć największych producentów baterii litowych na świecie, reprezentowany przez BYD, wszystkie trzymają się trasy układania.
Jeśli masz dodatkowe pytania lub chcesz wiedzieć, który akumulator będzie najlepszym wyborem, skontaktuj się z nami natychmiast!
Kontakt GycxSolar natychmiast, aby dowiedzieć się więcej o technologii baterii litowych!
