锂电池由正极、负极、隔膜三层组成,每层都是薄片。这就像咱们的被子一样,从下至上分别是被罩、被芯、被罩。

要把被子收起来的时候,妈妈告诉我把被芯给抽出来,分别叠好。我觉得,这太麻烦,于是直接叠好就收了起来 —— 这其实就是卷绕工艺。

如下图,从上对下数一下,分别是: 上被罩、被芯、下被罩、下被罩、被芯、上被罩、上被罩、被芯、下被罩、下被罩、被芯、上被罩

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(1)

很牛逼吧,卷绕成这么复杂了,但上被罩与下被罩从来没有直接接触,就像电芯中的正极和负极从来不会直接接触一样。万一接触了,那就是传说中的内短路。

卷绕(Winding)会有一些问题,比如边角处会浪费空间、卷绕张力的不均匀和形变可能引发一致性问题等。为解决这个问题,就发明了叠片工艺(Stacking):被芯(隔膜)依然是连续的,弯成Z字形,而正极、负极切成片片,夹在Z字形的隔膜中间[1]。

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(2)

咱们平时吃的煎饼果子,主要采用的也是卷绕工艺。有时候加了三个鸡蛋造成体积太大(能量密度提高),放不到早餐袋中去,就需要用工具在边角处切一刀,再塞进袋子里去。这种提高空间利用率的方法,就像是从卷绕工艺到叠片工艺的进化。

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(3)

卷绕与叠片工艺不一样,对生产设备的需求也不一样。总体来说,卷绕工艺是现在,好处是便宜成熟好用;叠片工艺在未来,好处是性能更好,但可能会贵。

圆柱电池,圆的嘛,一看就知道只能用卷绕工艺。方形电池,方方正正浓眉大眼的,当前主流也是卷绕工艺。

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(4)

软包电池,薄薄的一片,只能用叠片工艺。方形电池也可以用叠片,就是性能更强一些。

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(5)

两种不同工艺的优缺点对比,文献[1]汇总得非常好:

卷绕电池电芯处理(叠片工艺和卷绕工艺)(6)

所以,叠片与卷绕工艺,哪种做出的动力电池更好呢? 不考虑成本与工艺成熟度,叠片更好。

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