大家都知道圓柱電池僅用卷繞，軟包電池僅用疊片，方形電池是兩種工藝的重疊領(lǐng)域。鋰電池封裝方式可以分為方形、圓柱以及軟包。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，截至2022年第三季度，方形動(dòng)力電池裝機(jī)量約156.47GWh，同比增長(zhǎng)125%；軟包動(dòng)力電池裝機(jī)量約9.32GWh，同比增長(zhǎng)47%； 圓柱形動(dòng)力電池裝機(jī)量約5.99GWh，同比下降10%。

方形電池可塑性較強(qiáng)，成組效率高，是目前主流整車(chē)廠商的首選。但行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)工藝不統(tǒng)一，單體差異性較大。方形電池可同時(shí)應(yīng)用卷繞、疊片兩種工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

圓柱電池生產(chǎn)工藝最成熟，一致性較高，市場(chǎng)上主流型號(hào)包括1865、2170和4680。圓柱電池容量較低，結(jié)構(gòu)件等分?jǐn)偝杀靖?，電芯?shù)量遠(yuǎn)高于方形和軟包電池，系統(tǒng)集成難度大，僅能通過(guò)卷繞工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

軟包電池在同容量下重量最輕，定制化程度高，界面均一性好，快充性能好。但鋁塑膜依賴(lài)進(jìn)口，生產(chǎn)成本高，行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)并未統(tǒng)一，電池一致性較差。主流軟包電池采用疊片工藝。

電池性能對(duì)比

鋰電池的生產(chǎn)共分為四大工序，分別對(duì)應(yīng)極片生產(chǎn)、電芯組裝、電芯激活檢測(cè)和電池封裝。

極片生產(chǎn)是鋰電池制造的基礎(chǔ)，對(duì)極片制造設(shè)備的性能、精度、穩(wěn)定性、自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效能等有著很高的要求 ，主要分為漿料攪拌、極片涂布、極片輥壓、極片分切四個(gè)步驟。在極片分切 后會(huì)根據(jù)電芯的要求分別采取制片或模切工藝，將窄極片制成適合卷繞或疊片的第一工序段半成品。

電芯組裝是鋰電池生產(chǎn)的中段環(huán)節(jié)，對(duì)精度、效率、一致性要求較高，主要包含電芯卷繞或疊片、電芯預(yù)封裝以及電芯注液三個(gè)步驟，卷繞是將極片卷成極組，疊片是將極片疊成極組。根據(jù) GGII測(cè)算，中段環(huán)節(jié)的設(shè)備采購(gòu)金額占全流程設(shè)備總價(jià)值的30%-35%，其中，卷繞機(jī)、疊片機(jī)的采購(gòu)金額約占中段環(huán)節(jié)的70%，是最核心的生產(chǎn)設(shè)備。

電芯激活檢測(cè)、封裝是鋰電池生產(chǎn)的后段環(huán)節(jié)，化成和分容是其中最重要的部分?；墒菍?duì)注液封裝后的電芯充電進(jìn)行活化，分容是在電池活化后測(cè)試電池容量及其他電性能參數(shù)并進(jìn)行分級(jí)。

卷繞是通過(guò)控制極片的速度、張力、尺寸、偏差等要素，將正負(fù)極片、隔膜、膠帶等原料分條后按尺寸卷成極芯。

卷繞要求極片、隔膜在卷的過(guò)程中始終保持齊整，因此對(duì)糾偏技術(shù)要求較高。行業(yè)通常要求卷后正負(fù)極片和隔膜的上下偏差均小于0.5mm。

國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的圓柱電芯卷繞速度能達(dá)到18m/s；方形卷繞由于要保持線(xiàn)速度穩(wěn)定，因此變角速度較慢，目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的生產(chǎn)速度約為0.8m/s。

通過(guò)卷繞工藝制成的圓柱形或方形半成品，最終會(huì)被放入對(duì)應(yīng)的鋼殼/鋁殼形成不同形態(tài)的電芯。目前4680大圓柱電池采用卷繞工藝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，被特斯拉、寶馬等主流整車(chē)廠商大力推廣。

疊片是先根據(jù)電芯的層數(shù)要求確定極片數(shù)量，然后將正、負(fù)極片裁切成相同大小后間隔堆疊到隔膜上。

通過(guò)疊片工藝制成的軟包或方形半成品，最終會(huì)被放入鋁塑膜或鋼殼/鋁殼制成軟包或方形電芯。方形電池可通過(guò)疊片工藝向長(zhǎng)刀、短刀電池發(fā)展，且目前已被比亞迪、蜂巢能源等公司應(yīng)用；主流軟包電池通過(guò)疊片工藝生產(chǎn)。

疊片電池能量密度更高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)的同時(shí)安全性更好，但目前疊片設(shè)備的生產(chǎn)效率較低、設(shè)備投資成本更大且產(chǎn)成品良率不如卷繞。國(guó)內(nèi)企業(yè)目前大多采用中小尺寸卷繞機(jī)，疊片機(jī)的比例還不高。

卷繞和疊片的模切方式、產(chǎn)品物料、極耳間距、沖切定位方式等存在差異性。

卷繞

模切方式：雙邊五金/激光模切；

物料差異：下料時(shí)為卷繞；

極耳間距：間距不等內(nèi)圈小，外圈大；

沖切定位：有Mark孔定位，檢測(cè)到時(shí)進(jìn)行切斷。

疊片

模切方式：?jiǎn)芜呂褰?激光模切；

物料差異：下料時(shí)為片狀；

極耳間距：等間距；

沖切定位：按片數(shù)計(jì)數(shù)。

卷繞和疊片在極片連續(xù)性、控制方式、裁斷次數(shù)等存在差異性。

卷繞

正負(fù)極：極片連續(xù)；

控制方式：控制極片的長(zhǎng)度；

裁斷次數(shù)：僅需對(duì)每片極片進(jìn)行一次截?cái)啵?極片數(shù)量少， 質(zhì)量可控。

疊片

正負(fù)極：極片不連續(xù)、呈現(xiàn)片狀；

控制方式：控制疊片數(shù)量；

裁斷次數(shù)：多次裁斷 形成成百上千的小極片， 工藝控制難度大， 且易產(chǎn)生粉塵、 毛刺等問(wèn)題。

極片裁切邊緣的質(zhì)量對(duì)電池性能和品質(zhì)具有重要的影響。

毛刺和雜質(zhì)：會(huì)造成電池內(nèi)短路，引起自放電甚至熱失控。

尺寸精度差：無(wú)法保證負(fù)極完全包裹正極，或者隔膜完全隔離正負(fù)極極片，引起電池安全問(wèn)題。

材料熱損傷、涂層脫落等：會(huì)造成電池內(nèi)短路，引起自放電甚至熱失控。

切邊不平整，引起極片充放電過(guò)程的不均勻性。

五金模具受益于疊片技術(shù)發(fā)展。

模具定期更換：

模切模具每3個(gè)月更換一次，模具在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)疲勞，卷刃需要磨刀刃，磨了十次就要更換。

模具要求更高

疊片對(duì)毛刺要求更高：消費(fèi)電子是5微米左右，動(dòng)力電是10~15微米左右。

卷繞和疊片在極組成型上存在工藝差異。

4680圓柱電池卷繞過(guò)程

卷繞：?jiǎn)尉磔S方式，中間空心；

全極耳：采用高速氣體吹折彎極耳。

特斯拉4680圓柱電芯卷繞

方形電池卷繞過(guò)程

卷繞：雙卷軸，速度慢于單卷軸；

極耳：極耳平齊。

方形電芯卷繞

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