疊片電池工藝為什么更具優(yōu)勢,為何頭部電池企業(yè)紛紛布局疊片電池工藝?

　　電池制造工藝主要分為疊片工藝和卷繞工藝兩種技術(shù)路線。目前中國電池企業(yè)的主要技術(shù)方向以圍繞卷繞為主，但隨著疊片技術(shù)的進步，大量電池企業(yè)開始進入疊片領(lǐng)域。

　　近期電池市場調(diào)研報告指出，目前主流電池企業(yè)均有疊片電池技術(shù)路線規(guī)劃，在方形電池大尺寸趨勢下，伴隨疊片設(shè)備技術(shù)進步，疊片工藝有望得到大規(guī)模應(yīng)用，既然如此，那什么是電池疊片工藝呢，它具有什么優(yōu)勢，為何頭部電池企業(yè)紛紛布局疊片工藝電池?

　　一、什么是電池疊片工藝?

　　了解，疊片是指將極片與隔膜交替堆疊在一起，最終完成多層疊片極芯的一種生產(chǎn)工藝。和卷繞工藝相比，疊片工藝在能量密度、安全性、循環(huán)壽命等方面更具優(yōu)勢。

　　在三種不同形態(tài)的鋰電池中，圓柱電池僅使用卷繞工藝，軟包工藝僅使用疊片工藝，方形電池既可以使用卷繞也可以使用疊片工藝 。目前，全球頭部電池企業(yè)未來產(chǎn)品規(guī)劃逐漸向疊片電池切換 。

　　疊片工藝能有效避免卷繞工藝中由于極片、隔膜折彎而產(chǎn)生的掉粉、縫隙等極芯缺陷;同時，在倍率性上，疊片結(jié)構(gòu)電池相比卷繞工藝的普通結(jié)構(gòu)、極耳中臵結(jié)構(gòu)、多極耳結(jié)構(gòu)電池的倍率性能更好。從電池廠應(yīng)用情況看，以比亞迪與蜂巢能源為例，疊片技術(shù)應(yīng)用已逐步成熟 ，生產(chǎn)效率提升快速，部分情形下效率超遠卷繞方式。

　　不過，疊片工藝也存在一些問題：如生產(chǎn)效率低、設(shè)備投資額較高等。

　　二、電池疊片工藝具有什么優(yōu)勢?

　　從電芯性能上看，疊片制成的電芯更為出色，而卷繞有著難以逾越的“鴻溝”。

　　一方面，正負極片和隔膜被卷繞制成電芯后，其兩側(cè)邊緣位置的電極存在較大曲率，在充放電過程中容易發(fā)生變形和扭曲，從而導(dǎo)致電芯性能下降甚至構(gòu)成安全隱患;另一方面，由于放電過程中兩側(cè)電流分布不均，卷繞電芯的電壓極化較大，導(dǎo)致其放電電壓不穩(wěn)。

　　與卷繞不同，疊片工藝的原理決定了電芯的正負極片和隔膜不會在制造過程中發(fā)生彎曲，能夠充分展開堆疊在一起。這不僅能減少電芯內(nèi)阻、提升電芯功率，更重要的是，平整穩(wěn)定的界面讓極片能夠同步收縮膨脹，讓變形和電場變得均勻，使得電芯內(nèi)部電子移動更容易，從而實現(xiàn)更快的充放電速度。

　　因此，在相同體積下，疊片電芯的能量密度較卷繞要多約5%，并且具備更長的循環(huán)壽命。

　　除了性能外，疊片電芯的安全性也更好。以孚能科技的軟包疊片電芯為例，其針刺實驗?zāi)軌驘o明火甚至無煙，表現(xiàn)出高度的安全性。其中的奧秘就在于“熱”。卷繞電芯主要是沿卷軸方向散熱，加上卷繞層數(shù)較多，其傳熱散熱的效果都不理想;疊片電芯憑借較少的極片堆疊層數(shù)和更大的表面積，傳熱散熱效果明顯，電芯熱穩(wěn)定性得到增強。

　　總結(jié)來看，疊片工藝在能量密度、安全性、充放電效率方面要優(yōu)于卷繞工藝。

　　三、為何頭部電池企業(yè)紛紛布局疊片工藝電池?

　　近期小編注意到，全球領(lǐng)先電池企業(yè)中，LG新能源、比亞迪、SK on、中創(chuàng)新航、遠景動力和孚能科技都已布局疊片工藝路線。

　　國內(nèi)企業(yè)方面，11月2日，蜂巢能源官宣自主研發(fā)的第三代高速疊片技術(shù)成功量產(chǎn)。全新的疊片技術(shù)融合了極片熱復(fù)合與多片疊融合技術(shù)，在疊片效率方面實現(xiàn)了顛覆性突破，達到0.125秒/片，相比第二代效率提升超過200%，同時設(shè)備單位占地面積同比減少超過40%，而且產(chǎn)品安全性更好、生產(chǎn)良品率更高。

　　作為率先將高速疊片工藝引入方形電池生產(chǎn)的電池企業(yè)，蜂巢能源第三代高速疊片技術(shù)量產(chǎn)，將引領(lǐng)動力電池行業(yè)加速進入疊時代。

　　9月9日，孚能科技推出了全新動力電池解決方案——SPS(Super Pouch Solution)。在低溫性能部分，該電芯采用全極耳和疊片工藝，配備液冷板和納米保溫材料，還應(yīng)用了低溫快速自加熱設(shè)計。

　　9月3日，欣旺達發(fā)布了SFC480超級快充動力電池產(chǎn)品。在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，該產(chǎn)品采用疊片&無連接片鏈接技術(shù)，電芯100%采用CT檢測技術(shù)，使疊片精度達到±0.1mm，同時采用CCD在線檢測防止不良率流出，進一步保障疊片精度。

　　比亞迪于2020年3月發(fā)布刀片電池。采用疊片工藝生產(chǎn)刀片電池，對齊度可以控制在0.3mm內(nèi)，疊片效率為0.3s/pcs。

　　中創(chuàng)新航2019年推出全球首創(chuàng)全極耳疊片技術(shù)及產(chǎn)品，從根本上解決了卷繞結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的R角析鋰安全風(fēng)險，大大提高安全性能;2022年第二季度，結(jié)合了全極耳、熱復(fù)合、超高速疊片等技術(shù)的新一代“全極耳熱復(fù)合切疊一體系統(tǒng)”在中創(chuàng)新航的方形電池產(chǎn)線上效率和精度再次獲得巨大突破，整機系統(tǒng)高達500pcs/min，疊片精度提升至0.25mm。

　　遠景動力軟包電池均為疊片工藝。國外企業(yè)方面，LG新能源大部分采用疊片式軟包設(shè)計，其電芯目前主要采用Stack & Folding 堆疊工藝。SK on擁有獨特的疊片技術(shù)，確保電芯在充放電循環(huán)中不會產(chǎn)生極芯扭曲，電芯壽命更長、安全性更高。

　　根據(jù)調(diào)研報告顯示,來方形電池中疊片工藝有望得到大規(guī)模使用，預(yù)測到2027年采用疊片設(shè)備的電池產(chǎn)能達到845GWh，這也是頭部電池企業(yè)紛紛布局疊片工藝電池原因所在，而格瑞普作為國內(nèi)較早接觸軟包疊片電池的鋰電池廠家，早在2007年便已成立鋰電事業(yè)部，專于制造和研發(fā)疊片軟包鋰聚合物電池。發(fā)展至今，已經(jīng)成為了國內(nèi)外知名的疊片鋰聚合物電池廠家，格瑞普生產(chǎn)的疊片鋰聚合物電池被廣泛應(yīng)用于無人機、RC模型、農(nóng)業(yè)植保、跑車、汽配、醫(yī)療、戶外、海事、軍工、工業(yè)、可穿戴設(shè)備、AR/VR和消費類電子等領(lǐng)域。