電池制造工藝主要分為疊片工藝和卷繞工藝兩種技術路線。目前中國電池企業的主要技術方向以圍繞卷繞為主，但隨著疊片技術的進步及突破，大量電池企業開始采用疊片工藝生產鋰電池電芯，既然如此，下面我們來一起看看鋰(li)電池電芯疊片技術怎么樣?

　　電芯疊片是鋰電池中段生產的核心環節

　　鋰(li)電(dian)池制(zhi)造可統(tong)一分為極(ji)片制(zhi)作、電(dian)芯(xin)(xin)(xin)組(zu)(zu)裝(zhuang)、電(dian)芯(xin)(xin)(xin)激活(huo)檢測和模組(zu)(zu)/Pack 封(feng)裝(zhuang)四大工序(xu)，其中(zhong)(zhong)，電(dian)芯(xin)(xin)(xin)組(zu)(zu)裝(zhuang)屬于(yu)中(zhong)(zhong)段(duan)生產(chan)環節，主要包括卷繞(rao)(rao)或(huo)疊(die)(die)片、電(dian)芯(xin)(xin)(xin)預封(feng)裝(zhuang)、電(dian)芯(xin)(xin)(xin)注液(ye)等工序(xu)。卷繞(rao)(rao)是(shi)指(zhi)(zhi)將制(zhi)片工序(xu)或(huo)收卷式(shi)模切(qie)機制(zhi)作的(de)極(ji)片卷繞(rao)(rao)成電(dian)芯(xin)(xin)(xin)，疊(die)(die)片指(zhi)(zhi)的(de)是(shi)將模切(qie)工序(xu)中(zhong)(zhong)制(zhi)作的(de)單(dan)體極(ji)片疊(die)(die)成電(dian)芯(xin)(xin)(xin)。通常(chang)來說，卷繞(rao)(rao)用(yong)于(yu)方(fang)(fang)形和圓柱電(dian)池，疊(die)(die)片用(yong)于(yu)方(fang)(fang)形和軟包電(dian)池。根據 GGII 測算數據，在(zai)鋰(li)電(dian)設(she)備中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)段(duan)設(she)備價值量占比(bi)約(yue)為35%，其中(zhong)(zhong)，卷繞(rao)(rao)/疊(die)(die)片機是(shi)中(zhong)(zhong)段(duan)設(she)備的(de)核心，價值量占比(bi)約(yue)70%。

　　01、疊片與卷繞的工藝差別主要在模切和極組成型

　　在模切(qie)工序，傳(chuan)統卷(juan)(juan)繞采用雙(shuang)邊模切(qie)，模切(qie)極(ji)(ji)耳(er)間距不等，沖切(qie)位置有Mark孔進(jin)行定位;而疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)采用單邊模切(qie)，極(ji)(ji)耳(er)間距相同，會(hui)進(jin)行等間距切(qie)斷。在極(ji)(ji)組成型(xing)工序，卷(juan)(juan)繞正負極(ji)(ji)片(pian)(pian)(pian)連續，疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)是片(pian)(pian)(pian)狀物(wu)料，在層數(shu)相同的情況下，相較(jiao)于卷(juan)(juan)繞電(dian)池，疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)電(dian)池的極(ji)(ji)耳(er)數(shu)量多一(yi)倍(bei)，同時(shi)隔膜張力幾乎為零，孔隙率和原材料保持一(yi)致。目前市場上主流疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)設備路線主要有Z字型(xing)疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)、切(qie)疊(die)(die)一(yi)體機(ji)、熱復合(he)疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)和卷(juan)(juan)繞一(yi)體機(ji)四種，其中Z型(xing)疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)目前在國內應用最廣泛，熱復合(he)疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)技(ji)術(shu)難度更高，卷(juan)(juan)疊(die)(die)一(yi)體機(ji)涉(she)及(ji)到(dao)日韓專(zhuan)利，國內應用較(jiao)少(shao)。

　　02、疊片顯著提升電池能量密度和安全性劣勢在于效率和工藝控制等方面

　　和卷繞電池相(xiang)比，疊片電池具有(you)一(yi)定(ding)優勢：

　　1)、更高的體(ti)積(ji)能(neng)量密度(du)上限：在相同體(ti)積(ji)的電芯設計情(qing)況下，疊片電芯的能(neng)量密度(du)高出(chu)約(yue) 5%左(zuo)右

　　2)、更(geng)穩(wen)定的內部結構和(he)更(geng)高的安全性：不(bu)存在拐角內應力不(bu)均勻(yun)問題，每層膨(peng)脹力接近，因此可以保持界面平整，內部結構更(geng)穩(wen)定，同(tong)時拐角處受力均勻(yun)，斷裂(lie)風險降(jiang)低

　　3)、更長的循環壽命(ming)：極耳數(shu)量(liang)是卷繞(rao)電池的 2 倍，內阻(zu)相應降(jiang)低 10%以上，循環壽命(ming)比(bi)卷繞(rao)高 10%左(zuo)右

　　4)、更適合做高(gao)倍率、大(da)尺寸和異型電池。但疊片(pian)也存在生(sheng)產效率較(jiao)低、良率較(jiao)低、設(she)備投資大(da)、工(gong)藝難度大(da)等劣勢，是此前(qian)制約大(da)批量生(sheng)產的主要因素。

　　03、方形大尺寸電池成為趨勢之下,疊片有望得到大規模應用

　　在三種不同形(xing)(xing)態(tai)的鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)中，圓柱(zhu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)僅(jin)使(shi)(shi)用(yong)卷繞工(gong)藝(yi)，軟包(bao)工(gong)藝(yi)僅(jin)使(shi)(shi)用(yong)疊片(pian)(pian)工(gong)藝(yi)，方形(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)既可(ke)以使(shi)(shi)用(yong)卷繞也可(ke)以使(shi)(shi)用(yong)疊片(pian)(pian)工(gong)藝(yi)。目(mu)前，全球(qiu)頭部(bu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)企業未來產品規(gui)劃逐漸向疊片(pian)(pian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)切換。鑒于疊片(pian)(pian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在能量密度(du)以及(ji)安全性等方面(mian)優于卷繞電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，伴隨疊片(pian)(pian)技術的不斷發展，我(wo)們預計(ji)未來方形(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)中疊片(pian)(pian)工(gong)藝(yi)有(you)望得到大(da)規(gui)模使(shi)(shi)用(yong)。我(wo)們預測(ce)，到 2027 年采(cai)用(yong)疊片(pian)(pian)設(she)備的電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)產能達(da)到845GWh，對應疊片(pian)(pian)機設(she)備空間約319億元，折合未來5年CAGR達(da)到35%。

　　04、電芯疊片：鋰電池中段生產的核心環節

　　疊(die)(die)(die)(die)片(pian)與卷(juan)(juan)繞(rao)為(wei)(wei)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)中(zhong)段(duan)生產(chan)的(de)核(he)心環節，GGII 測算價值量占中(zhong)段(duan)設(she)(she)備約70%。各類(lei)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造可(ke)統一分為(wei)(wei)極片(pian)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作、電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)組裝(zhuang)、電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)激活檢測和模(mo)組/Pack 封裝(zhuang)四大工(gong)序(xu)。其(qi)中(zhong)，電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)組裝(zhuang)屬(shu)于(yu)(yu)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)生產(chan)的(de)中(zhong)段(duan)環節，主要包(bao)括卷(juan)(juan)繞(rao)或疊(die)(die)(die)(die)片(pian)、電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)預封裝(zhuang)、電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)注液等工(gong)序(xu)，卷(juan)(juan)繞(rao)是指將制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)片(pian)工(gong)序(xu)或收(shou)卷(juan)(juan)式模(mo)切(qie)機制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)極片(pian)卷(juan)(juan)繞(rao)成電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)，疊(die)(die)(die)(die)片(pian)指的(de)是將模(mo)切(qie)工(gong)序(xu)中(zhong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)單體極片(pian)疊(die)(die)(die)(die)成電(dian)(dian)(dian)芯(xin)(xin)。通常來說，卷(juan)(juan)繞(rao)用于(yu)(yu)方形(xing)和圓柱電(dian)(dian)(dian)池(chi)，疊(die)(die)(die)(die)片(pian)用于(yu)(yu)方形(xing)和軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)。根據GGII測算數據，在(zai)鋰電(dian)(dian)(dian)設(she)(she)備中(zhong)，中(zhong)段(duan)設(she)(she)備價值比重約為(wei)(wei) 35%，其(qi)中(zhong)，卷(juan)(juan)繞(rao)/疊(die)(die)(die)(die)片(pian)機是中(zhong)段(duan)設(she)(she)備的(de)核(he)心，價值占中(zhong)段(duan)設(she)(she)備約 70%。

　　疊片與(yu)卷繞的主要差別(bie)在于模(mo)(mo)切和(he)極(ji)組(zu)成型兩道工序(xu)。傳(chuan)統方形電池卷繞工藝(yi)與(yu)疊片工藝(yi)流程(cheng)差異主要在模(mo)(mo)切工序(xu)和(he)極(ji)組(zu)成型工序(xu)，其他工序(xu)的加工方法差別(bie)不大。

　　模切工序主要差異：

　　1)模(mo)切(qie)方(fang)式(shi)，傳統卷(juan)(juan)繞采用(yong)雙邊(bian)五金或(huo)者激光模(mo)切(qie)方(fang)式(shi)，模(mo)切(qie)完成(cheng)(cheng)后(hou)分切(qie)收卷(juan)(juan)，以卷(juan)(juan)料(liao)形式(shi)流(liu)向極(ji)組(zu)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工序，疊片(pian)則大多(duo)采用(yong)單邊(bian)五金或(huo)者激光模(mo)切(qie)方(fang)式(shi)，模(mo)切(qie)后(hou)以片(pian)狀(zhuang)物料(liao)流(liu)向極(ji)組(zu)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工序。

　　2)極耳間(jian)距，卷(juan)(juan)繞(rao)的(de)模切極耳間(jian)距不(bu)等，內圈(quan)間(jian)距小，外(wai)圈(quan)間(jian)距大，極耳的(de)間(jian)距依據(ju)卷(juan)(juan)繞(rao)每圈(quan)的(de)周(zhou)長(chang)差進行設計(ji)，這樣可以保證卷(juan)(juan)繞(rao)后的(de)極組極耳落在同一(yi)位置，疊片的(de)極耳則是等間(jian)距的(de)。

　　3)沖切(qie)位(wei)置(zhi)(zhi)，卷繞會(hui)根據電(dian)芯要求(qiu)在(zai)片(pian)長位(wei)置(zhi)(zhi)設置(zhi)(zhi) Mark 定位(wei)孔，卷繞時檢測(ce)到 Mark 孔時會(hui)進行切(qie)斷(duan)，而疊片(pian)極(ji)耳間距相同，會(hui)進行等間距切(qie)斷(duan)。

　　極組(zu)成型(xing)工序主要(yao)差異：

　　1)極片狀態(tai)，卷繞的(de)正負極片連(lian)續，疊片的(de)正負極片是片狀物料。

　　2)極(ji)組完(wan)成判定，卷(juan)繞檢測到(dao) Mark 孔(kong)時進(jin)行裁斷(duan)，完(wan)成極(ji)組卷(juan)繞，疊片則按照正負極(ji)片的設定數量進(jin)行疊片，達到(dao)設定值時完(wan)成一個電池(chi)的疊片。

　　3)極(ji)組形態(tai)，在層數(shu)相同條件(jian)下(xia)，疊片電(dian)池的極(ji)耳數(shu)較卷繞電(dian)池多一倍。

　　4)隔膜張力(li)控制，卷繞(rao)在(zai)高(gao)速卷繞(rao)過(guo)程中隔膜會產(chan)生(sheng)一定的(de)張力(li)，孔(kong)隙(xi)率會發生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)變化，而(er)疊(die)片在(zai)極組成型時張力(li)幾乎為零，孔(kong)隙(xi)率和原材料保持一致。

　　目(mu)前市場上(shang)主(zhu)流疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)(ji)設備路線主(zhu)要有(you)四種，分別為Z字(zi)型疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)(ji)、切(qie)疊(die)(die)(die)(die)一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)、熱復(fu)(fu)(fu)(fu)合疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)(ji)和(he)卷繞一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)。其中(zhong)，Z字(zi)型疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)(ji)和(he)切(qie)疊(die)(die)(die)(die)一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)本質上(shang)都屬于(yu)Z型疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)，目(mu)前在(zai)國(guo)(guo)(guo)內應(ying)用(yong)最廣泛(fan)。熱復(fu)(fu)(fu)(fu)合疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)機(ji)(ji)是(shi)將烘烤后的正負極片(pian)(pian)(pian)與隔膜熱復(fu)(fu)(fu)(fu)合，隨后經輥(gun)壓，裁切(qie)成復(fu)(fu)(fu)(fu)合單元(yuan)再進(jin)行疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)，相較于(yu)Z字(zi)型疊(die)(die)(die)(die)片(pian)(pian)(pian)多熱復(fu)(fu)(fu)(fu)合和(he)輥(gun)壓等(deng)工(gong)序，技術(shu)難度更高。卷疊(die)(die)(die)(die)一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)是(shi)指將正負極片(pian)(pian)(pian)裁切(qie)成單元(yuan)，分別貼在(zai)隔膜上(shang)，然后用(yong)卷繞的方式，實(shi)現兩組正負極片(pian)(pian)(pian)相間疊(die)(die)(die)(die)放;卷疊(die)(die)(die)(die)一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)設計牽扯(che)到國(guo)(guo)(guo)外(wai)日韓專利，例如LG新能源使用(yong)的是(shi)德國(guo)(guo)(guo)MANZ制(zhi)造(zao)的卷疊(die)(die)(die)(die)一(yi)(yi)體(ti)(ti)機(ji)(ji)鋰電(dian)設備。

　　05、疊片優劣勢分析：提升電池能量密度和安全性，受限于效率和工藝問題

　　總結：疊(die)(die)片工(gong)藝能(neng)更好提(ti)升電(dian)池(chi)性能(neng)，但是(shi)存(cun)在(zai)(zai)生產(chan)效率(lv)(lv)低、設備(bei)(bei)投(tou)資大(da)等問題。和(he)卷(juan)繞電(dian)池(chi)相(xiang)比，疊(die)(die)片電(dian)池(chi)在(zai)(zai)理論上(shang)具有更高(gao)的(de)體積(ji)能(neng)量密(mi)度上(shang)限、更穩定的(de)內部(bu)結構和(he)更長(chang)的(de)循環壽命等優(you)點，同時更適合生產(chan)高(gao)倍率(lv)(lv)電(dian)池(chi)、大(da)尺寸(cun)電(dian)池(chi)和(he)異(yi)型電(dian)池(chi)，但也存(cun)在(zai)(zai)生產(chan)效率(lv)(lv)較低、良率(lv)(lv)較低、設備(bei)(bei)投(tou)資大(da)、工(gong)藝難度大(da)等缺點。

　　疊片(pian)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率較高(gao)，有利(li)于提升電(dian)池(chi)(chi)能(neng)量密度。卷繞(rao)(rao)電(dian)池(chi)(chi)在(zai)卷繞(rao)(rao)拐角(jiao)部(bu)有弧度，在(zai)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率上要低于疊片(pian)電(dian)池(chi)(chi)，而疊片(pian)結構可(ke)以充分利(li)用(yong)電(dian)池(chi)(chi)的(de)邊(bian)角(jiao)空(kong)間(jian)，根(gen)據(ju)《中(zhong)國車規級動(dong)力高(gao)速疊片(pian)電(dian)池(chi)(chi)發展白(bai)皮書》數據(ju)，從卷繞(rao)(rao)到疊片(pian)，VDA 容量提升約(yue)2.5%，在(zai)相同體積(ji)的(de)電(dian)芯(xin)設計情(qing)況下，疊片(pian)電(dian)芯(xin)的(de)能(neng)量密度高(gao)出約(yue)5%左右。

　　疊片電池(chi)不(bu)存在(zai)拐角內(nei)應力不(bu)均(jun)(jun)勻問題，內(nei)部(bu)結構更加穩定。在(zai)電池(chi)循環過(guo)程中，伴(ban)隨鋰離(li)子的嵌入，正負極(ji)片均(jun)(jun)有(you)膨脹，卷繞電池(chi)由(you)于(yu)拐角處內(nei)外(wai)層內(nei)應力不(bu)一致，容易產生波浪(lang)狀(zhuang)變形，導致電池(chi)界(jie)面變差，電流分布不(bu)均(jun)(jun)勻，內(nei)部(bu)結構不(bu)穩定。而疊片電池(chi)不(bu)存在(zai)拐角內(nei)應力不(bu)均(jun)(jun)勻問題，每層膨脹力接(jie)近，因此可以保持界(jie)面平整(zheng)，內(nei)部(bu)結構更穩定。

　　疊片電(dian)(dian)池安全性更(geng)高。在電(dian)(dian)池循環過(guo)程中，卷(juan)繞(rao)電(dian)(dian)池拐(guai)角(jiao)處內(nei)應力(li)無法充分(fen)釋放，可能導致(zhi)拐(guai)角(jiao)處斷裂，進而產生(sheng)脫粉、毛(mao)刺(ci)等問(wen)題(ti)，甚(shen)至引發電(dian)(dian)池內(nei)短(duan)路，帶來熱失控風(feng)險(xian)。而疊片電(dian)(dian)池拐(guai)角(jiao)處受力(li)均勻，大(da)大(da)降(jiang)低電(dian)(dian)池安全風(feng)險(xian)問(wen)題(ti)。

　　以上就是鋰電池電芯疊片技術的介紹了，相信通過以上對鋰電池電芯疊片技術的介紹大家對電池電芯疊片技術有了更加深層次的了解了，而格瑞普作為國內較早接觸軟包疊片工藝的鋰電池廠家，早在2007年便已成立鋰電事業部，并且專注于研發和制造疊片工藝軟包鋰聚合物電池和軟包磷酸鐵鋰電池。發展至今，已經成為了國內外知名的疊(die)片電池廠(chang)家，格瑞普生產的(de)疊片聚(ju)合物鋰電池(chi)被廣泛應用于無人機、RC模型、農業植保、跑車、汽配、醫(yi)療、戶外、海事、特種設備、工業、可穿戴設備、AR/VR和消費類(lei)電子等領域。