卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

眾所周知,目前制約純電動汽車發展的掣肘是續航里程以及補充能源的效率,而限制這兩點最為核心的部件就是動力電池技術。動力電池技術的發展情況直接影響著純電動汽車的價格、安全性、續航能力、耐久度、充電效率等核心指標。

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

目前業界主流的動力電池電芯按照製作工藝劃分,可以分為卷繞工藝和疊片工藝。製作工藝的不同將直接影響到電池的核心指標從而影響純電動汽車的部分性能特性。

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

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卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

兩種看似相似的製造工藝,其製造難度和電芯特性等方面都有著巨大的差異。那麼不同的製造工藝各自有哪些優劣呢?

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

通過上面總結出來的表格不難看出,採用疊片工藝的電池電芯無論是充放電速率、安全性、能量密度等多個方面都處於絕對優勢地位。此外,疊片工藝帶來更高的放電平臺,能夠適應未來的高壓平臺架構,滿足更高的充放電倍率要求。而卷繞工藝電芯屬於上個世紀90年代流傳下來的技術,看起來似乎不太適應當前純電動汽車的發展要求了。

但是以目前的技術水平,要想滿足大批量生產,保證電池電芯的一致性製造成本,卷繞工藝依舊擁有較大優勢。疊片工藝電芯受到多個技術難點的制約,比如疊片機生產速率較慢、產品一致性難以把控、生產過程繁瑣等,當前並未被行業普遍採用。就算短期內疊片工藝發生了較大進步,但是現有電池廠商的卷繞工藝生產設備生命週期遠沒有結束,所以無法快速更新生產線,相關工藝的轉向似乎只能通過建設新的生產線來實現比較靠譜了。不過為了推出性價比更高、更安全的電池,各大電池製造工廠都在投入資金、人力研發新技術。根據近期的行業消息來看,一些企業已經在疊片工藝方面取得了一些突破,並且列出了發展時間表。

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

在國內的動力電池企業中,電池巨頭寧德時代和比亞迪也都具備疊片工藝的能力,限制二者的發展的主要掣肘是高速率疊片機,由於和國外廠商比如LG的疊片機速率有一定差距,所以國內廠商疊片工藝電芯在成本上並沒有太強的優勢。目前國內其它動力電池廠商,仍然以高效可靠的卷繞工藝為主。

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

比亞迪近期發佈的刀片電池由於採用了磷酸鐵鋰正極材料,並且採用更有利於成本的去模組化設計,所以電池包成本有明顯下降,抵消了疊片效率帶來的成本劣勢。疊片磷酸鐵鋰電芯更加適合“刀片”外形的形狀,並且有更高的能量密度。“刀片”單體內部為三個串聯的疊片電芯,在串聯的結構裡面,一個電芯通過串聯連接形成了3.2V*3=9.6V的小模組,這種結構算是疊片工藝在國內較為成功的應用。

卷繞工藝和疊片工藝 純電動汽車“心中芯”

另外在疊片工藝製造領域,國內的動力電池企業蜂巢能源不得不提,它算是疊片工藝的“專科生”。蜂巢能源是從長城汽車剝離出來的一家獨立的汽車動力電池製造商,其技術路線主攻疊片電芯的方形電池,產品主要搭載在長城旗下的新能源車型上。由於其成立時間較晚,產品線較新,所以在疊片工藝上具備一定的後發優勢。

據蜂巢能源介紹,目前疊片效率可達0.6s/pcs/單工位,現在已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗證與樣機的開發製作, 2023年預計可實現0.25s/pcs/單工位疊片設備開發。不過這和進口疊片機0.17s/pcs/單工位的疊片速度仍有較大差距。

疊片工藝是一種較新的工藝,和許多新生事物一樣,疊片工藝具備許多非常明顯的優點,不過缺陷就是勞動生產率較低、成本不易控制、產品一致性較難把控等一系列“熟練度”方面的問題。

[·寫在最後·]無論是疊片工藝還是卷繞工藝,其實只是一種電芯的較為初始的工序,在對電池電芯體積、能量密度等方面並不能起到決定性作用。在電芯生產工序當中,包括塗布、注液、預化、化成等諸多關鍵工序都能決定電芯的整體性能。所以也沒辦法說到底是哪種工藝更有優勢,只能說疊片工藝但從結構上的優勢會更多一些,具體到實際尤其是大規模量產仍需解決諸多難題。


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