面對層層“疊置”,你是否還在繞彎?

2019-06-21 17:22    作者:曉輝    來源:新銳車網    瀏覽:

說到“疊”,有人會聯想到備受歡迎的表演活動“疊羅漢”,有人會聯想到熱播軍旅綜藝《真正男子漢》中的“疊豆腐塊”, 還有人會聯想到香酥可口的“蔥油千層餅”。

 不過,今天我們提到的“疊”,是一種電芯組裝工藝。在電動車越來越普及的今天,能量密度的提高意味著續航里程的增長,在同等化學體系下的動力電池,如果想進一步提升能量密度與安全性,方法很簡單——“疊”它就完事了。

 逐層疊置形成電池

所謂“疊”,即將正極極片、隔膜、負極極片裁剪成規定尺寸后堆疊,類似吃貨們常常惦記的三明治,正極極片與負極極片分別是上下方形的面包片兒,隔膜便是夾在其中的食材,若干個這樣的小“三明治”堆疊到一起,再放進與其尺寸十分貼合的方形“外賣包”里,這樣就做好了一個疊片電池。

可千萬別小看這簡單一“疊”,相比于多年沒有更新、從手機筆記本電池延續放大而來的卷繞工藝,它擁有眾多優勢:可以充分利用方方正正的殼體空間,這種“你多大鞋我多大腳”的工藝特質使得方形電池殼體的空間占用率極高。

而壓扁的“大大泡泡卷”式的卷繞工藝無論纏繞多么緊致,在方形包裝殼里依然存在空間浪費。這也就導致相同外殼體積下,疊片式工藝能裝下更多的活性物質,自然能量密度更大。

卷繞電芯橫截面(CT掃描圖)

除了能量密度更大,疊片式工藝中每個小“三明治”疊放平整,受力均勻,做到“雨露均沾”,自然能夠長久“融洽相處”;而卷繞式工藝中兩側彎卷處卻“草木蕭疏”,應力集中,長時間充放電后容易出現極片斷裂,所以從安全性上來講,疊片式工藝也更勝一籌。

卷繞式工藝殼體四角空間利用率低,兩側彎卷處應力集中容易斷裂

此外,得益于平鋪疊放的組裝工藝,疊片式電池在充放電過程中產生的熱量分布也更加均勻。通俗一點來講,同一塊烙餅放入微波爐中加熱,平攤放置肯定比卷裹放置受熱更均勻。而“卷裹的烙餅”由于受熱不均勻,會導致局部過熱,引起電池快速衰減,所以相比于卷繞式工藝,采用疊片工藝的電池壽命會更長。

方形卷繞                           方形層疊

既然疊片式工藝具有諸多優勢,那為什么現階段采用卷繞工藝的電池依舊是市場主流?原因就在于疊片式工藝生產效率低,嚴重制約了疊片工藝在電池行業中的應用。其次,各芯廠電池產線投入巨大,換代升級意味著巨大的投資損失,而各大主流電池廠多由3C電池轉化而來,這也是為什么松下、三星SDI、CATL等行業頭部企業,都在2022年之后才計劃導入疊片工藝的原因所在。

放眼望去,全球范圍內目前只有長城控股旗下的蜂巢能源,經過多年研發,開發出了高速疊片設備,克服了疊片工藝組裝效率低的頑疾,其位于江蘇金壇的工廠二期產線可實現單機位0.45秒/片的疊片速度,正在研發的三期產線,單機疊片效率可達0.25秒/片,與卷繞的效率一致。

只有實現更快的疊片速度,才能更好地將疊片技術應用于動力電池上,可以說,由蜂巢能源開創的動力電池“疊時代”即將撲面而來。估計很多人會關心——“疊時代”電池到底長啥樣?別著急,7月9日,河北保定,蜂巢能源“疊時代”產品發布會將為你揭曉答案。 

 

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