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锂电池叠片工艺的“退”与“进”

中国储能网讯:“近期,有部分软包动力电池企业开始找我们公司研发合作卷绕工艺的方案。”一位卷绕设备企业高层向高工锂电透露。

高工锂电了解到,在动力电池领域,软包电池制造以叠片工艺为主。但由于叠片工艺在效率、一体自动化程度等方面存在短板,让软包动力电池企业萌生了从叠片工艺向卷绕工艺转向的想法。

究其原因,一是,凭借高能量密度优势,软包电池在动力市场的渗透率迅速攀升。高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,2018年第一季度,软包电池出货量约1.2GWh,出货占比14%,较同比去年大幅增涨。叠片效率无法很好满足电池企业需求。

二是,从选择转向卷绕工艺的原因来看,不论是半自动还是全自动卷绕,都可以较快速且高质量的完成,生产控制也相对简单。同时,后续的分切方便,极片合格率高。

三是,卷绕工艺相比于叠片工艺成本要低。

随着软包电池在动力市场的应用提速,卷绕工艺在软包动力电池领域的解决方案趋于成熟,卷绕工艺未来两年内在动力软包市场的应用或将增多。

但从长期来看,软包叠片工艺的电池在安全性能、能量密度等方面明显优于卷绕工艺,且随着国内叠片装备企业的不断革新进步,以及大型锂电装备企业的横向延伸,叠片工艺仍会是软包电池的主流趋势。

软包电池工艺的短期转向

一方面是来自于软包电池市场端需求的激增,电池企业亟待提升生产效率;另一方面是出于对成本控制的需求,因此未来两年软包电池扩产中选择卷绕工艺路线会增多。

根据国内部分软包电池企业反馈,目前国内在叠片机应用方面存在的不足点在于:

1、设备效率慢。目前叠片机行业效率普遍在0.8秒/片的效率,与进口叠片机0.17秒/片的效率还存在较大差距。

2、折叠过程中的对齐精度。叠片工艺十分繁琐,且极片分切合格率很低,每个极片都要四刀,极片的质量(断面、毛刺等)很难保持高度一致性,而对齐精度不够会影响电池的最终性能。

3、产线连贯自动化程度偏低。业内人士表示,目前中段环节产线一体自动化程度还偏低,一体自动化程度方案还不够成熟。

4、设备体型过大。不少电池厂商期望自动化叠片机在占地方面要再缩小20%。

对于软包电池工艺的转向,一位动力电池高层表示,软包应用叠片工艺和卷绕工艺都有其各自的特点,卷绕工艺优势在于制成容易、效率高,而叠片工艺对于电池性能、能量密度的提升更优异。目前公司的软包电池制造有卷绕工艺也有叠片工艺,可以根据不同的市场以及客户的要求进行应对满足。

叠片工艺仍是长期发展趋势

随着电池能量密度要求逐步提高,电芯企业有将电池越做越大的趋势,单电芯做大最主要存在问题在于安全性、生产效率、极片与隔膜卷绕或对叠的控制、产线集体效率等问题。

业内人士普遍认为,叠片工艺可以更好的发挥大型电芯优势,其在安全性、能量密度、工艺控制均比卷绕占据优势,因此对于动力电池领域而言,叠片工艺是软包电池长期发展的应用趋势毋庸置疑。

上述动力电池高层也表示了相同观点:“对于数码电池而言,相比于电池容量、性能更注重效率的提升,因此客户会有卷绕工艺的需求。但是对于动力电池而言,考虑未来电芯做大做强,同时叠片工艺可以更好控制电芯良率,最重要的是追求高能量密度,因此叠片工艺是未来最好的选择。”

同时,包括孚能科技、北京国能电池、天劲股份、万向A123、微宏动力在内的长期坚持软包技术路线的企业均表明,未来公司会坚持使用叠片工艺为主。

此外,国家政策补贴高能量密度以及快充电池的倾向性下,叠片工艺具备内阻低、能量密度高、高倍率放电容量较高、不容易变形等综合优势,因此部分方形动力电池企业也开始尝试叠片工艺。

值得一提的是,国内此前主推卷绕设备的优秀大型锂电装备企业也逐步加大在叠片设备布局,如赢合科技、先导智能、兴诚捷等。卷绕、叠片双管齐下,为市场做两手准备。

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