Analiza comparativă a proceselor de stivuire vs. înfășurare în fabricarea bateriilor de litiu: avantaje tehnice și compromisuri de performanță
1. Principiile procesului
Proces de stivuire:
Fișele de anod și catod sunt tăiate la dimensiuni specificate, apoi laminate cu separatoare pentru a forma celule unitare. Aceste celule unitare sunt stivuite în paralel pentru a crea module de baterii.
Proces de înfășurare:
Fișele de anod pre-tăiate, separatoarele și foile de catod sunt înfășurate într-o secvență definită în jurul unui mandrel fix, comprimate în forme cilindrice, eliptice sau prismatice. Electrozii înfășurați sunt apoi adăpostiți în carcase metalice cilindrice sau prismatice. Dimensiunile electrodului și virajele de înfășurare sunt determinate de capacitatea de proiectare a bateriei.
2. Comparația performanței electrochimice
Rezistență internă:
Celulele stivuite prezintă o rezistență internă mai mică datorită sudurării paralele a mai multor file, scurtarea căilor de migrare litiu-ion. Aceasta reduce generarea de căldură în timpul funcționării și încetinește degradarea inițială a densității energiei. În schimb, celulele înfășurate se bazează pe o ieșire de curent cu un singur tab, ceea ce duce la o rezistență internă mai mare.
Viața ciclului:
Celulele stivuite demonstrează o gestionare termică superioară, permițând o distribuție uniformă a căldurii. Celulele înfășurate prezintă proprietăți structurale și mecanice gradient, ceea ce duce la disiparea căldurii inegale și la gradienții de temperatură localizați. Acest lucru accelerează estomparea capacității și reduce viața ciclului în celulele rănilor.
Stresuri mecanice ale electrodului:
Electrozii de stivuire prezintă o tensiune mecanică uniformă, fără concentrare localizată, minimizând deteriorarea stratului de material în timpul ciclurilor de încărcare/descărcare. Celulele de înfășurare dezvoltă concentrații de stres în punctele de îndoire, crescând riscurile de eșec structural, scurtcircuite și placare cu litiu sub sarcină electrică.
Capacitatea de rată:
Celulele de stivuire obțin o performanță îmbunătățită a vitezei datorită căilor de curent paralelizat din mai multe straturi de electrozi, permițând descărcarea mai rapidă cu curent ridicat. Celulele înfășurate se confruntă cu limitări din arhitectura cu un singur tab.
Proiectarea densității energetice:
Stacking optimizează utilizarea spațiului de ambalaje, maximizarea încărcării materialelor active pentru o densitate mai mare a energiei. Celulele de înfășurare suferă de ineficiență de spațiu din cauza geometriei electrodului curbat și a configurațiilor separatoarelor cu două straturi.
3. Avantajele procesului
Proces de stivuire:
Capacitate volumetrică ridicată: Utilizarea spațiului superior permite o capacitate mai mare în volume echivalente.
Densitate ridicată a energiei: platou de tensiune de descărcare mai mare și capacitate volumetrică.
Flexibilitatea proiectării: dimensiunile personalizabile ale electrodului acceptă geometrii de celule non-standard.
Proces de înfășurare:
Sudarea la fața locului: necesită doar două puncte de sudare pe celulă.
Scalabilitate de producție: configurația simplificată cu două electrode simplifică controlul procesului.
Scăderea eficientă: operația de tăiere a anodului/catodului reduce ratele de defecte.
4. Limitări ale procesului
Proces de stivuire:
Riscuri de sudare la rece: laminarea multi-tab crește susceptibilitatea la sudurile incomplete.
Eficiență scăzută a echipamentului: Mașinile de stivuire internă funcționează la {{0}}. 8 sec/strat vs. 0,17 sec/strat pentru omologii importate.
Proces de înfășurare:
Pierderi mari de polarizare: Proiectarea unică-tab agravează polarizarea internă, performanța ratei degradante.
Provocări de gestionare termică: Dificultatea de implementare a izolării termice inter-celule crește riscurile termice.
Variabilitatea grosimii: neomogenitatea structurală provoacă o grosime inegală la file, marginile separatoarelor și laturile celulare.
5. Concluzie
Procesele de stivuire și înfășurare prezintă compromisuri distincte în fabricarea bateriilor de litiu. Stivuirea excelează în densitatea energetică, performanța termică și flexibilitatea proiectării, ceea ce o face ideală pentru noile vehicule energetice și sistemele de stocare a energiei. Jerting oferă avantaje de eficiență a costurilor și scalabilitate pentru aplicații cu volum mare, precum electronice de consum. Progresele tehnologice continue vor optimiza și mai mult ambele metodologii, ceea ce va determina inovația în industria bateriilor de litiu.
Tob NOU Energieoferă un set complet deSoluții de linie de producție a bateriei, Putem personaliza diferite procese (proces de stivuire, proces de înfășurare) Linia de laborator de celule POUCH, linia pilot, linia de producție în conformitate cu cerințele clienților.
