锂离子电池电芯叠片分析-正源新能源

电芯叠片是锂电池中段生产的核心环节。

锂电池制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和模组/Pack 封装四大工序，其中，电芯组装属于中段生产环节，主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、电芯注液等工序。卷绕是指将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，叠片指的是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯。通常来说，卷绕用于方形和圆柱电池，叠片用于方形和软包电池。根据 GGII 测算数据，在锂电设备中，中段设备价值量占比约为 35%，其中，卷绕/叠片机是中段设备的核心，价值量占比约 70%。

叠片与卷绕的工艺差别主要在模切和极组成型。

在模切工序，传统卷绕采用双边模切，模切极耳间距不等，冲切位置有 Mark 孔进行定位；而叠片采用单边模切，极耳间距相同，会进行等间距切断。在极组成型工序，卷绕正负极片连续，叠片是片状物料，在层数相同的情况下，相较于卷绕电池，叠片电池的极耳数量多一倍，同时隔膜张力几乎为零，孔隙率和原材料保持一致。目前市场上主流叠片机设备路线主要有 Z 字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷绕一体机四种，其中 Z 型叠片目前在国内应用最广泛，热复合叠片机技术难度更高，卷叠一体机涉及到日韩专利，国内应用较少。

叠片显著提升电池能量密度和安全性，劣势在于效率和工艺控制等方面。

和卷绕电池相比，叠片电池具有一定优势：1）更高的体积能量密度上限：在相同体积的电芯设计情况下，叠片电芯的能量密度高出约 5%左右；2）更稳定的内部结构和更高的安全性：不存在拐角内应力不均匀问题，每层膨胀力接近，因此可以保持界面平整，内部结构更稳定，同时拐角处受力均匀，断裂风险降低；3）更长的循环寿命：极耳数量是卷绕电池的 2 倍，内阻相应降低 10%以上，循环寿命比卷绕高 10%左右；4）更适合做高倍率、大尺寸和异型电池。但叠片也存在生产效率较低、良率较低、设备投资大、工艺难度大等劣势，是此前制约大批量生产的主要因素。

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