Introducción a los tipos y puntos clave del proceso de apilamiento de pilas

¿Qué es la batería apilable?

Por batería apilable se entiende una batería de potencia que utiliza un proceso de laminación. Este tipo de pila se divide generalmente en tres formas: pila prismática, pila de bolsa y pila cilíndrica. Tiene dos procesos, y la laminación es uno de ellos.

En mayo de 1991, el equipo de investigación y desarrollo de SONY lanzó la primera batería comercial de ión-litio del mundo para teléfonos móviles. Este éxito estimuló enormemente el entusiasmo por la investigación y el desarrollo de baterías de iones de litio en todo el mundo. Durante un tiempo, las baterías de iones de litio se convirtieron en las baterías químicas más prometedoras en la mente de la gente, e incluso se consideraron "la última generación de baterías". Después de 1996, ENAX se estableció en Japón, y la empresa desarrolló la tecnología de baterías apilables (Laminate).

El proceso de apilamiento de pilas consiste en dividir las capas revestidas de mezcla de cátodo y ánodo en tamaños predeterminados. Posteriormente, la capa de mezcla del electrodo catódico, el separador y la capa de mezcla del ánodo se laminan en secuencia y, a continuación, se laminan múltiples capas de estructura "sándwich" en paralelo para formar un núcleo de electrodo que pueda empaquetarse. Este proceso es un procedimiento desarrollado para las baterías prismáticas, que resuelve una serie de problemas existentes en las baterías de estructura enrollada.

Los tipos de proceso de apilamiento de pilas

En la actualidad, la tecnología actual de apilamiento de baterías se divide principalmente en cuatro tipos: laminación en forma de Z, corte y apilamiento, laminación térmica y laminación y apilamiento.

● La laminación en forma de Z es el método más común, que tiene las ventajas de un bajo coste de equipo y pequeñas rebabas, pero la desventaja es que el separador se deforma fácilmente y la eficiencia de apilamiento es baja;

● La integración del corte y el apilado se mejora sobre la base de la laminación en forma de Z. Mediante la integración de la cortadora y la laminadora, se puede reducir la carga y descarga, el proceso de transferencia, reducir los golpes y reducir la tasa de defectos. Estos dos pares tienen las mismas ventajas y desventajas, ambos pueden causar daños en el separador.

● El coste unitario de la cortadora y apiladora todo en uno ha sido ligeramente inferior al de la cortadora tradicional más la apiladora en forma de Z, pero el índice de utilización ha disminuido a unos 80%.

● Hay relativamente pocos datos sobre la máquina de laminación todo en uno, que es una patente de LG. Se utiliza principalmente en la fabricación de baterías 3C, y rara vez se han utilizado baterías de potencia. Si está interesado en Fabricantes de pilas de litio para consumidores 3Cpuede hacer clic en el enlace como referencia.

En la actualidad, la tecnología más avanzada es el proceso de laminación de compuestos térmicos, y la eficiencia ha vuelto a mejorar mucho. La eficiencia teórica puede alcanzar 0,125s/pcs (la unidad de medida de piezas y piezas), pero la tasa de logro real no es ideal, y el costo también se ha incrementado en gran medida. 6-8 millones de RMB.

Puntos clave del proceso de apilamiento de pilas

● El revestimiento de material activo del electrodo del ánodo debe poder cubrir el revestimiento de material activo del electrodo del cátodo para evitar la deposición de litio (la deposición de litio es una condición de pérdida de las baterías de iones de litio, como la carga repetida a baja temperatura causará daños a la batería y reducirá la seguridad de la batería, especialmente cuando se somete a extrusión externa, impacto, etc.).

● El separador entre las piezas de los polos anódico y catódico debe poder separar completamente los polos anódico y catódico, y es más largo y ancho que la pieza del polo anódico. La longitud y la anchura del separador de la célula laminada suelen ser 1-2 mm mayores que las del polo negativo. La longitud específica del separador está relacionada con el diseño de la estructura de la célula;

● La célula laminada requiere un gran orden de la pieza de poste y la pila separadora, y la posición de montaje de la lengüeta de poste y otras partes de la pieza de poste debe ser precisa, para reducir el desperdicio de espacio y los riesgos de seguridad;

● Durante el proceso de apilamiento, es necesario evitar daños en las piezas del poste, mantener las esquinas de las piezas del poste planas y libres de rebabas.

Ventajas y desventajas de la batería apilable frente a la batería enrollable

Además del apilamiento, la principal tecnología de baterías es el "bobinado". A continuación, presentaremos las ventajas e inconvenientes del proceso de apilamiento comparándolo con el de bobinado.

Ventaja

1. Mayor densidad energética
La célula que utiliza el proceso de bobinado tiene un menor índice de utilización del espacio debido a la curvatura en la esquina de bobinado; mientras que el proceso de batería apilable puede aprovechar al máximo el espacio de la batería. Por lo tanto, con el mismo diseño de celda de volumen, la densidad energética también aumenta en consecuencia.

2. La estructura es más estable
Durante el uso de la batería, debido a la intercalación de iones de litio, tanto el electrodo anódico como el catódico se expandirán. En el caso del núcleo bobinado de la batería, como la tensión interna de las capas interior y exterior en la esquina de bobinado es incoherente, el núcleo de la batería sufrirá una deformación ondulatoria, lo que provocará el deterioro de la interfaz de la batería.

Si la distribución de la corriente es desigual, la estructura interna de la batería se volverá cada vez más inestable, y este proceso se acelerará. Sin embargo, la batería del proceso de apilamiento se expandirá durante el uso repetido, pero en general, la fuerza de expansión de cada capa es similar, por lo que la interfaz puede mantenerse plana.

3. Mayor seguridad
La expansión y contracción de la pieza de polo, el estiramiento del separador, etc. causarán la deformación de la célula de la batería, asegurando la deformación mínima de la célula de la batería, que es también la garantía de la seguridad de la batería.

Durante el proceso de enrollado, las piezas polares de ambos extremos se doblan, y el material de revestimiento sufrirá una gran deformación por flexión; al mismo tiempo, en el lugar de doblado son propensos a producirse problemas como la caída de polvo y la formación de rebabas; la pieza polares y el separador están sometidos a tensión, lo que es propenso a la formación de arrugas y desniveles. La batería apilable está sometida a una tensión uniforme y la deformación es pequeña, por lo que la seguridad de la batería laminada es mayor.

4. Ciclo de vida más largo
La duración del ciclo es una de las propiedades clave de las pilas. La batería apilable tiene más lengüetas, menor distancia de transmisión de electrones y menor resistencia, por lo que la resistencia interna de la batería apilable puede reducirse, y el calor generado por la batería es pequeño. Sin embargo, el bobinado es propenso a problemas como la deformación y la expansión, que afectan al rendimiento de atenuación de la pila.

Desventaja

1. Baja eficiencia del equipo
La eficiencia general del bobinado de baterías de energía es de 12PPM (Papers Per Minute, se refiere a la producción por minuto), y la bobinadora cuadrada puede alcanzar esta eficiencia cuando la longitud de la pieza de polo es de 6000mm; Sin embargo, la eficiencia de la laminación tradicional en forma de Z es de sólo 4PPM, y la eficiencia es tres veces diferente. Además, los equipos de laminación ocupan más espacio que las bobinadoras, lo que reduce aún más la eficiencia.

2. Elevada inversión en equipos
Desde la perspectiva de una única línea de producción, el número de bobinadoras necesarias está relacionado con la longitud de cada célula de la batería. Por lo general, una línea de producción necesita 10 bobinadoras, lo que requiere una inversión de unos 30 millones de RMB;

Utilizando el proceso de apilamiento, el número de máquinas de apilamiento necesarias para una línea de producción está relacionado con el número de células, y la inversión en equipos de apilamiento para una línea de producción es de 60 millones de RMB, o incluso más.

3. Alto índice de defectos
La pila bobinada es fácil de cortar y tiene un alto índice de paso. Cada célula de la batería sólo necesita cortar el cátodo y los electrodos negativos una vez, lo que es menos difícil; Sin embargo, el corte de hojas apiladas es engorroso, y cada batería apilada tiene docenas de piezas pequeñas, lo que es propenso a productos defectuosos, por lo que una sola batería apilada es propensa a problemas tales como la sección transversal.

Dado que las pilas apilables son superiores a las bobinadas en términos de densidad energética y seguridad, y con el continuo desarrollo de la tecnología de apilamiento, esperamos que el proceso de apilamiento en pilas cuadradas se utilice a gran escala en el futuro.