Ventajas y desventajas de la batería bobinada o apilable

En la actualidad, la planificación de productos futuros de empresas líderes mundiales en baterías como empresas de baterías eléctricas del mundo se está pasando gradualmente a las pilas apilables. Este artículo presenta principalmente batería de bobinado frente a batería de apilamiento las ventajas y los inconvenientes.

¿Qué son el bobinado y el apilado de pilas?

La estructura de enrollado consiste en enrollar la lámina catódica, el separador, la lámina anódica y el separador de la batería juntos como chicle a través del enrollado de una aguja de enrollado fija, y extruirlos en forma cilíndrica o elíptica cilíndrica o cuadrada.

El núcleo eléctrico bobinado puede formar un bobinado cilíndrico de carcasa dura y un bobinado cuadrado. Las baterías de bobinado cilíndrico representan las celdas cilíndricas de Tesla, 18650, 21700 y 4680; El núcleo eléctrico de bobinado cuadrado es el otro núcleo eléctrico utilizado habitualmente por la mayoría de las empresas automovilísticas.

La estructura de apilamiento consiste en cortar las piezas de los polos anódico y catódico en el tamaño requerido, luego apilar las piezas de los polos catódico, separador y anódico en monómero de celda pequeña, y luego apilar el monómero de celda pequeña en paralelo para formar un módulo de batería.

Batería bobinada frente a batería apilada

Ventajas de la batería de bobinado

En comparación con el bobinado y el apilado de pilas, las ventajas del proceso de bobinado residen principalmente en el bajo coste de procesamiento, la alta eficiencia y la alta calidad.

● Fácil soldadura por puntos. Cada batería de litio solo necesita soldar por puntos dos lugares, lo que resulta fácil de controlar.

● Control de producción sencillo. Una batería de litio tiene dos polos para facilitar el control. El bobinado de cilindros existe en el mercado desde hace mucho tiempo, con una tecnología madura y una buena consistencia.

● Cómodo corte. Cada célula sólo necesita un corte para los polos catódico y anódico, lo que resulta menos difícil y tiene un alto rendimiento.

Desventajas de la batería de bobinado

Comparando el bobinado con el apilamiento de la pila, la dificultad de bobinar la célula es la rebaba de dos bordes de recorte, la alineación de dos lados y el control de la tensión de bobinado.

● Alta resistencia interna y gran polarización

En comparación con las baterías de devanado y apilamiento, parte de la tensión se consume por la polarización interna de la batería, y los electrodos del cátodo y del ánodo sólo tienen una orejeta, por lo que el rendimiento de la relación carga-descarga es deficiente.

● Efecto de disipación del calor deficiente

Anteriormente, el cilindro de bobinado único núcleo eléctrico era pequeño, y la disipación de calor necesario espaciamiento. En comparación con la batería de bobinado y apilamiento, el peso del módulo por unidad de volumen era grande y cuadrado, lo que era conveniente para la disipación de calor, pero el tamaño era fijo, y el coste de volver a desarrollar el molde personalizado era alto.

Las medidas de aislamiento térmico entre los núcleos eléctricos no son fáciles de aplicar, y es probable que un tratamiento inadecuado provoque un sobrecalentamiento local, lo que dará lugar a una propagación incontrolada del calor; La resistencia interna de la batería de espiras de polo completo es pequeña, lo que resuelve el problema del calentamiento de las células de alta densidad energética, pero la nueva tecnología sigue presentando dificultades de proceso.

● El grosor de la batería es difícil de controlar

Debido a que la estructura interna del núcleo eléctrico es desigual, es fácil que el grosor de la oreja del poste, el extremo del separador y ambos lados del núcleo eléctrico sean desiguales.

Ventajas de la batería apilable

En comparación con el bobinado frente al apilamiento de la batería, las ventajas del proceso de apilamiento residen principalmente en las ventajas del gran núcleo eléctrico.

● Mayor densidad de capacidad. En comparación con la batería de bobinado frente a la de apilamiento, la placa de electrodos se expande, y la potencia de carga y descarga del apilamiento es mejor.

● Alta densidad energética. En comparación con la batería de bobinado frente a la de apilamiento, la tasa de utilidad del apilamiento es mayor, el área de la placa de electrodos cargada es mayor y la densidad de energía es mayor.

● Tamaño flexible. Puede engrosarse según el tamaño de la batería de litio como Pilas 18650y también puede utilizarse como batería heterosexual.

Desventajas de la batería apilable

Si se compara la batería de bobinado con la de apilamiento, la desventaja del proceso de apilamiento radica principalmente en el alto riesgo de cortocircuito interno.

● Es fácil de soldar

Comparando la batería de bobinado con la de apilamiento, a diferencia del proceso de bobinado, que sólo requiere dos bordes de recorte, el proceso de bobinado es fácil de controlar las rebabas y la alineación. La estructura de apilamiento necesita cuatro bordes de recorte, lo que es difícil de controlar y tiene un bajo índice de cualificación.

● Alto coste de los equipos

Se requiere un equipo semiautomático o totalmente automático de alta precisión para controlar el recorte, por lo que el coste del equipo y el coste de producción son elevados. En la actualidad, la eficiencia de las máquinas laminadoras chinas es en su mayoría de 0,8s/chip, muy inferior a la de las máquinas laminadoras de otros países, que es de 0,17s/chip.

Si se compara la batería de bobinado con la de apilado, aunque se utilicen máquinas de alta precisión para laminar y bobinar, es más fácil conseguir un bobinado de alta velocidad a bajo coste que un apilado de alta velocidad.

Resumen

Si se compara la batería de bobinado con la de apilamiento, se observa que el proceso de apilamiento tiene mayores requisitos técnicos y una mayor inversión inicial. En comparación con la batería de bobinado y la batería apilable, la célula apilable se utiliza normalmente en la estructura de la batería de paquete blando y la batería de cuchillas BYD.

El núcleo blando se envuelve con película de plástico de aluminio, que es flexible en tamaño, de alta densidad energética, pero pobre en resistencia mecánica, difícil en el proceso de sellado, y difícil de hacer la densidad de energía PACK alta.

El CTP de BYD utiliza el esquema sin módulo, en el que la célula de la batería actúa como módulo, se retira la cubierta protectora del módulo y la propia batería de álabes actúa como haz de la batería. Se cargan más celdas de batería por unidad de volumen, lo que mejora enormemente el aprovechamiento del espacio y la densidad energética del sistema.

Batería bobinada frente a batería apilable: se complementarán y competirán en el futuro

En el caso de las baterías eléctricas, la tendencia de los tiempos es la gran capacidad y el bajo coste de las celdas. Si se compara el bobinado con el apilamiento de baterías, el proceso de apilamiento puede aprovechar mejor las ventajas de los grandes núcleos eléctricos, que es superior al bobinado en términos de seguridad, densidad energética y control del proceso.

En el futuro, las baterías de almacenamiento de energía serán principalmente baterías apilables cuadradas. En comparación con la batería de bobinado contra apilamiento, la batería de apilamiento tiene potencial para desarrollarse y el impulso de desarrollo de la batería de apilamiento de almacenamiento de energía representada por la batería de cuchillas ha comenzado a mostrar signos en los últimos dos años.

Los datos muestran que las baterías apilables cuadradas 2022H1 se han vendido más de 3kWh en el mercado de almacenamiento de energía, con una tasa de penetración global de alrededor de 7%, y se utilizan ampliamente en sistemas domésticos de almacenamiento de energía, almacenamiento de energía industrial y comercial y proyectos de almacenamiento de energía en el lado de la red de origen.

En teoría, en comparación con la batería de bobinado frente a la de apilamiento, la batería de apilamiento tiene las ventajas de un mayor límite superior de densidad de energía en volumen, una estructura interna más estable y una vida útil más larga. Tiene un mayor grado de adaptación al proceso de producción de baterías de gran capacidad.

Sin embargo, presenta deficiencias como el elevado coste de inversión en equipos, el bajo rendimiento, la eficiencia insuficiente y la gran dificultad del proceso. La gran capacidad y el bajo coste del núcleo eléctrico son la tendencia general, y es difícil equilibrar la densidad de compactación y la densidad energética.

Si la búsqueda de resistencia requiere una mayor densidad de energía, es decir, hay que aumentar el grosor del revestimiento y la densidad de compactación, de modo que se pueda obtener más electricidad con el mismo volumen.

El laminado es el proceso de compactación más utilizado para las placas de electrodos de baterías de litio. Las placas de electrodos recubiertas con revestimiento granular por ambos lados se envían al hueco entre los dos rodillos, y el revestimiento se compacta bajo la carga lineal del rodillo.

En la producción industrial, la pieza de polo de la batería de litio se suele laminar continuamente con la máquina de rodillos. El objetivo del laminado es aumentar la densidad de compactación del material positivo, aumentar la capacidad de descarga de la batería, reducir la resistencia interna, reducir la pérdida de polarización, prolongar la vida útil de la batería y mejorar la tasa de utilización de la batería de iones de litio.

Sin embargo, si desea cargar y descargar rápidamente y mejorar la potencia de la batería, no debe presionar demasiado fuerte, y la densidad de compactación debe ser baja para proporcionar un canal móvil más rápido para los iones de litio.

En busca de una alta seguridad, cuanto más gruesa sea la película aislante del núcleo eléctrico, mejor, para evitar el cortocircuito interno del núcleo eléctrico y mejorar la seguridad. Sin embargo, cuanto más gruesa sea la película aislante, menor será la densidad energética y la potencia.

Con la madurez del proceso de apilamiento y la mejora de la eficiencia de las máquinas y equipos, es posible que se resuelvan los problemas de baja eficiencia y alto coste de la tecnología de pilas apilables. El resultado de la batería de bobinado frente a la de apilamiento es que formarán un patrón competitivo de competencia complementaria.