Présentation des types de processus de pile et des points clés

Qu'est-ce qu'une batterie d'empilage ?

La pile empilable désigne une pile électrique utilisant un processus de laminage. Ce type de batterie est généralement divisé en trois formes : cellule prismatique, batterie à poche et cylindre. Il existe deux procédés, dont le laminage.

En mai 1991, l'équipe de recherche et de développement de SONY a lancé la première batterie lithium-ion commerciale au monde pour les téléphones mobiles. Ce succès a fortement stimulé l'enthousiasme pour la recherche et le développement des batteries lithium-ion dans le monde entier. Pendant un certain temps, les batteries lithium-ion sont devenues les batteries chimiques les plus prometteuses dans l'esprit des gens, et ont même été considérées comme "la dernière génération de batteries". Après 1996, ENAX s'est établie au Japon et a développé la technologie des batteries à empilement (Laminate).

Le processus d'empilage des batteries consiste à diviser les couches de mélange de cathode et d'anode en couches de taille prédéterminée. Ensuite, la couche de mélange cathode-électrode, le séparateur et la couche de mélange anode sont stratifiés dans l'ordre, puis plusieurs couches de structure "sandwich" sont stratifiées en parallèle pour former un noyau d'électrode qui peut être emballé. Ce processus a été développé pour les batteries prismatiques et résout une série de problèmes existant dans les batteries à structure enroulée.

Les types de processus de la batterie d'empilage

À l'heure actuelle, la technologie d'empilage des piles est divisée en quatre types, à savoir le laminage en Z, le découpage et l'empilage, le laminage thermique et le laminage et l'empilage.

● Le laminage en Z est la méthode la plus courante, qui présente l'avantage d'un coût d'équipement faible et de petites bavures, mais l'inconvénient est que le séparateur est facilement déformé et que l'efficacité de l'empilage est faible ;

● L'intégration de la coupe et de l'empilage est améliorée sur la base du laminage en Z. L'intégration de la trancheuse et de la machine de laminage permet de réduire le chargement et le déchargement, le processus de transfert, les bosses et le taux de défectuosité. Ces deux paires ont les mêmes avantages et les mêmes inconvénients, qui peuvent tous deux endommager le séparateur.

● Le coût unitaire de la machine de découpe et d'empilage tout-en-un est légèrement inférieur à celui de la machine de découpe traditionnelle et de la machine d'empilage en Z, mais le taux d'utilisation a diminué pour atteindre environ 80%.

● Il existe relativement peu de données sur la machine à rouler tout-en-un, qui est un brevet de LG. Elle est principalement utilisée pour la fabrication de piles 3C, et les piles de puissance ont rarement été utilisées. Si vous êtes intéressé par Fabricants de piles au lithium grand public 3CVous pouvez cliquer sur le lien pour vous y référer.

À l'heure actuelle, la technologie la plus avancée est le processus de laminage thermique des composites, et l'efficacité a encore été grandement améliorée. L'efficacité théorique peut atteindre 0,125s/pcs (l'unité de mesure des pièces et des morceaux), mais le taux de réalisation réel n'est pas idéal, et le coût a également été considérablement augmenté. 6-8 millions de RMB.

Points clés du processus d'empilage des piles

● Le revêtement du matériau actif de l'électrode d'anode doit pouvoir couvrir le revêtement du matériau actif de l'électrode de cathode afin d'empêcher le dépôt de lithium (le dépôt de lithium est une condition de perte des batteries lithium-ion, telle que la charge répétée à basse température causera des dommages à la batterie et réduira la sécurité de la batterie, en particulier lorsqu'elle est soumise à une extrusion externe, à un impact, etc.)

● Le séparateur entre les pièces polaires de l'anode et de la cathode doit pouvoir séparer complètement les pôles de l'anode et de la cathode, et il est plus long et plus large que la pièce polaire de l'anode. La longueur et la largeur du séparateur de la cellule stratifiée sont généralement supérieures de 1 à 2 mm à celles du pôle négatif. La longueur spécifique du séparateur est liée à la conception de la structure de la cellule ;

● La cellule stratifiée exige une grande ordination de la pièce polaire et de la pile de séparateurs, et la position d'assemblage de la languette polaire et d'autres parties de la pièce polaire doit être précise, afin de réduire le gaspillage d'espace et les risques pour la sécurité ;

● Pendant le processus d'empilage, il est nécessaire d'éviter d'endommager les pièces de poteau, de maintenir les coins des pièces de poteau plats et exempts de bavures.

Avantages et inconvénients de la batterie empilée par rapport à la batterie enroulée

Outre l'empilage, la technologie de batterie la plus courante est le "bobinage". Nous présenterons ensuite les avantages et les inconvénients du processus d'empilage en le comparant au processus d'enroulement.

Avantage

1. Densité énergétique plus élevée
La cellule utilisant le processus d'enroulement a un taux d'utilisation de l'espace plus faible en raison de la courbure au niveau du coin d'enroulement, alors que le processus d'empilement des piles peut utiliser pleinement l'espace de la pile. Par conséquent, pour un même volume de cellule, la densité énergétique est également augmentée en conséquence.

2. La structure est plus stable
Pendant l'utilisation de la batterie, en raison de l'intercalation des ions lithium, les électrodes de l'anode et de la cathode se dilatent. Dans le cas du cœur de la batterie enroulé, la contrainte interne des couches internes et externes au niveau de l'angle d'enroulement n'étant pas uniforme, le cœur de la batterie subira une déformation en forme de vague, ce qui entraînera la détérioration de l'interface de la batterie.

Si la distribution du courant est inégale, la structure interne de la batterie deviendra de plus en plus instable, et ce processus s'accélérera. Cependant, la batterie du processus d'empilage se dilatera au cours d'une utilisation répétée, mais en général, la force d'expansion de chaque couche est similaire, de sorte que l'interface peut être maintenue plate.

3. Une sécurité accrue
L'expansion et la contraction de la pièce polaire, l'étirement du séparateur, etc. causeront la déformation de la cellule de la batterie, assurant une déformation minimale de la cellule de la batterie, ce qui est également la garantie de la sécurité de la batterie.

Pendant le processus d'enroulement, les pièces polaires aux deux extrémités sont pliées, et le matériau de revêtement subit une importante déformation par flexion ; en même temps, des problèmes tels que des chutes de poudre et des bavures sont susceptibles de se produire à l'endroit de la flexion ; la pièce polaire et le séparateur sont soumis à une tension, ce qui est susceptible d'entraîner des rides et des irrégularités. La batterie d'empilage est soumise à une tension uniforme, la déformation est faible et la sécurité de la batterie stratifiée est plus élevée.

4. Durée de vie plus longue
La durée de vie est l'une des principales propriétés des piles. La batterie à empilement a plus de languettes, plus la distance de transmission des électrons est courte et plus la résistance est faible, de sorte que la résistance interne de la batterie à empilement peut être réduite et que la chaleur générée par la batterie est faible. Cependant, l'enroulement est sujet à des problèmes tels que la déformation et l'expansion, qui affectent les performances d'atténuation de la batterie.

Inconvénient

1. Faible efficacité des équipements
L'efficacité générale du bobinage des batteries d'énergie est de 12PPM (Papers Per Minute, désigne le rendement par minute), et la machine à bobiner carrée peut atteindre cette efficacité lorsque la longueur de la pièce polaire est de 6000 mm ; cependant, l'efficacité du laminage traditionnel en forme de Z n'est que de 4PPM, et l'efficacité est trois fois différente. En outre, les équipements de laminage ont un encombrement plus important que les enrouleurs, ce qui réduit encore l'efficacité.

2. Investissement élevé dans les équipements
Du point de vue d'une ligne de production unique, le nombre de bobineuses nécessaires est lié à la longueur de chaque élément de batterie. En général, une ligne de production nécessite 10 bobineuses, ce qui représente un investissement d'environ 30 millions de RMB ;

En utilisant le processus d'empilage, le nombre de machines d'empilage nécessaires pour une ligne de production est lié au nombre de cellules, et l'investissement dans l'équipement d'empilage pour une ligne de production s'élève à 60 millions de RMB, voire plus.

3. Taux de défectuosité élevé
La batterie d'enroulement est facile à découper et présente un taux de réussite élevé. Chaque élément de batterie n'a besoin de couper la cathode et les électrodes négatives qu'une seule fois, ce qui est moins difficile ; toutefois, la découpe des feuilles empilées est fastidieuse, et chaque batterie empilée comporte des dizaines de petites pièces, ce qui est susceptible d'entraîner des produits défectueux, de sorte qu'une batterie empilée unique est sujette à des problèmes tels que la section transversale.

Étant donné que les batteries à empilement sont supérieures aux batteries à enroulement en termes de densité énergétique et de sécurité, et grâce au développement continu de la technologie d'empilement, nous nous attendons à ce que le processus d'empilement dans les batteries carrées soit utilisé à grande échelle à l'avenir.