鋰離子電池的裝配是一個復雜且高度專業(yè)化的過程，涉及很多關鍵的步驟和嚴格的質量把控。裝配過程通?？梢苑殖?strong>卷繞、疊片、組裝、焊接等工序。而在眾多裝配工藝中，電極卷繞和電極的疊片對應著鋰電子電池核心部位——電芯的組成過程。

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卷繞工藝的原理及特性

卷繞通常是首先將極耳用超聲波焊接到集流體上，正極極片采用鋁極耳，負極采用鎳極耳，然后將正負極極片和隔膜按照順序：正極、隔膜、負極、隔膜進行排列，在通過卷繞組裝成電芯。卷繞工藝是鋰離子電池生產(chǎn)過程中廣泛運用的技術，主要用于制作圓柱形電池和部分方形電池。

卷繞式鋰離子電池電芯結構示意圖

鋰離子電池作為現(xiàn)代的能源心臟技術已經(jīng)相當成熟，相對應的卷繞技術也相當熟悉，現(xiàn)在卷繞的電芯構成方式擁有全自動的生產(chǎn)設備效率相當高效。它的材料主要是鋁和鎳材料，制作成本較低以及較高的利用率，使得卷繞仍是現(xiàn)在鋰離子電池裝配過程中不可或缺的步驟。卷繞結構定賦予了圓柱電池良好的抗壓性，安全性較高。另一方面卷繞的方式極片彎曲存在死角電池的空間利用不足，同時單個極耳的模式，內阻較高并不利于大電流充放電。因此卷繞電芯通常適用于小型常規(guī)的方形電池和圓柱電池。

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疊層工藝的原理及特性

疊層通常是以集流體作為引出極耳，將正負極和隔膜按照正極、隔膜、負極順序，逐層疊合在一起形成疊片電芯的過程。疊片的方式既有將隔膜切斷的直接疊片的積層式，也有不切斷隔膜的Z形疊片的折疊式。疊層與卷繞都具有全自動化生產(chǎn)的能力，也是成熟的電芯裝配工藝。

疊片式鋰離子電池結構示意圖

疊層的電芯構成方式使得每個極耳都有極耳，內阻相對較小，所以更適合大電流的充放；同時疊片電芯的空間利用率高，對比卷繞電芯無論是大型電池還是超薄電池和異形電池的設計制作上都有天然的優(yōu)勢。同時疊片的結構受力均勻，膨脹率低電流循環(huán)順暢擁有更長的循環(huán)壽命。另一方面疊片工藝相對的更加繁瑣，同時存在多個極耳，容易出現(xiàn)虛焊。對比卷繞設備機器，疊片的設備機械不僅制作更加注重精度添置的成本高，且在設備制作速度上僅為卷繞機的十分之一。

疊片電池內部解構圖

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卷繞和疊片技術的發(fā)展

卷繞的工藝升級在于提高空間利用率和能量上限，現(xiàn)在預彎曲技術預先將極片彎曲成特定的弧度，減少卷繞的應力設想，以及多極耳的卷繞設計減低內阻，都為卷繞技術的發(fā)展提供了相當?shù)陌l(fā)展空間。

疊片工藝的突破——高速疊片機的研發(fā)以及干法電極技術直接去除溶劑涂布，直接壓制極片的技術則是為了解決疊片工藝中復雜工序和設備成本的較高的問題。

CTC技術下綜合型電池結構

參考了對于兩項工藝的發(fā)展方向不難發(fā)現(xiàn)，隨著鋰離子電池的發(fā)展迭代，卷繞和疊片的界限正在逐漸模糊。卷繞和疊片工藝的競爭，本質上是效率和性能的平衡。就像卷蛋糕和千層餅干各有擁躉，兩種工藝需要在持續(xù)的摩擦融合過程中在不同的應用場景持續(xù)共存。通過優(yōu)化卷繞的結構提升能量密度和運用“疊片+卷繞”的混合工藝兼顧效率與性能，提升兩種工藝的精度與適配性都能為鋰離子電池的發(fā)展提供新的血液。

方形電池展示圖

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結尾

綜上所述，無論選擇哪種路徑，美能光子灣對鋰離子電池的未來展望同各位一樣，目標始終是讓電池更安全、更高效地驅動人類邁向清潔能源時代。美能光子灣致力于精密測量技術的研究與應用，作為電池的受益者，同各位期待：無論技術迭代的多快，結構方式多復雜，那塊為人類科技提供電力的“心臟”，可以跳的更持久、更有力。