封装的核心工序:卷绕更贴合实际,叠片代表高性能的未来

不同的封装形式意味着核心制造工艺的差异化,形成卷绕和叠片两种技术。圆柱电池通常采 用卷绕工艺制作而成,软包电池则需应用叠片工艺,方形电池两种工艺皆可(当下主要为卷 绕)。1)卷绕是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯,原材料按照负极、隔膜、 正极、隔膜的顺序进行卷绕;2)叠片是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯,例如典型的 “Z”字形叠片,正负极分别叠在隔膜两面,隔膜以“Z”字形穿行其间而隔开两极。

卷绕和叠片的工艺环节存在差异,使工艺更换将涉及产线的更新与再投资。电芯在卷绕或叠 片前都需要经历搅拌、涂布、辊压等环节,核心差异在于:1)卷绕工艺需要应用制片机和卷 绕机,制片是卷绕前一道工序,包括对分切后的极片焊接极耳、贴保护胶纸、极耳包胶等;2)叠片工艺主要需采用模切机与叠片机,叠片之前先进行模切,将分切后的涂布的极片冲切 成型。工序的差异带来设备的不同,工艺的更换意味着进行产线的更新和再投资。

工艺更换需要对工艺进行严格论证,当下卷绕更符合产业化需求。理论上,叠片工艺制得的 电芯产品在综合性能上优于卷绕工艺,包括能量密度、循环性能及安全性能等方面,主要系 卷绕电芯存在多处弯折区域和集流体焊接区域,内部空间利用率低,并且会有卷绕张力的不 均匀和形变等现象,而叠片电芯界面反应更均匀,活性物质容量能够得到充分发挥。但在实 际应用中,卷绕的生产效率更高,叠片则会面临虚焊、极片毛刺、粉尘等问题,控制和操作 难度更大,需要进一步开展相关设备改进、提升工艺效率。

品质升级的诉求之下,持续优化的叠片工艺逐渐导入。新能源汽车的发展逐渐从政策驱动切 换为消费驱动,对于产品的质量要求提升,体现在动力电池领域,对工艺品质提出了全面升 级的要求。传统的卷绕工艺切合规模量产要求,但叠片对于电芯性能的提升更为明显。随企 业对工艺的精进,叠片工艺开始逐渐导入。蜂巢能源已于 2019 年 4 月率先发布首款车规级 方形叠片电池,其一期工厂应用的高速叠片工艺效率已达到 0.6 秒/片(传统为 1 秒/片),二 期有望提升至 0.45 秒,三期将达到 0.25 秒以超越卷绕工艺效率。蜂巢能源之外,比亚迪的 刀片电池也采取叠片工艺,宁德时代、松下等优质电池企业也有在 2022 年之后导入叠片的 计划。我们认为,对电池品质的高要求将推动叠片技术继续精进。

工艺格局演化之思:先进技术与产业实践的契合是发展关键

全球范围内,不同封装形式电池均有一席之地,但市场竞争力已有差异。2020 年全球动力电 池装机 142.8GWh,同比增长 21%,CATL、LG 化学、松下分列装机前三。从封装类型看, 装机 TOP3 的主营类型不同,CATL 为方形、LG 化学为软包、松下是圆柱。从市场竞争力 看,TOP10 主要是软包和方形电池企业,其中韩系企业聚焦软包,中国企业主营方形居多。短期部分企业为满足下游整车要求,推出其他封装类型产品,如 LG 化学为特斯拉供应圆柱 形电池,并且取得较好的装机量;但长期看,为提升企业竞争力,向更好封装类型切换的动 力提升,如松下已开发出方形产品,避免单一的圆柱业务阻碍发展。

中国区域方形电池为主流,2020 年以来圆柱电池份额有所提升。2020 年中国动力电池出货 量约 80GWh,同比增长 12.7%,其中方形电池占比达到 81%,是主流的封装形式。另一方 面,受益特斯拉国产 Model 3 销量高增,因其搭载 LG 化学三元 811 圆柱电池,因此圆柱类 型出货量占比有所提升,我们预计未来特斯拉 4680 大圆柱带动下有望保持一定份额。分企 业看,中国 2020 年装机 TOP10 中,有 6 家企业主营方形电池,支撑方形装机。

特斯拉与松下的合作使圆柱封装盛极一时。1992 年日本索尼发明锂离子电池,随后选择稳妥 可行的 18650 圆柱电池技术满足消费电子需求。索尼之后,日本松下在 1994 年开始锂电研 发,2008 年收购三洋电机成为全球最大锂电供应商。当镍氢电池因涉及专利侵权而使得丰田 无法在纯电动车上使用该类型后,丰田及松下分别在 2010 年向特斯拉投资 5000 万及 3000 万美元,致力于锂电池系统在动力领域的应用。松下与特斯拉自 2008 年起合作逐渐深入, 并成功将圆柱电池推广到电动汽车:2008 年 Roaster 采用 18650 LCO 电芯,2012 年 Model S 及 2015 年 Model X使用 18650NCA 电芯,直至 2017 年 Model 3 搭载 21700 电芯。独家 供应特斯拉圆柱电芯,松下动力业务跟随特斯拉发展壮大。2017 年松下全球装机约 9.9GWh, 份额为 16.7%排名全球第一。圆柱电芯受到青睐,主要系工艺成熟、一致性强。但圆柱电芯 的劣势在于单体电芯容量小,因此在动力领域需要大量电芯组成电池包,增加管理的复杂程 度。特斯拉匹配圆柱电池包的电池管理系统技术世界领先,未来将推出 4680 大圆柱电芯。

中国新能源商用车的推广使方形成为主流,德系车企对方形的推崇则壮大三星 SDI。中国新 能源汽车的快速发展首先得益于新能源商用车的增长,主要系初期给予较多政策倾斜。商用 车尤其是客车对于动力电池容量要求高,需要数百 Ah,圆柱电池应用难度大,此外软包则在 内部胀气和外部穿刺时容易漏液,而方形封装形状规整、空间利用率高,与软包相比成组难 度小,因此成为首选。2014 年全球份额最大封装形式为方形,且中国动力装机排名前五均为 方形企业。在欧洲,德系车企偏爱方形,主要系车企注重安全,认为方形更符合车规级设计, 三星 SDI 通过与博世合资成立动力电池企业 SB Limotive,成功进入德系车企供应链。三星 SDI 与宝马的合作深度逐渐提升,2013 年成为宝马核心供应商。三星 SDI 在深厚的技术积 淀基础上(1999 年进入电池领域)成长为方形动力电池龙头。

LG 化学技术深厚,新能源车性能提升进入一定的瓶颈期,软包封装的高比能优势将凸显。LG 化学具备化学品和材料基础,在消费类软包电池领域已有多年积淀,研发出世界第一款 阶梯式和六角形软包电池。2009 年现代起亚混动汽车搭载 LG 化学软包电池,2010 年则应 用到通用雪佛兰 Volt,LG 化学合作的车企逐渐增加,至今仍是拥有最多全球优质客户的动力 电池企业,配套的车型数量多。另一边,销量快速增长的日产 Leaf 搭载 AESC 的软包电池, 2014 年 AESC 全球市占率达 16.2%。但此后因特斯拉崛起叠加中国新能源车市高景气,软 包份额开始下降。值得注意的是,应用软包的车企仍然较多,但还需等待相关车型的高景气 到来。随着电池材料体系性能瓶颈期的出现,软包封装的高比能优势开始凸显。工艺的精进 也在改善软包成组效率低、一致性差等问题,软包的导入逻辑持续强化。

来源:DT新材料

新材料智库

#天津高速公路路况早知道#
2021-10-6 08:00,
目前,
因车辆交通事故,
G18荣乌高速驶往乌海方向K699+800处(郭庄子收费站到大港服务区之间) 车辆坠落边沟,
G0121京秦高速东赵各庄互通立交匝道(京秦高速北京方向转津蓟高速市内方向)占用车道,
S2津宁高速驶往宁河方向K31处(淮淀收费站到淮淀服务区之间)占用第2行车道;
因控制流量,
G0121京秦高速全线收费站入口,
S1津蓟高速全线收费站入口限行黄牌照货车。
我市境内各条高速公路均正常开启。
【重点施工情况】
G25长深高速K1081处津南服务区(双向)进行施工改造,计划10月31日完工。由于津南服务区(深圳方向)广场路面施工和加油站改造,计划2021年9月3日至2021年9月26日进行临时封闭。津南服务区(长春方向)正常开放,可提供免费热水、加油、如厕及停车休息等服务,请过往司乘人员注意,带来不便敬请谅解;
因京滨铁路建设需要,S1津蓟高速宝坻温泉城收费站实施封闭。过往车辆可通过津蓟高速宝坻收费站以及塘承高速宝坻东收费站进行绕行。

#天津高速公路路况晚报道#
2021-9-19 18:00,
目前,
因车辆交通事故,
S2津宁高速驶往宁河方向K31处(淮淀收费站到淮淀服务区之间)占用第1行车道;
因控制流量,
S1津蓟高速天津主线站收费站入口,
S2津宁高速北辰东收费站入口限开车道,
G0121京秦高速全线收费站入口,
S1津蓟高速全线收费站入口限行黄牌照货车;
我市境内其他各条高速公路均正常开启。
【重点施工情况】
G25长深高速K1081处津南服务区(双向)进行施工改造,计划10月31日完工。由于津南服务区(深圳方向)广场路面施工和加油站改造,计划2021年9月3日至2021年9月26日进行临时封闭。津南服务区(长春方向)正常开放,可提供免费热水、加油、如厕及停车休息等服务,请过往司乘人员注意,带来不便敬请谅解;
因京滨铁路建设需要,S1津蓟高速宝坻温泉城收费站实施封闭。过往车辆可通过津蓟高速宝坻收费站以及塘承高速宝坻东收费站进行绕行。


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 芒果糕如果嫌弃芒果吃起来不方便,芒果干又吃得太多,想解锁一下芒果的新吃法的朋友们,可以把目光转向造型可爱的芒果糕,绝对可以给你带来不一样的口感体验。再看这位玲珑
  • 12月6日8时30分骑共享单车到公司,在市场科上班,曾去财务科报销,12时在公司对面百年单县羊汤就餐,之后返回公司,17时30分下班返回宿舍。12月4日9时在沈
  • ——刘瑜 《送你一颗子弹》【 2022.8.9 Day533 】名为“合作经营”实为劳动关系的,应据实认定——名为合作经营,但符合劳动合同中人格从属性和经济
  • @摩登兄弟刘宇宁 ❀━━━━━♡ℒ ♥━━━━━❀ 感谢在最好的时光,遇见了最好的刘宇宁摩登兄弟刘宇宁 刘宇宁 棚主宁哥[给你小心心]刘宇宁做自己的光[给
  • 我的评分:[星星][星星][星星][星星][星星]#电影雀斑公主##开学前的最后一部电影# 暑期唯一的二次元青春片,动画满分,配乐满分,剧情丰满,人物可爱。#
  • 王燕说,开通“邮乐优鲜”平台后,客户不出家门就能下单,民和县邮政部门会把当地鲜甜可口的水果送到家门口,不仅解决了农特产品销售难的问题,也让客户在家就能品尝到新鲜
  • ​真的很佩服刘慈欣先生的预言能力 现在真的很像乱纪元时期 太阳从天际一划而过 不是酷寒就是酷暑 我们如同那一卷卷脱水的干纤维 被卷进干仓储存着 等待适合我们生
  • 心想她的影视作品也不多,上节目也没那么频繁,嫁的老公也没那么豪横,她是怎么捞金的?可这如此高调的炫富,深深地触痛了我的神经,我想应该触痛了每个普通人的神经,为什
  • ”这些带有质感与温度的文字,在雪域高原穿透千古苍凉悠扬而来的音乐中如此鲜活,每一句轻轻诉说,都足以让我们每个人在脑海中演绎出自己心中的西藏,足以让我们背上行囊去
  • 公然抱茅入竹去,唇焦口燥呼不得,归来倚杖自叹息。懂得,就是一种难言的柔情,入心入肺;在这人世间,有些路是非要单独一个人去面对,单独一个人去跋涉的,路再长再远,夜
  • 如果,哪个大粉,告诉粉丝们,我很厉害,工作室的员工都对我礼让三分,那要么是吹牛;要么是明星和工作室尊重普通粉丝所以对“代表”粉丝过来的大粉,礼让有加,该骄傲的是
  • 钟的节奏感强,它能表达人们的欢乐喜悦,又可以在生产劳动中协调人们的劳动步伐、在舞蹈中使舞姿整齐优美、在练兵中使士兵步伐一致,以振军威,因而在劳动生产中最需要这
  • #未定事件簿[超话]#昨晚十二点多在床上躺着清体力清着清着我人就睡着了[跪了]然后因为游戏里,手机不仅不会自动熄屏而且连自动关机都取消了!舍友说两三点看我床上还
  • 4⃣️剪裁三千和三万在剪裁上有很多小细节,比如机工扣眼和手工扣眼,粘合衬、半麻衬和全麻衬,条纹和格纹是否能对得整齐,腋下吸汗的补丁位置是什么面料其实说了这么多,
  •  感谢人生的起起落落,让我们经历了生活的风雨后,在中年的秋天里回望,依然能感谢生命,感谢那个最初的自己……值得你复制粘贴的温柔文案❶有意义的人等再久也不算久❷可
  • #功课,肉# 【悦芙媞多酸泥膜100g】(文末有礼)国货好东西!黑头都被掏空了!大毛孔救⭐◆主打3酸2泥,原理很硬核[奥特曼]乳酸+乳糖酸+壬二酸,可以溶解油脂
  • [太阳]报名方式: 姓名 + 一张照片(宝贝穿会员服照片)[爱心][爱心]照片私信给客户关怀号做微信投票链接用 报名截止日期 [爱心]7月9号(周日)晚上2
  • #李大辉[超话]##李大辉ListenUp# 220905 UNIVERSE 更新大辉相关2p Listen-Up 1位 做到了 ❤️ 微管: 布丁 ———
  • 所以凡事要看淡一点,看开一点,这并不是对生活的冷漠,反而是为了更有温度地活着……世间万事万物的存在,皆随缘而起,随缘而灭,好花不常开,好景不常在,面对无常,保持
  • #吴露可逃# ❤️#吴露可逃中秋节应援# 我是一个有礼貌讲文明的cp粉,从不嘴人,也永远不会和你们一样只会无脑喷日行一善,积善成德。#吴露可逃# ❤️#吴露可逃