目前制約純電動汽車發(fā)展的是續(xù)航里程以及補充能源的效率，而限制這兩點最為核心的部件就是動力電池技術(shù)。目前業(yè)界主流的動力電池電芯按照制作工藝劃分，可以分為卷繞工藝和疊片工藝。制作工藝的不同將直接影響到電池的核心指標從而影響純電動汽車的部分性能特性。

作為鋰電池制造的重要環(huán)節(jié)，疊片與卷繞工藝備受學術(shù)界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。將正負極極片進行涂布、烘干、分條、分切后，將進行電極片的組裝過程，未封裝的電芯可以分為疊片式和卷繞式處理工藝。

▲ 卷繞工藝與疊片工藝電芯對比示意圖

疊片工藝是將涂覆后的正負合劑層分割成初定尺寸，隨后依照順序?qū)⒄龢O合劑層、隔膜、負極合劑層貼合，后將多個“三明治”結(jié)構(gòu)層并聯(lián)疊合，形成可以封裝的電極片芯。墊片工藝的連續(xù)性靠的是隔膜的“Z”字形彎折，把正負極連續(xù)疊合到隔膜上，隔膜“Z”字形穿行其間，隔開兩極，最后包上外殼包裝。

一．疊片工藝的優(yōu)劣勢總結(jié)

//優(yōu)勢

I. 容量密度高：鋰電池內(nèi)部空間利用充分，因而與卷繞工藝相比，體積比容量更高；

II. 能量密度高：放電平臺和體積比容量都高于卷繞工藝鋰電池，所以能量密度也相應(yīng)較高；

III. 尺寸靈活：可根據(jù)鋰電池尺寸來設(shè)計每個極片尺寸，從而鋰電池可以做成任意形狀。

//劣勢

I. 容易虛焊：所有極片都要點焊到一個焊點，難以操作且容易虛焊；

II. 設(shè)備效率慢：目前國內(nèi)疊片機效率多在0.8s/片的速率，進口疊片機0.17s/片的效率差距較大。

卷繞工藝是通過固定卷針的卷繞，將前期處理好的正極極片、隔膜、負極極片按照順序卷繞擠壓成型。具體工藝是將原材料按負極、隔膜、正極、隔膜的順序疊在一起，通過卷繞法直接卷成圓柱形或橢圓柱形，再放在方殼或圓柱的金屬外殼中。

二．卷繞工藝的優(yōu)劣勢總結(jié)

//優(yōu)勢

I. 內(nèi)阻較高：通常情況下正負極都只有單一極耳；

II. 電焊容易：每個鋰電池只需要電焊兩處，容易控制；

III. 生產(chǎn)控制相對簡單：一個鋰電池兩個極片，便于控制。

//劣勢

I. 形狀單一：只能做成長方體鋰電池；

II. 散熱效果差：電芯之間熱隔離措施不好做，容易導致局部過熱，從而造成熱失控蔓延。

主要從電芯的電學性能和加工處理工藝兩方面進行說明：

//電化學性能

1. 內(nèi)阻差異

通過疊片工藝制造的電池具有較低的內(nèi)部電阻，而卷繞工藝制造的電池具有較高的內(nèi)部電阻。因為卷繞工藝的電芯通常采用單極耳輸出電流，而疊片工藝的電芯是多個極耳的并聯(lián)焊接，這種方式極大的降低了充放電過程的鋰離子遷移路徑。更低的內(nèi)阻使得電芯在使用中發(fā)熱情況的改善，從而優(yōu)化了電芯初始能量密度的衰減速率，因此疊片工藝的電池容量衰減更慢。

2. 循環(huán)壽命差異

隨著電池正常使用的充放電過程的累積，電芯內(nèi)產(chǎn)熱后對電芯的工作溫度有所影響。對于疊片工藝制造的電芯，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，也能夠較為均勻的分布熱量，包括散熱能力也較好；而卷繞工藝制造的電芯，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與機械表現(xiàn)出現(xiàn)梯度性變化，極片與隔膜之間的散熱方向不均勻，從而造成了溫度梯度分布的情況，易于出現(xiàn)內(nèi)圈散熱慢、外圈散熱快的現(xiàn)象。而集聚的高溫也將影響電池活性物質(zhì)的物相結(jié)構(gòu)與電化學性能，長期使用造成鋰離子脫嵌的阻力，也使得電池表現(xiàn)出快速容量衰減的現(xiàn)象，也就是電池循環(huán)周期偏短。

3. 電極片機械應(yīng)力差異

兩種電極片處理工藝導致電池具有不同的內(nèi)部機械應(yīng)力表現(xiàn)。疊片工藝制造的電極片之間的受力區(qū)域相同，沒有明顯的應(yīng)力集中點，并且在充放電過程中不易出現(xiàn)極片材料層損壞的情況。卷繞工藝制造的電芯在彎折處產(chǎn)生應(yīng)力集中。根據(jù)電池分析經(jīng)驗，卷繞的彎曲部位在電信號的刺激下更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，以及造成短路和析出鋰金屬的情況。應(yīng)力集中點是主要造成電池失效的初始位置，也導致卷繞工藝的電芯循環(huán)壽命偏短。

4. 電池倍率性能不同

疊片式工藝相當于多極片并聯(lián)起來，更容易在短時間內(nèi)完成大電流的放電，有利于電池的倍率性能。而卷繞式工藝則正好相反，單一極耳導致倍率性能略差。

5.能量密度設(shè)計差異

疊片工藝制造的電池能夠支持更高的能量密度，主要是疊片處理方式能夠更好的利用封裝空間，增加有效材料的填充；而卷繞工藝制造的電池，電極片彎曲的圓形結(jié)構(gòu)，以及所使用的的雙隔膜結(jié)構(gòu)占據(jù)了一定空間，未能達到更高的空間利用率，進而造成較低的能量效果。

//處理工藝

1. 電極片制造差異

相對于疊片的生產(chǎn)方式，卷繞生產(chǎn)的方式自動化程度及配套設(shè)備供應(yīng)商都處于成熟階段，并且當前電芯制造商多采用卷繞式的生產(chǎn)工藝。而疊片工藝的設(shè)備及配套環(huán)節(jié)稍顯復(fù)雜，對極片的裁切合格率要求極為嚴格。一般而言，卷繞方式的裁切主要在電芯開始卷繞和終止卷繞的兩個節(jié)點，而疊片方式的裁切需要長期精準的控制，每一個極片都要經(jīng)歷四刀的切割，并且對極片的斷面、掉粉、毛刺等情況都需要控制，在極片一致性方面要求頗高。

2. 電池制造差異

卷繞工藝制造電池的操作相對簡單，半自動設(shè)備和全自動設(shè)備均可高效完成電芯的組裝與封裝。疊片工藝制造電池較為復(fù)雜，需要較高比例的人工操作，并且由于設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈并不成熟，自動化生產(chǎn)難以規(guī)?；瘡?fù)制。

另外，在電池質(zhì)量控制方面，卷繞工藝的類型更容易把控，疊片工藝制造則因為復(fù)雜的工藝環(huán)節(jié)難以獲得良好的一致性。

總體來講，電池制造商需要根據(jù)電池質(zhì)量要求和成本控制等多方面進行生產(chǎn)工藝的設(shè)計，電極片處理工藝優(yōu)化前后，關(guān)于極片裁切以及極片的焊接、組裝環(huán)節(jié)都都會有很大的改變。