锂电新技术~既生“叠”，何生“卷”（一）

方形电池可塑性较强，成组效率高，是目前主流整车厂商的首选。但行业内生产工艺不统一，单体差异性较大。方形电池可同时应用卷绕、叠片两种工艺进行生产。

圆柱电池生产工艺最成熟，一致性较高，市场上主流型号包括1865、2170和4680。圆柱电池容量较低，结构件等分摊成本高，电芯数量远高于方形和软包电池，系统集成难度大，仅能通过卷绕工艺进行生产。

软包电池在同容量下重量最轻，定制化程度高，界面均一性好，快充性能好。但铝塑膜依赖进口，生产成本高，行业内的生产标准并未统一，电池一致性较差。主流软包电池采用叠片工艺。

电池性能对比

锂电池的生产共分为四大工序，分别对应极片生产、电芯组装、电芯激活检测和电池封装。

极片生产是锂电池制造的基础，对极片制造设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求 ，主要分为浆料搅拌、极片涂布、极片辊压、极片分切四个步骤。在极片分切 后会根据电芯的要求分别采取制片或模切工艺，将窄极片制成适合卷绕或叠片的第一工序段半成品。

电芯组装是锂电池生产的中段环节，对精度、效率、一致性要求较高，主要包含电芯卷绕或叠片、电芯预封装以及电芯注液三个步骤，卷绕是将极片卷成极组，叠片是将极片叠成极组。根据 GGII测算，中段环节的设备采购金额占全流程设备总价值的30%-35%，其中，卷绕机、叠片机的采购金额约占中段环节的70%，是最核心的生产设备。

电芯激活检测、封装是锂电池生产的后段环节，化成和分容是其中最重要的部分。化成是对注液封装后的电芯充电进行活化，分容是在电池活化后测试电池容量及其他电性能参数并进行分级。

卷绕是通过控制极片的速度、张力、尺寸、偏差等要素，将正负极片、隔膜、胶带等原料分条后按尺寸卷成极芯。

卷绕要求极片、隔膜在卷的过程中始终保持齐整，因此对纠偏技术要求较高。行业通常要求卷后正负极片和隔膜的上下偏差均小于0.5mm。

国内领先企业的圆柱电芯卷绕速度能达到18m/s；方形卷绕由于要保持线速度稳定，因此变角速度较慢，目前国内领先企业的生产速度约为0.8m/s。

通过卷绕工艺制成的圆柱形或方形半成品，最终会被放入对应的钢壳/铝壳形成不同形态的电芯。目前4680大圆柱电池采用卷绕工艺进行标准化生产，被特斯拉、宝马等主流整车厂商大力推广。

叠片是先根据电芯的层数要求确定极片数量，然后将正、负极片裁切成相同大小后间隔堆叠到隔膜上。

通过叠片工艺制成的软包或方形半成品，最终会被放入铝塑膜或钢壳/铝壳制成软包或方形电芯。方形电池可通过叠片工艺向长刀、短刀电池发展，且目前已被比亚迪、蜂巢能源等公司应用；主流软包电池通过叠片工艺生产。

叠片电池能量密度更高、内部结构更稳定、寿命长的同时安全性更好，但目前叠片设备的生产效率较低、设备投资成本更大且产成品良率不如卷绕。国内企业目前大多采用中小尺寸卷绕机，叠片机的比例还不高。

卷绕和叠片的模切方式、产品物料、极耳间距、冲切定位方式等存在差异性。

卷绕

模切方式：双边五金/激光模切；

物料差异：下料时为卷绕；

极耳间距：间距不等内圈小，外圈大；

冲切定位：有Mark孔定位，检测到时进行切断。

叠片

模切方式：单边五金/激光模切；

物料差异：下料时为片状；

极耳间距：等间距；

冲切定位：按片数计数。

卷绕和叠片在极片连续性、控制方式、裁断次数等存在差异性。

卷绕

正负极：极片连续；

控制方式：控制极片的长度；

裁断次数：仅需对每片极片进行一次截断， 极片数量少， 质量可控。

叠片

正负极：极片不连续、呈现片状；

控制方式：控制叠片数量；

裁断次数：多次裁断 形成成百上千的小极片， 工艺控制难度大， 且易产生粉尘、 毛刺等问题。

极片裁切边缘的质量对电池性能和品质具有重要的影响。

毛刺和杂质：会造成电池内短路，引起自放电甚至热失控。

尺寸精度差：无法保证负极完全包裹正极，或者隔膜完全隔离正负极极片，引起电池安全问题。

材料热损伤、涂层脱落等：会造成电池内短路，引起自放电甚至热失控。

切边不平整，引起极片充放电过程的不均匀性。

五金模具受益于叠片技术发展。

模具定期更换：

模切模具每3个月更换一次，模具在使用过程中可能会出现疲劳，卷刃需要磨刀刃，磨了十次就要更换。

模具要求更高

叠片对毛刺要求更高：消费电子是5微米左右，动力电是10~15微米左右。

卷绕和叠片在极组成型上存在工艺差异。

4680圆柱电池卷绕过程

卷绕：单卷轴方式，中间空心；

全极耳：采用高速气体吹折弯极耳。

特斯拉4680圆柱电芯卷绕

方形电池卷绕过程

卷绕：双卷轴，速度慢于单卷轴；

极耳：极耳平齐。

方形电芯卷绕