充電機(jī)充電蓄電池電芯制作選擇疊片和卷繞的方法解析
2017-8-17 8:53:38??????點(diǎn)擊：
將充電機(jī)充電蓄電池極片進(jìn)行分條、烘干之后，下一步是制作充電機(jī)充電蓄電池電芯。充電機(jī)充電蓄電池電芯制作方式可以分為疊片式和卷繞式兩種。疊片式是將正負(fù)極極片、隔膜裁成規(guī)定尺寸的大小，隨后將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊合成小充電機(jī)充電蓄電池電芯單體，然后將小充電機(jī)充電蓄電池電芯單體疊放并聯(lián)起來組成一個(gè)大充電機(jī)充電蓄電池電芯，如圖1所示。
圖1.充電機(jī)充電蓄電池疊片工藝
卷繞式是將分條后的極片固定在卷針上隨著卷針轉(zhuǎn)動將正極極片、負(fù)極極片以及隔膜卷成充電機(jī)充電蓄電池電芯的工藝方式，如圖2。在這里極片的大小、卷繞的圈數(shù)等參數(shù)根據(jù)充電機(jī)充電蓄電池設(shè)計(jì)容量來進(jìn)行確定。兩種方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，下面從充電機(jī)充電蓄電池電化學(xué)性能、安全性能 、加工工藝三個(gè)角度來進(jìn)行比較。
圖2.充電機(jī)充電蓄電池卷繞式工藝
１.正極片送料機(jī)構(gòu)２.隔膜放卷機(jī)構(gòu)３.負(fù)極片送料機(jī)構(gòu)４.軋壓輥５.卷繞機(jī)構(gòu)６.封貼及切斷機(jī)構(gòu)
一、充電機(jī)充電蓄電池電化學(xué)性能
1.充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻不同
疊片式工藝生產(chǎn)的充電機(jī)充電蓄電池電芯具有較低內(nèi)阻，而卷繞式內(nèi)阻較高。因?yàn)榫砝@式的充電機(jī)充電蓄電池電芯通常是單一極耳，而疊片式的充電機(jī)充電蓄電池電芯可以看成是多極耳式的，大大降低了其內(nèi)阻。內(nèi)阻不同造成成品充電機(jī)充電蓄電池在充放電循環(huán)中產(chǎn)熱量的不同以及充電機(jī)充電蓄電池容量衰減快慢不同，很明顯疊片式的充電機(jī)充電蓄電池充電機(jī)充電蓄電池容量衰減更慢。
2.充電機(jī)充電蓄電池壽命不同
隨著充放電循環(huán)的持續(xù)進(jìn)行，充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部會產(chǎn)生熱量繼而影響充電機(jī)充電蓄電池的溫度。對于疊片式充電機(jī)充電蓄電池來說，其內(nèi)部的溫度分布較為均勻，而卷繞式充電機(jī)充電蓄電池由于極片與隔膜之間只有單方向的熱傳遞方式，就導(dǎo)致溫度梯度分布現(xiàn)象比較嚴(yán)重，出現(xiàn)內(nèi)部高溫、外部低溫的現(xiàn)象。溫度分布不均勻?qū)е鲁潆姍C(jī)充電蓄電池在充放電過程中，高溫位置活物質(zhì)率先失活，不能進(jìn)行脫嵌鋰離子的功能，進(jìn)而影響到其它位置的快速衰減，影響充電機(jī)充電蓄電池的性能。
圖3.不同制作方式充電機(jī)充電蓄電池電芯內(nèi)部溫度分布
3.充電機(jī)充電蓄電池電芯內(nèi)部所受應(yīng)力不同
兩種制作方式導(dǎo)致充電機(jī)充電蓄電池電芯具有不同的力學(xué)特征。疊片式制充電機(jī)充電蓄電池電芯極片隔膜之間受力面積一致，無明顯應(yīng)力集中點(diǎn)，充電機(jī)充電蓄電池在使用過程中也不會出現(xiàn)某個(gè)部位急劇破壞。卷繞式充電機(jī)充電蓄電池電芯的邊緣處是應(yīng)力集中所在，根據(jù)筆者以往的充電機(jī)充電蓄電池拆解分析經(jīng)驗(yàn)來看，極片彎折處更易出現(xiàn)微短路、電擊穿以及析鋰的現(xiàn)象。應(yīng)力集中點(diǎn)是充電機(jī)充電蓄電池失活的首要位置，這也導(dǎo)致卷繞式充電機(jī)充電蓄電池的循環(huán)壽命降低。
4.充電機(jī)充電蓄電池倍率性能不同
疊片式工藝相當(dāng)于多極片并聯(lián)起來，更容易在短時(shí)間內(nèi)完成大電流的放電，有利于充電機(jī)充電蓄電池的倍率性能。而卷繞式工藝則正好相反，單一極耳導(dǎo)致倍率性能略差。
5.充電機(jī)充電蓄電池容量密度不同
疊片式充電機(jī)充電蓄電池容量密度更高，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部空間利用的較為充分。反觀卷繞式充電機(jī)充電蓄電池，充電機(jī)充電蓄電池電芯兩邊為圓形且卷繞最后兩層隔膜占據(jù)了一定厚度，故容量密度較低。
二、充電機(jī)充電蓄電池的安全性比較
兩者的安全性也有區(qū)別，主要還是從其內(nèi)阻、應(yīng)力、溫度分布等方面來進(jìn)行分析，溫度不均勻、內(nèi)阻高的卷繞式充電機(jī)充電蓄電池安全性更低。
三、加工工藝
1.極片制作復(fù)雜程度不同
卷繞式工藝更簡單已操作，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化。目前市場上大多企業(yè)采用的是卷繞的形式。而疊片工藝則非常繁瑣，且極片分切合格率很低。對于卷繞式充電機(jī)充電蓄電池電芯來說，只需要開頭和結(jié)尾兩刀，而疊片式每個(gè)極片都要四刀，極片的質(zhì)量（斷面、毛刺等）很難保持高度一致性，這樣會影響充電機(jī)充電蓄電池的最終性能。
2.充電機(jī)充電蓄電池電芯制作復(fù)雜程度不同
卷繞式充電機(jī)充電蓄電池電芯操作比較簡便，無論是半自動或全自動都可以快速完成。疊片式工藝復(fù)雜程度較高，人工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自動化則由于設(shè)備問題而難以產(chǎn)業(yè)化。
除此以外，在充電機(jī)充電蓄電池電芯的質(zhì)量控制方面，卷繞式更容易控制，而疊片式由于工藝步驟繁瑣，較難達(dá)到很好的一致性。
總之，還是需要根據(jù)自身的條件和充電機(jī)充電蓄電池要求來選擇合適的工藝，工藝變化之后極片分切和后面的焊接、組裝都需要進(jìn)行很大的變動。
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