认识卷绕设备与叠片设备

锂离子电池根据封装方式和外形可分类为软包、方形和圆柱电池，从内部成型工艺角度看，软包和方形电池可以采用卷绕或叠片工艺，圆柱电池处处具有弧度，只能采用卷绕工艺。虽然卷绕工艺发展时间相对更长，工艺成熟、成本低、良率高，但随着新能源汽车的推广发展，叠片工艺以体积利用率高、结构稳定、内阻小、循环寿命长等优势特点成为了后起之秀。

一、大类介绍

二、卷绕相关设备

2.1、卷绕总概

2.2、手工卷绕机

手工卷绕机适合小批量、实验性生产，需要人工参与较多操作，生产效率较低，但设备成本相对较低。

2.3、半自动卷绕机

半自动卷绕机在一定程度上提高了生产效率，卷绕需要人工进行控制完成，仍需人工进行部分辅助工作，如上下料等。

2.4、自动卷绕机

自动卷绕机相比半自动程度上又提高了生产效率，核心卷绕可自动完成，但仍需人工进行部分辅助工作，如上下料等。

2.5、自动焊接卷绕一体机

全自动焊接卷绕一体机能实现从原材料输送经过自动换卷、自动贴胶、自动除尘、自动焊接极耳、自动贴胶、自动纠偏、自动裁切、等自动品卷绕的全过程自动化，生产效率高，产品质量稳定性好，可减少人工干预带来的误差，但设备价格较高，常用于大规模生产场景。

焊接卷绕一体机、示意图（多为3C机）

焊接卷绕电芯、示意图

焊接卷绕一体机流程图、示意图（多为3C机）

2.6、激光模切卷绕一体机

激光模切卷绕一体机先根据电芯生产工艺要求，使用激光技术对连续卷状的正、负极片进行极耳成形连续切割。然后，将切割好的极片与隔膜一起通过卷绕装置自动卷绕成电芯。在卷绕过程中，通过纠偏控制系统和张力控制系统对电芯对齐度和极片、隔膜的张力进行精确控制。

激光模切卷绕一体机流程图、示意图

激光模切卷绕电芯、示意图

2.7、卷绕设备兼容

三、叠片相关设备

3.1、叠片机总概

3.2、手动型叠片机

3.3、半自动型叠片机

3.4、Z型全自动叠片机

Z叠工艺、示意图

3.5、切叠一体机

本质上是 Z 型叠片技术的改良，它将极片模切（或激光切）、Z 字型叠片机、贴胶热压机三类机型进行整合。通过将多个环节集中到一台设备上，减少了电池在不同工序转运过程中发生损伤的可能性，提升了良率，同时也提高了叠片效率。

切叠流程、示意图

切叠工艺、示意图

3.6、热复合切叠一体机

工作时，正极卷料、负极卷料、隔膜同时进料，正负极片先裁切成所需尺寸，然后与隔膜一起进入加热装置，经热辊压后隔膜切断，形成单个的叠片单元，再由机械装置将其堆叠在一起，最后进行热平压形成极芯。其优势在于能避免 Z 字型叠片的隔膜变形问题，生产的极芯界面平整，电芯质量更高，适合高能量密度大电芯，但技术难度也更高

一种尾部裁切后堆叠、示意图

一种尾部z叠后裁切、示意图

3.6、卷叠一体机

由于卷绕结构的卷绕速度极快，人们又想到了结合叠片和卷绕的优势，卷叠一体机横空出世。其工作原理是先切出小片的正极片和负极片，然后将其热复合在隔离膜上，由于卷绕过程中厚度逐渐增加，相邻极片之间的间距布置也应逐渐增加，最后采用卷绕工艺卷制成型，这是目前生产效率最高的“叠片”方案。

卷叠工艺、示意图

4、工艺介绍

4.1、卷绕

4.2、叠片

4.3、空间利用率

4.4、内阻

叠片结构具有多层极片，每层极片均引出一个极耳，然后通过Tab lead将其超声焊接在一起，相当于并联了若干小极片，内阻更小，而传统卷绕结构正负极片各只有一层，通常只有一个极耳，电子传输路径更长，内阻大、倍率差、温升高。为了降低卷绕结构的内阻，可以采用极耳中置或多极耳卷绕技术，但对设备能力和质量控制提出了更高的要求。