锂电Z字叠片工艺
锂电池的“Z字叠片工艺”是一种先进的电极堆叠方式，用于构建方形或软包电池的电芯。它的核心原理在于通过隔膜的连续Z形折叠，将正极片和负极片交替插入其中，从而形成一个完整的电芯堆。
工艺原理
1. 核心动作“Z”字折叠：
- 工艺开始时，两层隔膜（通常为一张隔膜对折形成，或两卷隔膜供给）被送料装置牵引。
- 一个精准控制的叠片台会进行往复运动，使隔膜呈现连续的“Z”字形折叠。
2. 极片插入：
- 在隔膜每一个新形成的“口袋”或“层”中，机械臂会分别放入预先切好（或冲切）的正极片和负极片。
- 放置顺序是：隔膜层 -> 负极片 -> 隔膜层 -> 正极片 -> 隔膜层…… 如此循环。始终确保正负极片被隔膜完全隔开。
3. 堆叠成型：
- 随着叠片台不断进行Z形折叠和极片插入，正极片、隔膜、负极片被精确地一层层堆叠起来，最终达到预设的层数（即设定的容量）。
- 堆叠完成后，电芯的四个侧面中，有两个面是连续的隔膜边缘，起到了良好的封装和绝缘作用。
4. 后续工序：
- 堆叠好的电芯经过热压整形，使其结构紧密、界面接触良好。
- 然后进行顶侧封（软包）、焊接极耳、注液、化成等后续标准工序。
与卷绕工艺的直观对比
卷绕：像“卷寿司”，将长条状的正极、隔膜、负极连续卷起来。在拐角处（方形电池的四个角）会产生弯曲应力。
叠片：像“摞扑克牌”，一层一层平铺叠放，内部结构更均匀。
Z字叠片工艺的优点
1.能量密度更高：空间利用率更高。叠片工艺可以更充分地利用电池壳体内的空间，特别是在方形电池的边角处，没有卷绕工艺的弧度空间浪费。理论上，在相同体积下，能装入更多活性物质。
2.倍率性能和循环寿命更优：
①内阻更低，电流分布更均匀。每个极片都有独立的极耳（或采用多极耳设计），电流传导路径更短、更一致，减少了集流体上的欧姆热。
②结构应力更小。平直的结构避免了卷绕拐角处的弯曲应力和膨胀不均，在长期循环中，界面保持更稳定，衰减更慢。
3.安全性更好：
①膨胀一致性高。充放电时锂离子嵌入脱出引起的体积变化，在叠片结构中更为均匀，不易发生局部剧烈变形导致隔膜受压破裂。
②热管理更均衡。均匀的结构有利于热量的均匀散发。
4.更适合大尺寸和异形电池：对于长薄型电芯（如刀片电池）或特殊形状的电芯，卷绕工艺在极片长度和弯曲度上受限，而叠片工艺则灵活得多。
5.更适合未来固态电池：固态电池电极更厚、更脆，难以卷绕。叠片工艺的平铺方式是更适配的技术路径。
Z字叠片工艺的缺点
1.生产效率低，成本高（传统难题）：这是其最大劣势。卷绕是连续高速过程，而叠片是“拾取-移动-放置”的间歇过程，动作多、节拍慢。虽然双工位、多切刀技术大幅提升速度，但高速叠片机的设备复杂度和价格远高于卷绕机。
2.工艺复杂度高，良率挑战大：
①涉及隔膜张力控制、多极片精确定位、对齐度控制（极片不能错位）等多个精密环节。任何一个环节出问题都可能导致短路、析锂等缺陷。
②生产过程中的粉尘、毛刺控制要求极为苛刻。
3.设备投资和维护成本高：高速叠片机是光、机、电、气一体化的高精设备，核心部件（如高精度传感器、伺服系统）成本高昂，维护难度和技术要求也更高。
4.界面接触问题：层与层之间是平面接触，初始界面可能不如卷绕工艺在张力下那么紧密，需要通过后续热压工艺来改善。热压工艺本身也增加了步骤和成本。
总结
Z字叠片工艺代表了高性能锂电池的发展方向，尤其在追求高能量密度、长寿命和高安全性的高端动力电池（如电动汽车）和储能领域优势明显。随着比亚迪“刀片电池”的成功推广，叠片工艺的价值被市场广泛认可。目前，行业正在全力攻克叠片工艺的效率瓶颈。高速叠片机（如切叠一体机、热复合叠片机）的快速发展，正在不断缩小其与卷绕工艺的生产效率差距。未来，随着设备技术进步和规模效应显现，叠片工艺有望在更多的电池产品中取代卷绕工艺，成为主流技术路线。