卷绕式叠片与复合式叠片

二、两者设备的主要组成

三、 应用领域

3.1车载动力电池

电动汽车对电池的核心诉求是:

  • 高能量密度:在有限的空间和重量内提供尽可能多的电量,提升续航。
  • 高安全性:应对车辆可能的碰撞、挤压等复杂工况,保障生命财产安全。
  • 快充能力:缩短充电时间,提升用户体验。这要求电池具有较低的内阻更均匀的电流分布
  • 长循环寿命:保证车辆在整个使用寿命期内电池的性能衰减在可接受范围。
  • 空间适配性:电池包形状需要适应车辆底盘布局,长薄化的刀片电池等形态越来越受欢迎

3.2储能电池

储能系统(ESS)对电池的核心诉求是:

  • 极致的成本控制($/kWh):初始投资和全生命周期成本至关重要。
  • 超长的循环寿命(通常要求≥8000次):储能项目运营周期长,需要电池经久耐用。
  • 高安全性:通常放置在室内或特定场所,热失控防控至关重要。
  • 单体大容量:减少系统集成复杂度,提升整体效率。“向大而生”是共识。
  • 稳定的性能:功率和能量输出需要保持稳定。

四、工艺选择与电池应用领域的匹配

4.1车载动力电池领域

叠片工艺,特别是热复合叠片,因其能更好地满足高能量密度、高安全性、长寿命和快充需求,正在成为高端动力电池的主流选择。

  • 优势:叠片电池内部结构更稳定,无R角应力集中问题,膨胀更均匀,这使得它在循环寿命和安全性方面表现更优。其更适合制造长薄化的刀片电池,提升电池包的空间利用率和集成效率。此外,叠片工艺是迈向全固态电池的必然选择。
  • 挑战:传统Z叠工艺存在效率低、良率低、设备投资大的痛点,但热复合叠片(如蜂巢能源的飞叠技术)通过多工位同步、高速取放片等技术,已将效率提升至0.125秒/片,媲美卷绕。

4.2储能电池领域

储能电池“向大而生”的趋势,使得叠片工艺的优势同样明显。

  • 优势:当储能电芯容量越来越大时,卷绕工艺的弊端显现:卷针过长易抽芯,增加不良率;极片过长易褶皱,导致析锂等安全问题。叠片工艺更适合大尺寸、大容量电芯的生产,且在体积利用率、安全、良率、循环寿命等方面更具优势。
  • 应用案例:蜂巢能源推出L500短刀储能电芯,作为完全针对于储能应用场景正向开发的产品,其在成本、安全、性能等维度较目前主流储能电芯有优势。

五、抉择与建议

最终的选择取决于你的产品定位、预算和对未来的规划

5.1选择卷叠设备的情况

产品定位:生产中低端、成本敏感的电动汽车电池或小型储能电池。
技术需求:生产方形铝壳,且尺寸相对较小,无超长薄化需求。
预算考量:初始设备投资预算有限,追求最快的投资回报周期。
工艺经验:团队拥有丰富的卷绕工艺生产经验,希望规避新技术带来的不确定性风险

5.2选择热复合叠片设备的情况

产品定位:聚焦于高端动力电池(强调高安全、长寿命、快充)、长薄化刀片电池或大容量储能电芯。
技术前瞻性:着眼于未来技术迭代,尤其是为全固态电池的产业化做技术储备。
预算与规模:有较高的初始投资预算,并且计划建设大规模产能,通过规模效应来降低单位成本。
核心竞争力:希望建立以高性能、高安全、长寿命为核心的产品差异化优势,提升品牌价值。
海外市场拓展:欧美储能项目(如德国、印度)更倾向采购叠片电池,因其符合UL9540A等严格认证标准。

5.3战略决策关键维度

设备投资回报:卷绕式设备单GWh投资约1.2亿元,叠片设备约2.5亿元,但叠片电池溢价可达10%-15%。
技术迭代风险:卷绕式工艺在648Ah 以上大容量电芯面临应力瓶颈,而叠片工艺上限更高(如蜂巢能源 770Ah)
供应链协同:叠片设备需配套高精度极片裁切和激光模切技术,建议与设备厂商(如先导智能、嘉拓智能)深度合作。

六、未来趋势:叠片技术的渗透率跃升

车载领域:2025年叠片电池在高端车型渗透率将超30%,热复合飞叠技术推动效率追平卷绕。
储能领域:2027年叠片设备产能将达845GWh,年增35%,尤其在海外市场(如欧洲户用储能)增速显著。
技术融合:卷绕与叠片工艺出现交叉创新,如宁德时代“麒麟电池”采用短刀叠片+水冷板集成设计,兼顾性能与成本。

总之,虽然卷绕式工艺目前凭借其成熟度和成本优势仍在许多领域应用,但叠片工艺,特别是热复合叠片技术,因其在能量密度、安全性、循环寿命以及适配大电芯和未来技术方面的显著优势,正在成为高端动力电池和大容量储能电池的主流和未来方向

如果你的目光长远,志在高端市场,那么投资热复合叠片设备无疑是更明智的选择。如果短期预算紧张且主打成本优势市场,卷叠设备仍是一个务实的选择,但需要意识到其面临的长期挑战。