一、引言

锂电池作为现代能源存储的重要形式，在众多领域得到广泛应用。而电芯叠片工艺作为锂电池中段生产的核心环节之一，对于锂电池的性能、质量和成本都有着至关重要的影响。本文将和您一起探讨锂电池叠片工艺的原理、特点、发展趋势以及其在锂电池制造中的重要地位。

二、锂电池制造工艺概述

锂电池的制造通常可以分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和模组/Pack 封装四大工序。其中，电芯组装是锂电池电芯生产的中段环节，包括卷绕或叠片、电芯预封装、电芯注液等重要工序。

三、叠片工艺与卷绕工艺的区别

（一）模切工序

传统卷绕采用双边模切，模切极耳间距不等，冲切位置有 Mark 孔进行定位；而叠片采用单边模切，极耳间距相同，进行等间距切断。

（二）极组成型工序

卷绕正负极片连续，叠片是片状物料，在层数相同的情况下，相较于卷绕电池，叠片电池的极耳数量多一倍，同时隔膜张力几乎为零，孔隙率和原材料保持一致。

四、主流叠片机设备

目前市场上主流叠片机设备路线主要有 Z 字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷绕一体机四种。

（一）Z 字型叠片机：Z 型叠片目前在国内应用最广泛，其具有结构简单、运行稳定等优点。

（二）切叠一体机：切叠一体机将模切和叠片两个工序整合在一起，提高了生产效率。

（三）热复合叠片机：热复合叠片机技术难度更高，但能够实现更高的能量密度和更好的性能。

（四）卷绕一体机：卷绕一体机涉及到日韩专利，国内应用较少。

五、叠片工艺的优势与劣势

（一）优势

1. 更高的体积能量密度上限

在相同体积的电芯设计情况下，叠片电芯的能量密度高出约 5%左右。

2. 更稳定的内部结构和更高的安全性

不存在拐角内应力不均匀问题，每层膨胀力接近，因此可以保持界面平整，内部结构更稳定，同时拐角处受力均匀，断裂风险降低。

3. 更长的循环寿命

极耳数量是卷绕电池的 2 倍，内阻相应降低 10%以上，循环寿命比卷绕高 10%左右。

4. 更适合做高倍率、大尺寸和异型电池。

（二）劣势

1. 生产效率较低：与卷绕工艺相比，叠片工艺的生产效率相对较低。

2. 良率较低：叠片工艺对操作精度要求较高，容易出现瑕疵，导致良率较低。

3. 设备投资大：叠片机设备价格较高，增加了企业的投资成本。

4. 工艺难度大：叠片工艺需要更高的技术水平和操作经验。

六、方形大尺寸电池成为趋势下叠片工艺的应用前景

在三种不同形态的锂电池中，圆柱电池仅使用卷绕工艺，软包工艺仅使用叠片工艺，方形电池既可以使用卷绕也可以使用叠片工艺。目前，全球头部电池企业未来产品规划逐渐向叠片电池切换。鉴于叠片电池在能量密度以及安全性等方面优于卷绕电池，伴随叠片技术的不断发展，我们预计未来方形电池中叠片工艺有望得到大规模应用。

七、叠片工艺的发展趋势

（一）设备智能化：叠片机设备将不断向智能化方向发展，提高生产效率和精度。

（二）工艺优化：通过对叠片工艺的不断优化，进一步提高叠片电池的性能和质量。

（三）新材料应用：结合新型材料的应用，提升叠片电池的能量密度和循环寿命。

八、结论

电芯叠片工艺作为锂电池中段生产的核心环节，在锂电池制造中具有重要地位。叠片工艺与卷绕工艺各有优劣，随着方形大尺寸电池成为趋势以及叠片技术的不断发展，叠片工艺也需要不断的发展和创新，以满足不断增长的市场需求和技术要求。

文章来源：锂电池技术知识平台

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