卷绕工艺和叠片工艺 纯电动汽车“心中芯”

众所周知，目前制约纯电动汽车发展的掣肘是续航里程以及补充能源的效率，而限制这两点最为核心的部件就是动力电池技术。动力电池技术的发展情况直接影响着纯电动汽车的价格、安全性、续航能力、耐久度、充电效率等核心指标。

目前业界主流的动力电池电芯按照制作工艺划分，可以分为卷绕工艺和叠片工艺。制作工艺的不同将直接影响到电池的核心指标从而影响纯电动汽车的部分性能特性。

两种看似相似的制造工艺，其制造难度和电芯特性等方面都有着巨大的差异。那么不同的制造工艺各自有哪些优劣呢？

通过上面总结出来的表格不难看出，采用叠片工艺的电池电芯无论是充放电速率、安全性、能量密度等多个方面都处于绝对优势地位。此外，叠片工艺带来更高的放电平台，能够适应未来的高压平台架构，满足更高的充放电倍率要求。而卷绕工艺电芯属于上个世纪90年代流传下来的技术，看起来似乎不太适应当前纯电动汽车的发展要求了。

但是以目前的技术水平，要想满足大批量生产，保证电池电芯的一致性和制造成本，卷绕工艺依旧拥有较大优势。叠片工艺电芯受到多个技术难点的制约，比如叠片机生产速率较慢、产品一致性难以把控、生产过程繁琐等，当前并未被行业普遍采用。就算短期内叠片工艺发生了较大进步，但是现有电池厂商的卷绕工艺生产设备生命周期远没有结束，所以无法快速更新生产线，相关工艺的转向似乎只能通过建设新的生产线来实现比较靠谱了。不过为了推出性价比更高、更安全的电池，各大电池制造工厂都在投入资金、人力研发新技术。根据近期的行业消息来看，一些企业已经在叠片工艺方面取得了一些突破，并且列出了发展时间表。

在国内的动力电池企业中，电池巨头宁德时代和比亚迪也都具备叠片工艺的能力，限制二者的发展的主要掣肘是高速率叠片机，由于和国外厂商比如LG的叠片机速率有一定差距，所以国内厂商叠片工艺电芯在成本上并没有太强的优势。目前国内其它动力电池厂商，仍然以高效可靠的卷绕工艺为主。

比亚迪近期发布的刀片电池由于采用了磷酸铁锂正极材料，并且采用更有利于成本的去模组化设计，所以电池包成本有明显下降，抵消了叠片效率带来的成本劣势。叠片磷酸铁锂电芯更加适合“刀片”外形的形状，并且有更高的能量密度。“刀片”单体内部为三个串联的叠片电芯，在串联的结构里面，一个电芯通过串联连接形成了3.2V*3=9.6V的小模组，这种结构算是叠片工艺在国内较为成功的应用。

另外在叠片工艺制造领域，国内的动力电池企业蜂巢能源不得不提，它算是叠片工艺的“专科生”。蜂巢能源是从长城汽车剥离出来的一家独立的汽车动力电池制造商，其技术路线主攻叠片电芯的方形电池，产品主要搭载在长城旗下的新能源车型上。由于其成立时间较晚，产品线较新，所以在叠片工艺上具备一定的后发优势。

据蜂巢能源介绍，目前叠片效率可达0.6s/pcs/单工位，现在已完成0.45s/pcs/单工位叠片速度验证与样机的开发制作，2023年预计可实现0.25s/pcs/单工位叠片设备开发。不过这和进口叠片机0.17s/pcs/单工位的叠片速度仍有较大差距。

叠片工艺是一种较新的工艺，和许多新生事物一样，叠片工艺具备许多非常明显的优点，不过缺陷就是劳动生产率较低、成本不易控制、产品一致性较难把控等一系列“熟练度”方面的问题。

[·写在最后·]无论是叠片工艺还是卷绕工艺，其实只是一种电芯的较为初始的工序，在对电池电芯体积、能量密度等方面并不能起到决定性作用。在电芯生产工序当中，包括涂布、注液、预化、化成等诸多关键工序都能决定电芯的整体性能。所以也没办法说到底是哪种工艺更有优势，只能说叠片工艺但从结构上的优势会更多一些，具体到实际尤其是大规模量产仍需解决诸多难题。

文章由易车号作者提供