锂电新技术~既生“叠”，何生“卷”（二）

卷绕 VS 叠片

生产效率与成本是叠片技术路线的核心瓶颈，目前单台叠片机/卷绕机均无法满足产线需求，均采用多台设备并行方案。

成本及生产效率：

卷绕机：当前主流卷绕机单台300~400万，单线10台卷绕机价值量3000~4000万。

叠片机：当前普通叠片机单台~600万，单线10台叠片机价值量~6000万。

叠片机产能快速速提升，通过提升1）叠片速度、2）极片面积、3）极片面密度等。

叠片发展趋势：变长。

长度：500~1200mm。

厚度：13~30mm，受制于叠片层数及极组数量。

泄压阀：从z向挪至x/y向。

卷绕发展趋势：变厚。

长度：100~300mm，受制于卷针及卷绕机。

厚度：20~100mm。

泄压阀：基本在z向。

卷绕和叠片在极耳数量和电芯内阻方面存在差异。

理论分析：相同尺寸下，叠片极耳数量是卷绕的两倍，内阻更小。

方形卷绕电池一般有多个极组。

假设电芯宽度为L，则卷绕电池每2L出一个负极极耳，叠片电池每L出一个负极极耳。

叠片极耳数量更多，带来更小的内阻，但前提条件是相同尺寸下。

不同电池的尺寸差异较大，而电芯尺寸对内阻影响极大。

采用叠片工艺的刀片电池，长度达965mm，电流传递路径显著大于普通方形卷绕电池，内阻 也显著高于普通方形铝壳电池。

BYD刀片电芯长度965mm，CATL卷绕电芯长度148~300mmm。

138Ah叠片电池内阻≤1.8mΩ，120Ah卷绕电池内阻~0.3mΩ，138Ah电芯内阻更高。

电芯内部空间利用率对比：卷绕与叠片未出现显著差异。

方形铝壳与刀片电芯内部空间利用率接近。

圆柱电芯内部空间利用率最高。

卷绕与叠片的空间利用率并未出现显著差异。

叠片结构有更好的稳定性，提高了电芯的安全性。

结构稳定性会影响安全性能、循环寿命等。

变形风险：

方形电芯的卷针曲线是一阶导数连续的封闭曲线，压扁后极片、隔膜没有间隙，但在电池的充放电过程中，R角与中心位置的界面不一致，使得不同位置的膨胀收缩不一致，最终导致界面变形，影响循环寿命、安全性能等。

析锂风险：

卷绕电池R角处受力不均匀，电流分布不均匀，电解液受到膨胀力挤压而分布不均匀等问题，特别是在超级快充的使用过程中，R角处的析锂风险更高。

叠片电池每层膨胀力相近，界面一致性好，内部结构稳定。

卷绕 VS 叠片优缺点对比

性能：除一致性外，叠片基本优于卷绕。叠片不存在R角问题，微观层面上材料界面均一性，极组稳定性等全面优于卷绕，但是由于极片数量繁多，工艺控制难度大， 且易产生粉尘、 毛刺等问题一致性较差。

工艺：卷绕优于叠片，但两者差距显著缩小。卷绕工艺正负极片是连续的， 叠片工艺正负极片则是片状。卷绕电池通常仅需对每片极片进行一次截断， 极片数量 少， 质量可控， 而叠片电池则需要对极片进行数次截断， 形成成百上千的小极片， 工艺控制难度大，生产成本和生产效率低下。