锂电池极卷锂电池辊压滑卷解析及处置措施|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池辊压滑卷解析及处置措施

在锂电池的生产过程中，辊压机是一个关键的设备，用于将正极或负极材料压制成薄片。在辊压过程中，当出现辊压机滑卷现象时如何解决，本文将对锂电池辊压滑卷的原因进行分析，并提出相应的处置措施作为参考。

一、滑卷原因分析

1. 压辊过滑

压辊表面过于光滑，导致制品在辊压机中滑动，从而引起滑卷问题。这可能是由于压辊的材质选择不当、表面处理不当或磨损等原因导致的。

2. 压力不足或不平衡

如果辊压机的压力不足或压力分布不均匀，制品在压制过程中就无法得到足够的束缚力，容易出现滑卷现象。这可能是由于设备调整不当、液压系统故障或模具设计不合理等原因引起的。

3. 精度问题

辊压机的合模线不平整、导向轴承磨损或安装不准确等精度问题，也可能导致制品在压制过程中发生滑卷。这些精度问题会使制品在传输过程中受到不规则的力，从而引发滑卷。

4. 制品原材料不合格

原材料的质量对制品的成型和性能有着重要影响。如果原材料的密度不均匀或厚度差异较大，在辊压过程中就会出现凹凸不平的情况，增加了滑卷的风险。

二、滑卷处理方法

1. 调整压力

根据滑卷的具体情况，适当调整辊压机的压力大小。增加压力可以提供更大的束缚力，减少制品的滑动。但需要注意的是，过度增加压力可能会导致其他问题，如制品变形或设备过载。因此，需要找到一个合适的压力平衡点。

2. 更换制品原材料

如果发现原材料不合格，应及时更换质量均匀的原材料。选择密度均匀、厚度一致的原材料可以降低滑卷的发生概率，提高制品的质量和成品率。

3. 维护保养

定期对辊压机进行维护保养，检查各个部件的磨损情况。及时更换磨损严重的辊轴、导辊轴或导板等部件，确保设备的正常运行。此外，保持设备的清洁和润滑，也有助于减少部件的磨损和故障。

4. 更换配件

对于已经磨损或损坏的配件，如辊轴、导辊轴和导板等，应及时更换。新的配件可以保证设备的精度和性能，从而减少滑卷问题的发生。

三、预防措施

除了针对滑卷问题的处理方法，还可以采取一些预防措施来避免滑卷的发生：

1. 优化设备设计与调试

在设备选型和设计阶段，应考虑到辊压机的压力分布、合模线精度等因素，选择合适的设备并进行合理的调试。确保设备的各项参数和性能符合生产要求。

2. 严格控制原材料质量

加强对原材料的质量检测和管理，确保原材料的密度和厚度均匀性。在采购原材料时，应选择可靠的供应商，并对每批原材料进行抽样检测。

3. 培训操作人员

操作人员的技能和经验对避免滑卷问题也至关重要。通过培训，操作人员可以更好地了解设备的操作规程和注意事项，掌握正确的调整方法和维护技巧。

四、总结

综上所述，锂电池辊压滑卷问题的解决需要综合考虑设备因素、原材料质量和操作人员技能等方面。通过对滑卷原因的深入分析和采取相应的处置措施，也可以有效减少滑卷现象的发生，提高锂电池的生产质量和效率。同时，预防措施的实施也能够从源头上避免滑卷问题的出现，为锂电池生产过程的稳定和可靠提供保障。

文章来源：锂电池技术知识平台

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锂电池电芯叠片技术分析

电芯叠片是锂电池中段生产的核心环节。

锂电池制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和模组/Pack 封装四大工序，其中，电芯组装属于中段生产环节，主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、电芯注液等工序。卷绕是指将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，叠片指的是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯。通常来说，卷绕用于方形和圆柱电池，叠片用于方形和软包电池。根据 GGII 测算数据，在锂电设备中，中段设备价值量占比约为 35%，其中，卷绕/叠片机是中段设备的核心，价值量占比约 70%。

叠片与卷绕的工艺差别主要在模切和极组成型。

在模切工序，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，会进行等间距切断。在极组成型工序，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。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，其中 Z 型叠片目前在国内应用最广泛，热复合叠片机技术难度更高，卷叠一体机涉及到日韩专利，国内应用较少。

叠片显著提升电池能量密度和安全性，劣势在于效率和工艺控制等方面。

和卷绕电池相比，叠片电池具有一定优势：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。但叠片也存在生产效率较低、良率较低、设备投资大、工艺难度大等劣势，是此前制约大批量生产的主要因素。

方形大尺寸电池成为趋势之下，叠片有望得到大规模应用。

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使用。我们预测，到 2027 年采用叠片设备的电池产能达到 845GWh，对应叠片机设备空间约 319 亿元，折合未来 5 年 CAGR 达到 35%。

电芯叠片：锂电池中段生产的核心环节

叠片与卷绕为锂电池中段生产的核心环节，GGII 测算价值量占中段设备约 70%。各类锂电池的制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和模组/Pack 封装四大工序。其中，电芯组装属于锂电池电芯生产的中段环节，主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、电芯注液等工序，卷绕是指将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，叠片指的是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯。通常来说，卷绕用于方形和圆柱电池，叠片用于方形和软包电池。根据 GGII 测算数据，在锂电设备中，中段设备价值比重约为 35%，其中，卷绕/叠片机是中段设备的核心，价值占中段设备约 70%。

叠片与卷绕的主要差别在于模切和极组成型两道工序。传统方形电池卷绕工艺与叠片工艺流程差异主要在模切工序和极组成型工序，其他工序的加工方法差别不大。

模切工序主要差异：1）模切方式，传统卷绕采用双边五金或者激光模切方式，模切完成后分切收卷，以卷料形式流向极组成型工序，叠片则大多采用单边五金或者激光模切方式，模切后以片状物料流向极组成型工序。2）极耳间距，卷绕的模切极耳间距不等，内圈间距小，外圈间距大，极耳的间距依据卷绕每圈的周长差进行设计，这样可以保证卷绕后的极组极耳落在同一位置，叠片的极耳则是等间距的。3）冲切位置，卷绕会根据电芯要求在片长位置设置 Mark 定位孔，卷绕时检测到 Mark 孔时会进行切断，而叠片极耳间距相同，会进行等间距切断。

极组成型工序主要差异：1）极片状态，卷绕的正负极片连续，叠片的正负极片是片状物料。2）极组完成判定，卷绕检测到 Mark 孔时进行裁断，完成极组卷绕，叠片则按照正负极片的设定数量进行叠片，达到设定值时完成一个电池的叠片。3）极组形态，在层数相同条件下，叠片电池的极耳数较卷绕电池多一倍。4）隔膜张力控制，卷绕在高速卷绕过程中隔膜会产生一定的张力，孔隙率会发生微小的变化，而叠片在极组成型时张力几乎为零，孔隙率和原材料保持一致。

目前市场上主流叠片机设备路线主要有四种，分别为 Z 字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷绕一体机。其中，Z 字型叠片机和切叠一体机本质上都属于 Z 型叠片，目前在国内应用最广泛。热复合叠片机是将烘烤后的正负极片与隔膜热复合，随后经辊压，裁切成复合单元再进行叠片，相较于 Z 字型叠片多热复合和辊压等工序，技术难度更高。卷叠一体机是指将正负极片裁切成单元，分别贴在隔膜上，然后用卷绕的方式，实现两组正负极片相间叠放；卷叠一体机设计牵扯到国外日韩专利，例如 LG 新能源使用的是德国MANZ 制造的卷叠一体机锂电设备。

叠片优劣势分析：

提升电池能量密度和安全性，受限于效率和工艺问题

总结：叠片工艺能更好提升电池性能，但是存在生产效率低、设备投资大等问题。和卷绕电池相比，叠片电池在理论上具有更高的体积能量密度上限、更稳定的内部结构和更长的循环寿命等优点，同时更适合生产高倍率电池、大尺寸电池和异型电池，但也存在生产效率较低、良率较低、设备投资大、工艺难度大等缺点。

叠片空间利用率较高，有利于提升电池能量密度。卷绕电池在卷绕拐角部有弧度，在空间利用率上要低于叠片电池，而叠片结构可以充分利用电池的边角空间，根据《中国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》数据，从卷绕到叠片，VDA 容量提升约 2.5%，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。

叠片电池不存在拐角内应力不均匀问题，内部结构更加稳定。在电池循环过程中，伴随锂离子的嵌入，正负极片均有膨胀，卷绕电池由于拐角处内外层内应力不一致，容易产生波浪状变形，导致电池界面变差，电流分布不均匀，内部结构不稳定。而叠片电池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。