锂离子电池根据封装办法和形状可分类为软包、方形和圆柱电池，从内部成型工艺角度看，软包和方形电池可以采取卷绕或叠片工艺，圆柱电池处处具有弧度，只能采取卷绕工艺。
虽然卷绕工艺发展韶光相对更长，工艺成熟、本钱低、良率高，但随着新能源汽车的推广发展，叠片工艺以体积利用率高、构造稳定、内阻小、循环寿命长等上风特点成为了后起之秀。

附表1：叠片和卷绕工艺比拟

卷绕工艺是通过掌握极片的速率、张力、相对位置等，将分条后的正负极片和隔离膜卷制在一起，工艺特点使其只能制备形状规则的锂电池，叠片工艺是通过送片机构将正负极片和隔离膜交错堆叠，形成叠芯，可以制备规则形状或异形锂电池，灵巧度更高。

附图1：卷绕和叠片过程图

1. 叠片构造空间利用率更高

叠片工艺极组为层叠构造，同一张极片不存在弯折征象，不存在卷绕工艺的“C角”问题，可以充分利用内壳的边角空间，单位体积的容量更高，比较卷绕构造电池，叠片构造能量密度可以提高约5%。

附图2：卷绕和叠片构造比拟

2. 叠片构造稳定性好、循环寿命长、安全性高

卷绕构造充放电过程中，“C角”极片内外层应力不一致，不同位置膨胀紧缩不同，极片存在变形风险和析锂风险，而叠片构造不存在“C角”，极片平整，每层极片膨胀力均匀，界面同等性好，循环性能更好。

附图3：卷绕和叠片构造CT扫描图

附图4：卷绕构造“C角”易析锂

3. 叠片构造内阻小、倍率性能好、温升低

叠片构造具有多层极片，每层极片均引出一个极耳，然后通过Tab lead将其超声焊接在一起，相称于并联了多少小极片，内阻更小，而传统卷绕构造正负极片各只有一层，常日只有一个极耳，电子传输路径更长，内阻大、倍率差、温升高。
为了降落卷绕构造的内阻，可以采取极耳中置或多极耳卷绕技能，但对设备能力和质量掌握提出了更高的哀求。

附图5：卷绕构造和叠片构造极耳数量和位置支配

4. 叠片构造效率低、本钱高、同等性差

卷绕生产效率一样平常可达12ppm以上，效率高，且设备占地更小，而叠片效率一样平常6~8ppm，效率低，且叠片机机器构造更多，设备占地面历年夜。

附表2：卷绕和叠片生产效率比拟

为了提高叠片机的效率，叠片工艺和叠片设备一贯在不断改进。
传统“Z”形叠片机是将模切后的极片分别堆垛在一起，通过机器手抓取极片定位，然后逐层叠加在隔膜上方，一只电芯叠片时长约3~5min，效率极慢。

附图6：传统“Z”形叠片过程示意图

在传统“Z”形叠片机根本上，发展了切叠一体机，其整合了模切机和贴胶热压机，即模切后的极片无需重新堆垛，而是切一片、叠一片，提升了叠片效率，并且降落了极片在转运过程中碰撞损伤的风险。

附图7：切叠一体机过程示意图

无论是传统“Z”形叠片还是切叠一体化技能，叠片过程中隔膜拉伸，都存在隔膜形变、褶皱的风险。
为理解决这一问题，热复合叠片技能应运而生，即将隔膜(带状)/负极片(片状)/隔膜(带状)/正极片(片状)四层构造通过热辊加热复合，然后裁切为隔膜/负极片/隔膜/正极片的电池单元（Bi-cell），多个Bi-cell直接堆叠后热压形成叠芯，杜绝了隔膜形变的问题，但工艺过程变得更加繁芜了。

附图8：热复合叠片过程示意图

由于卷绕构造的卷绕速率极快，人们又想到了却合叠片和卷绕的上风，卷叠一体机横空出世。
其事情事理是先切出小片的正极片和负极片，然后将其热复合在隔离膜上，由于卷绕过程中厚度逐渐增加，相邻极片之间的间距支配也应逐渐增加，末了采取卷绕工艺卷制成型，这是目前生产效率最高的“叠片”方案。

附图9：卷叠一体机事情示意图

附表3：几种主流叠片机叠片效率比拟

5. 叠片设备投资额较大、门槛高

从单条产线来看，一条产线须要10台卷绕机，单价300~350万/台，一条产线卷绕机本钱为3000~3500万，等效换算为叠片设备，本钱为6000~12000万元，金额增加了1~3倍。

6. 叠片构造极片毛刺问题突出、工艺掌握难

叠片电池须要对极片进行数次割断，形成的断面尺寸比卷绕构造长，毛刺风险增加。
目前，叠片构造的极片裁切紧张采取模具冲切和激光切割两种办法。

模具冲切是采取五金刀割断极片，冲切效率高，且技能成熟，是目前主流的叠片构造极片裁切办法，但这种物理裁切办法会导致刀口磨损，须要定期改换刀具，掩护本钱高。
而激光切割不存在改换刀具问题，切换型号时也只需修正软件尺寸参数即可，灵巧度高，但激光切割会产生大量粉尘，且存在热效应问题，技能瓶颈尚待打破。

附表4：模切和激光切割利害势比拟

附图10：激光切割产生的毛刺和溶珠征象

除了五金模切和激光切割外，还有一种极片裁切办法是超声波加工，超声波能量是通过安装在主轴后方的超声波振动器发生前后振动而产生，但如此高频振动下还要掌握毛刺水平的难度极大，因此，超声波切割运用于极片裁切尚难落地。

附图11：超声波切割事理示意图

综上，由于激光切割存在粉尘、毛刺、熔珠问题，存在内短路安全风险，而五金模切毛刺可控，效率快，工艺成熟，将是未来几年极片裁切的主流办法。

总结

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