锂电池新技术专题研究动力电池结构创新百家
(报告出品方/作者:信达证券,武浩、张鹏)
一、新能车产销旺盛,叠片卷绕技术并行
1.1新能源车产销旺盛
“双碳”顶层逻辑推动下,新能源汽车产销势头正盛。当前,国内已成为全球最大的新能源汽车市场。近五年来新能源汽车产销显著上升,年7月新能源汽车产销分别完成61.7万辆和59.3万辆,较去年同期同比增长.6%和.2%;年1-7月累计产销分别为.9万辆和.4万辆,较去年同期同比增长.0%和.1%.
1.2叠片卷绕技术并行
电芯制作工艺双管齐下,叠片卷绕各有利弊。通常而言,动力电池包括电芯、管理(保护)单元、外壳等几大部分,电芯也被认为是动力电池的“心脏”。关于电芯的制作工艺,主要包括叠片工艺和卷绕工艺两类,二者各有利弊。
1)叠片制作工艺
叠片工艺是指将涂覆后的正负极合剂层分割成初定尺寸,随后依照顺序将正极合剂层、隔膜、负极合剂层贴合,后将多个“三明治”结构层并联叠合,形成可以封装的电极片芯。叠片工艺的连续性靠的是隔膜的“Z”字形弯折,把正负极连续叠合到隔膜上,隔膜“Z”字形穿行其间,隔开两极,最后包上外壳包装。
相较于卷绕工艺,叠片工艺内部空间利用充分,容量密度以及能量密度较高,同时可根据锂电池尺寸来设计每个级片的尺寸,设计灵活;但叠片工艺也具有一定缺点,叠片工艺需将极片点焊到同一焊点,相对容易出现虚焊问题。
2)卷绕制作工艺
卷绕工艺则是指通过固定卷针的卷绕,将前期处理好的正极极片、隔膜、负极极片按照顺序卷绕挤压成型。具体工艺是将原材料按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起,通过卷绕法直接卷成圆柱形或椭圆柱形,放在方壳或圆柱的金属外壳中。相较于叠片工艺,卷绕工艺锂电池仅有两个极片,生产控制相对简单,电焊容易,同时因为正负极只有单一极耳的特性内阻较高;与叠片工艺一致,卷绕也有缺点,卷绕工艺基于其制作过程限制,只能制作为长方体锂电池,形状单一,同时散热效果相对叠片工艺也有一定劣势。
二、动力电池结构创新百家争鸣
年为动力电池结构创新元年,各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新,推出各类去模组化、集成化的电池结构创新技术,并在新能源汽车市场逐步予以应用。当前时代电池包模块化、标准化程度不断加深,整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋,以宁德时代、比亚迪为代表的动力电池企业以及以特斯拉为代表的各大新能源汽车车企对动力电池结构的进一步革新值得