Warum verwenden Hochleistungsbatterien hauptsächlich Stapeltechnologie?

Hochleistungsbatterien (wie Antriebsbatterien, Schnellladebatterien usw.) müssen während des Hochstrom-Ladens und -Entladens eine hohe Effizienz, Stabilität und Sicherheit aufrechterhalten. Daher haben sie höhere Anforderungen an die Fertigungsprozesse. Derzeit wird die Anwendung der Schichttechnologie in Hochleistungsbatterien immer weiter verbreitet und ersetzt allmählich den traditionellen Wicklungsprozess. Warum neigen Hochleistungsbatterien also eher zur Schichttechnologie?

1 Kürzere Strompfade und geringerer interner Widerstand

Während des Hochleistungsladens und -entladens müssen Batterien höhere Ströme verarbeiten, und die Länge des Strompfades beeinflusst direkt den internen Widerstand und die Wärmeproduktion.

• Wicklungsprozess : Der Strom muss entlang der Länge des Elektrodenblatts verlaufen, was zu einem längeren Weg, höherem internen Widerstand und erheblicheren Energieverlusten sowie mehr Wärmeentwicklung bei hohem Strom führt.

• Stapelprozess : Die positiven und negativen Elektrodenblätter werden parallel gestapelt, und der Strom muss nur senkrecht durch die Dicke der Elektrodenblätter fließen. Dadurch ergibt sich ein kürzerer Weg, geringerer interner Widerstand und ist besser geeignet für Hochleistungsladung und -entladung.

2 Höhere Energiedichte und bessere Raumnutzung

Die Energiedichte einer Batterie beeinflusst direkt ihre Reichweite und Leistung, und der Stapelprozess hat einen größeren Vorteil bei der Raumnutzung.

• Wicklungsprozess : Eine Höhlung entsteht im Zentrum der Zelle, was zu Platzverschwendung und einer begrenzten Energiedichte führt.

• Stapelprozess : Die Elektrodenblätter sind ordentlich gestapelt, ohne eine zentrale Höhlung, was zu einer besseren Raumnutzung und einem Anstieg der Energiedichte von 5%-10% führt.

bessere mechanische und thermische Stabilität

Hochleistungsbatterien erzeugen erhebliche Ausdehnung und Wärme während des Lade- und Entladevorgangs, und der Stapelprozess kann diese Probleme besser lösen.

• Gleichmäßige Spannungsverteilung : Die gestapelte Struktur ermöglicht eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf den Elektrodenblättern, wodurch Verformungen oder Wellenbildung des Trennpapiers durch ungleichmäßige Expansion reduziert wird.

• Bessere Wärmeabgabe : Wärme wird gleichmäßiger verteilt, was lokale Überhitzung verhindert und die Sicherheit erhöht.

4 Längerer Lad Zyklus

High-rate-Batterien neigen dazu, bei häufigem Hochstrom-Laden und -Entladen ein beschleunigtes Altern zu erleiden, und der Stapelprozess hilft dabei, ihre Lebensdauer zu verlängern.

• Verringerte Grenzflächenverschleiß : Die gestapelte Struktur minimiert das Abschilfern der aktiven Materialien, das durch das Biegen von Elektrodenblättern verursacht wird, wodurch sich die Lebensdauer im Vergleich zum Wicklungsprozess um 10%-20% erhöht.

5 Anpassungsfähigkeit an große und maßgeschneiderte Batterieentwürfe

Bei der zunehmenden Verwendung von größeren und angepassten Batterien bietet der Stapelprozess eine größere Flexibilität.

• Wicklungsprozess : Großformatige Zellen sind anfällig für Verformungen, was sich auf die Leistung auswirken kann.

• Stapelprozess : Es kann auf Klingelbatterien, maßgeschneiderte Batterien und andere Designs angewendet werden, um die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien zu erfüllen.

6 Herausforderungen der Stapeltechnologie

Trotz ihrer offensichtlichen Vorteile stellt der Stapelprozess auch einige Herausforderungen dar:

• Geringere Produktions-effizienz : Stapeln erfordert eine präzise Ausrichtung, was zu langsameren Produktionsgeschwindigkeiten im Vergleich zum Wickeln führt.

• Höhere Gerätekosten : Stapelmaschinen sind komplexer als Wicklgerät, was zu höheren Anschaffungskosten führt.

Durch die Entwicklung von Technologien wie Laserschneiden und Hochgeschwindigkeitsstapelern verbessert sich jedoch die Produktivität des Stapelprozesses, und seine Anwendung in Hochleistungsbatterien wird sich in Zukunft weiter ausweitzen.

Zusammenfassung

Die grundlegenden Gründe, warum Hochleistungsbatterien die Stapeltechnologie wählen, sind geringerer Widerstand, höhere Energiedichte, größere Stabilität und längere Zyklusleben . Obwohl die Produktions-effizienz derzeit noch eine Herausforderung darstellt, wird mit technischem Fortschritt erwartet, dass der Stapelprozess zur Hauptwahl für Hochleistungsbatterien wird, insbesondere in den Bereichen Elektrofahrzeuge und hochwertige Energiespeicher.