なぜ高レートバッテリーは主に積層技術を選ぶのか？

高倍率電池（パワー電池、急速充電電池など）は、高電流充放電時に高い効率、安定性、安全性を維持する必要があります。そのため、製造プロセスに対してより高い要求があります。現在、高倍率電池での積層技術の適用がますます広がり、従来の巻き取りプロセスを徐々に置き換えています。では、なぜ高倍率電池は積層技術をより選ぶのでしょうか？

1 より短い電流経路と低い内部抵抗

高倍率充放電時、電池はより高い電流を処理する必要があり、電流経路の長さは直接内部抵抗や発熱に影響を与えます。

• 巻き取り工程 : 電流は電極シートの長さに沿って流れなければならないため、経路が長くなり、内部抵抗が高くなり、高い電流の下ではエネルギー損失と発熱が大きくなります。

• 積層プロセス : 正極と負極の電極シートが並列に積層されており、電流は電極シートの厚さに垂直に通過するだけで済みます。これにより、経路が短くなり、内部抵抗が低く、高出力での充放電に適しています。

2 より高いエネルギー密度と優れたスペースの利用効率

バッテリーのエネルギー密度はその航続距離や性能に直接影響し、積層プロセスはスペースの利用効率においてより大きな利点を持っています。

• 巻き取り工程 : セルの中心に空洞が形成され、スペースの無駄やエネルギー密度の低下が発生します。

• 積層プロセス : 電極シートは中央に空洞がないように整然と積み重ねられ、スペースの有効活用が向上し、エネルギー密度が5%～10%増加します。

3 より優れた機械的および熱的安定性

高速充電・放電時のバッテリーでは大きな膨張と発熱が発生しますが、積層プロセスによりこれらの問題をよりよく解決できます。

• 均一な応力分布 : 電極シートに均一なストレス分布を実現する層状構造により、不均一な膨張による変形やセパレーターのしわを減らします。

• 優れた熱放散性能 : 熱がより均一に分布し、局所的な過熱を防ぎ、安全性が向上します。

4 より長いサイクル寿命

高率電池は頻繁な高出力充放電時に急速に劣化しがちですが、積層プロセスによってその寿命が延長されます。

• インターフェースの劣化低減 : 電極シートの曲げによる活性物質の剥離を最小限に抑える層状構造で、巻き取りプロセスと比較してサイクル寿命が10％～20％向上します。

5 大型化およびカスタマイズされた電池設計への適応性

電池が大型化やカスタマイズに向かう中、積層プロセスはより高い柔軟性を提供します。

• 巻き取り工程 : 大型セルは変形しやすいため、パフォーマンスに影響します。

• 積層プロセス : ブレード電池、カスタム電池、その他のデザインに適応でき、異なる使用シーンのニーズに対応します。

積層技術の6つの課題

その明らかな利点にもかかわらず、積層プロセスにはいくつかの課題があります：

• 生産効率の低下 ：積層には正確なアライメントが必要であり、巻き取りに比べて生産速度が遅くなります。

• 設備コストが高額 ：積層機は巻き取り設備よりも複雑で、初期投資が大きくなります。

しかし、レーザーカットや高速スタッカーなどの技術の発展により、積層工程の生産効率が向上しており、今後高率電池におけるその応用はさらに拡大していくでしょう。

要約

高率電池が積層技術を選ぶ主な理由は 抵抗が低く、エネルギー密度が高く、安定性に優れ、サイクル寿命が長い という点です。現在のところ生産効率は依然として課題ですが、技術の進歩とともに、積層プロセスは特に電気自動車や高級エネルギー貯蔵分野において、高率電池の主流となることが期待されています。