ทำไมแบตเตอรี่ความเร็วสูงถึงเลือกใช้เทคโนโลยีการวางซ้อนกัน?

แบตเตอรี่ความจุสูง (เช่น แบตเตอรี่พลังงาน แบตเตอรี่ชาร์จเร็ว เป็นต้น) จำเป็นต้องรักษาประสิทธิภาพ สเถียรภาพ และความปลอดภัยในระหว่างการชาร์จและปล่อยประจุด้วยกระแสไฟฟ้าสูง ดังนั้น กระบวนการผลิตของมันจึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่า ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการซ้อนกันในแบตเตอรี่ความจุสูงได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ และกำลังค่อย ๆ แทนที่กระบวนการพันแบบเดิม แล้วทำไมแบตเตอรี่ความจุสูงถึงเลือกใช้เทคโนโลยีการซ้อนกันมากขึ้น?

1 เส้นทางกระแสไฟฟ้าสั้นกว่าและมีความต้านทานภายในต่ำกว่า

ในระหว่างการชาร์จและปล่อยประจุด้วยอัตราสูง แบตเตอรี่จำเป็นต้องรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น และความยาวของเส้นทางกระแสไฟฟ้าจะส่งผลกระทบโดยตรงต่อความต้านทานภายในและการเกิดความร้อน

• กระบวนการพัน กระแสไฟฟ้าต้องเคลื่อนที่ตามความยาวของแผ่นขั้ว电池 ทำให้เส้นทางยาวขึ้น ความต้านทานภายในสูงขึ้น และการสูญเสียพลังงานและความร้อนที่เกิดขึ้นภายใต้กระแสไฟฟ้าสูงก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

• กระบวนการซ้อน : แผ่นขั้วบวกและขั้วลบถูกเรียงซ้อนกันแบบขนาน และกระแสไฟฟ้าเพียงแค่ต้องผ่านแนวตั้งผ่านความหนาของแผ่นขั้ว ทำให้มีเส้นทางที่สั้นกว่า ความต้านทานภายในต่ำกว่า และเหมาะสมสำหรับการชาร์จและปล่อยประจุอัตราสูงมากขึ้น

พลังงานความหนาแน่นสูงขึ้นและใช้พื้นที่ได้ดีกว่า

ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่มีผลโดยตรงต่อระยะทางและความสามารถในการทำงาน และกระบวนการเรียงซ้อนมีข้อได้เปรียบมากกว่าในแง่ของการใช้พื้นที่

• กระบวนการพัน : มีช่องว่างอยู่ตรงกลางของเซลล์ ทำให้เกิดการสูญเสียพื้นที่และการจำกัดความหนาแน่นของพลังงาน

• กระบวนการซ้อน : แผ่นขั้วถูกเรียงซ้อนกันอย่างเป็นระเบียบโดยไม่มีช่องว่างตรงกลาง ส่งผลให้ใช้พื้นที่ได้ดีขึ้นและเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานขึ้น 5%-10%

เสถียรภาพทางกลและทางความร้อนที่ดีขึ้น 3 เท่า

แบตเตอรี่ความจุสูงเกิดการขยายตัวและการปล่อยความร้อนอย่างมากขณะชาร์จและปล่อยประจุ และกระบวนการซ้อนสามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ดีกว่า

• การกระจายแรงอย่างสม่ำเสมอ : โครงสร้างแบบซ้อนช่วยให้มีการกระจายแรงอย่างเท่าเทียมกันบนแผ่นอิเล็กโทรด ลดการ distort หรือการยับของ separator ที่เกิดจากแรงขยายที่ไม่สม่ำเสมอ

• การกระจายความร้อนที่ดีกว่า : ความร้อนจะถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ป้องกันการร้อนเกินในบางพื้นที่และเพิ่มความปลอดภัย

อายุการใช้งานยาวนานขึ้น 4 เท่า

แบตเตอรี่ความจุสูงมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นเมื่อชาร์จและปล่อยกระแสไฟฟ้าสูงบ่อยครั้ง และกระบวนการซ้อนชั้นช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เหล่านี้

• ลดการเสื่อมสภาพของอินเทอร์เฟซ : โครงสร้างแบบซ้อนชั้นลดการหลุดลอกของสารออกฤทธิ์ที่เกิดจากการงอของแผ่นอิเล็กโทรด ทำให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้น 10%-20% เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการพัน

ความสามารถในการปรับใช้งานกับการออกแบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และแบบกำหนดเองได้ 5

เมื่อแบตเตอรี่เคลื่อนไหวไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้นและการปรับแต่ง กระบวนการซ้อนกันจะมอบความยืดหยุ่นที่มากขึ้น

• กระบวนการพัน เซลล์ขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะเกิดการผิดรูป ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

• กระบวนการซ้อน สามารถปรับใช้ได้กับแบตเตอรี่แบบใบมีด แบตเตอรี่ที่ปรับแต่ง และการออกแบบอื่น ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

6 ความท้าทายของเทคโนโลยีการซ้อน

แม้ว่าจะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน กระบวนการซ้อนก็ยังนำเสนอความท้าทายบางประการ:

• ประสิทธิภาพการผลิตต่ำลง : การวางซ้อนต้องการการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ ทำให้ความเร็วในการผลิตช้ากว่าการพัน

• ต้นทุนอุปกรณ์สูงกว่า : เครื่องวางซ้อนมีความซับซ้อนมากกว่าอุปกรณ์การพัน ส่งผลให้มีการลงทุนเริ่มต้นสูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี เช่น การตัดด้วยเลเซอร์และเครื่องวางซ้อนความเร็วสูง ประสิทธิภาพการผลิตของกระบวนการวางซ้อนกำลังเพิ่มขึ้น และการใช้งานในแบตเตอรี่ความเร็วสูงจะขยายตัวมากขึ้นในอนาคต

สรุป

เหตุผลหลักที่แบตเตอรี่ความเร็วสูงเลือกใช้เทคโนโลยีการวางซ้อนคือ ความต้านทานต่ำกว่า ความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า ความมั่นคงดีกว่า และอายุการใช้งานยาวนานกว่า แม้ว่าประสิทธิภาพในการผลิตยังคงเป็นความท้าทายในปัจจุบัน แต่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี กระบวนการซ้อนกันคาดว่าจะกลายเป็นทางเลือกหลักสำหรับแบตเตอรี่ความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านยานพาหนะไฟฟ้าและระบบเก็บพลังงานระดับสูง