电池(包)制造工艺与生产规划

电池（包）制造工艺与生产规划介绍2概述目前，主流的锂电池封装形式主要有三种，即圆柱、软包和方形，不同的封装结构意味着不同的特性，它们各有优缺点。3圆柱电池简介圆柱形锂电池一般采用钢壳或铝壳封装，有诸多型号，比如18650、21700、26500等。圆柱型锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品传品质稳定，成本相对较低。目前，特斯拉已经启动了21700电池的规模化生产，或将在世界范围内引领一股“21700风潮”。NOPART1Cap-up顶壳2PTC热敏电阻3CID电流阻断器4Vent防爆阀5Gasket密封圈6TopInsulator顶部绝缘圈7Can钢/铝壳8BottomInsulator顶部绝缘圈9JellyRoll卷芯10Tab极耳4圆柱电池国内状态序号厂家名称现有合作伙伴1深圳市比克动力电池有限公司一汽、众泰、奇瑞、大巴2惠州亿纬锂能股份有限公司南京东宇、欧鹏巴赫、物流车3浙江超威创元实业有限公司南京金龙、国宏汽车、重庆中力4深圳沃特玛电池有限公司东风、一汽5天津力神电池股份有限公司北汽、大众、一汽、江淮、广汽、康迪、华泰6远东福斯特新能源有限公司众泰、北汽、江淮、大巴7浙江天能能源科技有限公司奇瑞8东莞市迈科新能源有限公司公交、物流车、特种车9东莞市振华新能源科技有限公司未找到合作伙伴资料10江苏天鹏电源有限公司东风、众泰11苏州宇量电池有限公司未找到合作伙伴资料12江苏海四达电源股份有限公司有起火事故13上海德朗能动力电池有限公司未找到合作伙伴资料14江苏智航新能源有限公司成立于2012年7月，以前主要是数码产品15中天储能科技有限公司南京金龙、绿地方舟16东莞市创明电池技术有限公司康迪、力帆、金龙、吉利17广东天劲新能源科技股份有限公司未找到合作伙伴资料18山西皇城相府中道能源有限公司公交、物流车、特种车19广西卓能新能源科技有限公司未找到合作伙伴资料20孚能科技（赣州）有限公司未找到合作伙伴资料21广州鹏辉能源科技股份有限公司主要为数码产品22珠海市鹏辉电池有限公司未找到合作伙伴资料23河南新太行电源有限公司大巴、日产、东南、新大洋在白名单中筛选圆柱动力电池单体生产企业共23家：5圆柱电池国内状态1、圆柱电池国内外差距较大。2、国内比克、力神在产品能量密度方面占据第一梯队。6软包电池简介软包锂电池所用的关键材料—正极材料、负极材料及隔膜—与传统的钢壳、铝壳锂电池之间的区别不大，最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)。软包装材料通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。软包电池一般采用叠片工艺。7软包电池国内状态在国家白名单中筛选出13家做软包电池单体的供应商，增加北京国联，共14家企业：序号厂家名称现有合作伙伴1上海卡耐新能源有限公司阿尔特，江淮，东风悦达起亚2万向A123系统有限公司海马、东风、广汽3微宏动力系统有限公司公交大巴，金龙、福田、恒通、中通4湖州天丰电源有限公司吉利、知豆5浙江超威创元实业有限公司南京金龙、国宏汽车、重庆中力6珠海银隆新能源有限公司自主品牌7中航锂电（洛阳）有限公司江南众泰、东风大巴、物流车8中信国安盟固利大巴、北汽、上汽9北京国能电池科技有限公司郑州日产、大巴、环卫车10天津力神电池股份有限公司北汽、大众、一汽、江淮、广汽11天津市捷威动力长安、东风、众泰、奇瑞12骆驼集团新能源有限公司未找到合作伙伴资料13妙盛动力科技有限公司大巴14北京国联未找到合作伙伴资料8软包电池国内状态1、软包电池国内外差距较大。2、国内力神、妙盛、盟固利、超威、捷威、万向在产品能量密度方面占据第一梯队。9方形电池简介方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，普及率在国内很高。方型电池有采用卷绕和叠片两种不同的工艺。10方形电池简介叠片式是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，随后将正极极片、隔膜、负极极片叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。模切堆叠焊接封装和注液体叠片式工艺生产的电芯优点：相当于多个小极片并联，降低了内阻，内阻较低，且因为内阻低极化小，放电平台高；电芯极片隔膜之间受力面积一致，无明显应力集中点；内部空间利用的较为充分，体积比容量和能量密度更高；叠片式工艺相当于多极片并联，更容易在短时间内完成大电流的放电，倍率性能佳；叠片式工艺生产的电芯缺点：操作要求高，生产控制繁琐，次品率高；11方形电池简介卷绕式是将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷成电芯的工艺方式。NOPART1正极片送料机构2隔膜放卷机构3负极片送料机构4轧压辊5卷绕机构6封贴及切断机构卷绕式工艺生产的电芯虽然在电化学性能上略差于叠片式电芯，但优势在于生产自动化程度高，制成容易，适合大规模生产。因此市场上的方形电池一般都为卷绕式工艺生产。12方形电池国内状态在白名单中筛选方形动力电池单体生产企业共16家：序号厂家名称现有合作伙伴1惠州比亚迪电池有限公司自主品牌2宁德时代新能源科技有限公司大巴、上汽、吉利3合肥国轩高科动力能源有限公司大巴、北汽、上汽、江淮、众泰、新大洋4力神动力电池系统有限公司北汽、大众、一汽、江淮、广汽、康迪5中航锂电（洛阳）有限公司江南众泰、东风大巴、物流车6江苏春兰清洁能源研究院有限公司一汽、东风等大巴示范车7哈尔滨光宇电源股份有限公司大巴8骆驼集团新能源电池有限公司未找到合作伙伴资料9山东威能环保电源科技股份有限公司大巴、众泰、一汽、福田、沂星10山东衡远新能源科技有限公司吉利、康迪11天津中聚新能源科技有限公司五洲龙、长江12芜湖天弋能源科技有限公司比亚迪13河南锂动电源有限公司大巴和物流车14东莞市迈科新能源有限公司公交、物流车、特种车15星恒电源股份有限公司物流车、特种车16山东恒宇新能源有限公司力帆、金华13方形电池国内状态1、方形电池国内外基本没有差距。2、国内CATL在产品能量密度方面一枝独秀。14圆柱、软包、方形电芯比较圆柱电芯软包电芯方形电芯-较好；-一般;○-一般○-1、内阻大，电芯内部不容易散热，寿命低；-2、Pack管理系统复杂，-3、热管理复杂；○散热能力△Unsatisfactory○:Good○:Better◎:Superior◎-一般-较好;◎一致性-好;-较好;○-较好;-较好;◎-难;-1、不容易固定，容易鼓包；-2、成本较高;◎-一般；○-容易；;-1、安全防爆阀的设计要求高，一般不能侧放或倒立;-2、能量密度相对低；-形状可以多样化，占空间化比例小，质量比能量和体积比能量好；-1、生产工艺最成熟，一致性好；-2、成本低；-1、容易模块化，标准化；-2、易于固定，且热管理简单；倍率特性回收再利用优点缺点组装难度-容易;-容易;-较难;◎◎◎◎○○15圆柱、软包、方形电芯比较9.008.009.006.008.006.006.007.007.509.007.008.009.009.009.008.008.508.008.008.007.008.508.508.005.06.07.08.09.0ConsistencyEnergyDensityEnergyCostPowerCostWeightSafetyLifeThermalRemovalCylindricalStackinPouchJellyrollinPrismaticCan软包电芯单体能量密度最高，寿命可靠性较高，但工艺设备不够成熟，成本较高。圆柱电池工艺设备最成熟稳定，因此成本较低，但大功率充放电和寿命较差。方形电池各方性能居于圆柱电池和软包电池之间。16圆柱、软包、方形模块比较-虽然NCA体系18650圆柱电池能量密度高，但由于集成效率较低，空间利用率较差，导致能量密度不是很理想；-单体较多，因此为了保证温度均一性和模块安全性，需要增加额外成本；集成效率-圆柱型几何结构的局限性，考虑到散热和安全需要预留空间，模块集成效率较低；-软包方形结构利于集成，模块集成效率较高；◎-外壳为机械强度较高钢或铝壳，且方形结构利于集成，模块集成度较高；◎-圆柱结构导流散热能力差，不适宜高功率快充/快放；-软包结构需机械固定，增加了额外成本；○-其较强的散热导流能力，可以进行高功率快充/快放；○能量密度快充/快放能力成本寿命可靠性-其圆柱结构散热导流能力差，且连接点和焊点较多，导致模块寿命可靠性一般；○-导流散热能力强，但软包结构需要机械固定，电芯连接可激光焊或超声焊;-导流散热能力强，钢或铝壳机械强度高，可超声波焊接，寿命可靠性高◎△◎△-NCM体系软包电池能量密度高，且集成效率高，空间利用率较高，能量密度高；-NCM体系方形电池能量密度高，且集成效率高，空间利用率较高，能量密度高；◎○◎-集成效率高，机械性能好，且易进行热管理，因此成本最低；○-其较强的散热导流能力，可以进行高功率快充/快放；圆柱电池模块方形电池模块软包电池模块○○△Unsatisfactory○:Good○:Better◎:Superior17圆柱、软包、方形模块比较8.007.507.007.007.007.509.008.008.008.008.507.508.008.008.005.06.07.08.09.0成本能量密度快充/快放能力寿命可靠性集成效率CylindricalStackinPouchJellyrollinPrismaticCan软包电池模块能量密度最高，集成效率较高，寿命可靠性较高，但成本较高。方形电池模块可以同时满足低成本，快充及集成效率，但能量密度最低。圆柱电池模块成本较低，但其他特性较弱。18圆柱、软包、方形电池包比较圆柱电池包软包电池包方形电池包-由于模块能量密度低，导致系统能量密度不是很理想；-管理系统和结构较复杂，成本较高；◎-小容量的18650电池，管理系统（尤其是热管理系统）的复杂度是大大增加了；-模组结构较复杂，高性能液冷系统较复杂，成本较高；○○能量密度管理系统成本寿命可靠性-其圆柱结构散热导流能力差些，导致模块寿命可靠性一般；○-导流散热能力强，但软包结构需要机械固定;-导流散热能力强，钢或铝壳机械强度高，寿命可靠性高◎△-由于模块可以集成很高能量密度，且空间利用率较高，因此系统具有较高能量密度；◎○组合性-电芯容量小，其模组组合性更高；◎-模组结构简单，且易进行热管理，因此成本最低；-电芯容量大，其模组组合性能一般；-电芯容量大，其模组组合性能一般；◎○○○○-由于模块可以集成很高能量密度，且空间利用率较高，因此系统具有较高能量密度；-大容量电池，管理系统（尤其是热管理系统）相对简单；-大容量电池，管理系统（尤其是热管理系统）相对简单；○△Unsatisfactory○:Good○:Better◎:Superior19圆柱、软包、方形电池包比较7.507.508.007.007.008.008.507.008.008.008.508.007.008.008.505.06.07.08.09.0成本能量密度组合性寿命可靠性管理系统CylindricalStackinPouchJellyrollinPrismaticCan软包电池包能量密度最高，寿命可靠性较高，且热管理简单，并有提高的空间，系统成本居中。方形电池包可以同时满足低成本，热管理简单，且能量密度较高，安全可靠性好。圆柱电池包组合性好，但其他方面一般。20圆柱、软包、方形电池国内应用状态供应商类型质量能量密度（Wh/kg）体积能量密度（Wh/L）合作企业（乘用车）综合评价LGC软包、圆柱254、267535、752通用、大众、上汽（第一梯队）*SDI方形、圆柱210、260520、705宝马、大众、吉利（第一梯队）*CATL方形210520上汽、蔚来第一梯队比克圆柱218631一汽、众泰、捷新第二梯队力神软包、圆柱212、200370、594东风、江淮、华晨第二梯队盟固利软包200414/第三梯队妙胜软包200467/第三梯队万向软包187374上汽、奇瑞第三