卷绕工艺
电池的主要材料有：正负极、电解液、隔膜、铝塑膜等，其生产工艺最常见的为卷绕工艺和叠片工艺。今天我们就先来了解一下卷绕工艺的相关知识。
电芯卷绕示意图
一、 卷绕工艺简介
通俗地讲，就是把做电池所用的材料全部卷在一起。具体材料就是，将负极片、隔膜、正极片、隔膜共计四层一起卷绕。从而达到我们想要的电池。卷绕前，首先要把正负极片制好，准备好对应尺寸的隔膜，在卷绕的过程中，最大的缺陷主要存在于两侧的毛刺、对齐和绕组张力方面。封装出来的形状，主要是方形或者是圆柱形，像市面上流通的18650，21700.26650等电池。方形主要是用在汽车上面的动力电池，像CATL的3.6V100AH、3.V120AH以及更大容量的。还有很多的数码类型号电池也是卷绕工艺的。
卷绕工艺
二、卷绕工艺优缺点
由于卷绕工艺的特点，此结构目前只能制成规则形状的圆柱体或长方体电池，而不能制成异形电池。圆柱体卷绕电池和方形卷绕电池则各有优点。
1、圆柱形卷绕电池由于长期存在于消费市场，其工艺最为成熟，批量成本较低，一致性也比较好，缺点则是单个电池小，组装后必须有间隔来散热，所以通常单位体积模块重量比较大；通常可见的18650以及小方形的数码类电池均是卷绕工艺。
2、而由于形状和尺寸固定，方形卷绕电池就容易设计模块和箱体，并且由于方形电池比较大，形状可以方便散热，所以模块的能量密度也比圆柱形模块高。小动力汽车电池目前偏向于这种方形电池。但缺点是批量生产设备由几家大供应商提供，设备供不应求，导致行业内方形绕组电池尺寸固定，后期难以定制。如果要定制新的尺寸，必须要重新开模具，成本会上升很多。
卷绕工艺小结：卷绕结构的优点是加工成本低，无论是人工、半自动、还是全自动卷绕，都容易达到高效、高质量的生产。缺点就是定制会比较麻烦，小电池需要重新开模具，大的尺寸固定。
电池卷绕机
国内的宁德时代，比亚迪、亿纬、比克等厂家生产这些圆柱形或方形的电池，绝大部分都是卷绕工艺。目前电池的卷绕工艺还是占主流，不管是消费类的数码电池，还是小动力的二三轮车、户外电源以及动力汽车电池均采用的是卷绕工艺。
叠片工艺
一、锂电池叠片工艺的简述
简单点讲电池叠片工艺是将电池隔离膜、正极片、负极片层叠而成。 例如软包形电池，靠的是叠，如z字形叠片，先把正负极原料裁切成同样大小的矩形极片，再分别叠到隔膜上，隔膜Z字形穿行其间，隔开两极，最后包上铝塑包装。
叠片工艺与卷绕工艺
二、锂电池叠片的优缺点
叠片工艺电池的优点
1、应用领域广泛：无论是制成薄片电池还是超厚电池，各种尺寸高度都不是问题。叠片工艺都可以胜任。
2、尺寸结构容易控制且不会变形：锂电芯内部结构一致，电池各位置厚度也相同，因此很容易控制它的厚度。值得一提的是内部结构均匀,化学反应速率比较一致。即便是尺寸较厚的锂电芯也不容易变形。
弧形电池
3、叠片制造工艺灵活，可以定制各种规格尺寸：规格型号灵活，适用于聚合物电芯、异形电池、动力电池等，可根据电池规格型号设计制造各极片规格型号， 因此电池可以制作成多种形状，像弧形电池，U形或半圆形等非常规尺寸都可以采用叠片工艺来完成。
4、低内阻：相当于将几个小极片并联起来，降低了内阻
5、叠片工艺的聚合物电池放电容量大：多极片并联，更容易在短时间内进行大电流放电。因此高倍率放电的产品采用叠片工艺是完美的解决方案。像无人机电池、汽车启动电源，还有一些军工产品等。
无人机电池
6、容量相对密度高：电池仓内空间设计利用充分，因此与绕线工艺相比，体积比容量更高。如果电池仓空间有限，追求高密度，叠片工艺的锂电池也是首选。
7、能量密度高：放电服务平台和大小比容量都高于卷绕工艺电池
叠片工艺的锂电池有如此多的优点，那是不是没有缺点呢？回答是有的，下面我们看下叠片工艺电池的缺点。
卷绕工艺VS叠片工艺
叠片工艺电池的缺点
1、容易短路：锂电池采用叠片工艺结构内部短路风险大，加工时只需两个切边，不像卷绕工艺，容易控制毛刺和对齐。早期发生起火的产品，其使用的电池很多就是采用的叠片工艺，究其原因就是产品有毛刺，导致电池内部短路，从而引发产品的质量事故。现在叠片工艺相对会成熟很多。
2、叠片合格率低：折叠结构需要四个切边，不易控制，合格率相对较低。因此叠片电池的报废率有点高。
叠片电池工艺
3、成本高：叠片工艺需要高精度的半自动或全自动设备来控制切边，因此设备成本和输出成本较高。而且即使机器来折叠和卷绕，高速卷绕也比高速折叠更容易以低成本实现。
4、工艺复杂，效率低：叠片工艺机械强度差，密封工艺困难，组结构复杂（PACK能量密度难以提高）。与液态电解质电池电池相比，该工艺更适合未来的固态电池。
固态电池VS传统锂电池
小结：锂电池制造工艺不管是选择卷绕还是叠片工艺，没有一定说哪个好哪个差。整体来说工艺难度、成本、功率密度、能量密度、寿命、安全性之间的均衡性非常重要。实际选择的时候，可以根据终端产品的应用场景，放大其中的某一项特性来进行选择。
例如，电池制造过程中的涂布和辊压。如果产品要追求续航，则必须增加涂层厚度和压实密度；如果要快速充放电，提高电池功率，就不能压得太大，压实密度要低，这样才能为锂离子提供更快的移动通道。就像植保无人机，需要高倍率放电工作，就需要采用叠片工艺。还有穿戴类产品，像手表、智能眼镜、医疗用检测产品很多需求要用异形电池，这个时候主要考虑的就是电池产品的尺寸状况，因此也考虑用到叠片工艺。
无人机电池
未来展望：前些年，电动汽车没有发展起来前，数码产品和小动力的锂电池占据大部分市场份额，而近二年，电动汽车发展非常迅速，这就使绝大部分的头部厂商全部将重点转向了动力锂离子电池上来。目前国内主流大厂（BYD、力神、ATL等）都选用了金属壳卷绕的工艺，设备投资较大，但可以提高自动化程度，从而提高锂离子电池一致性。
宁德时代电池
相比卷绕工艺，叠片工艺也有自己的优势，可以更好地发挥大型锂电芯优势，在安全性、能量密度、工艺控制均比卷绕占据优势，因此关于动力锂离子电池领域而言，叠片工艺是软包电池长期发展的应用趋势毋庸置疑。
宁德时代电池
同样，对于电池的其他工艺，每个成熟的工艺都有自己的优缺点，因此需要大量的资金不断投入研究和改进，不断找到变化的完美平衡。就像目前在研究的固态锂电池，还有已经上市或即将上市的产品，像BYD推出的刀片电池、还有宁德时代推出的麒麟电池等。
CATL新品发布