Lithium-Ionen-Batterie-Stapeltechnologien

Die Stapeltechnologie für Lithium-Ionen-Batterien ist ein entscheidender Prozess in der Zellherstellung, der sich direkt auf Leistung, Sicherheit und Produktionseffizienz auswirkt. Wir bei TOB NEW ENERGY sind spezialisiert auf die Bereitstellung schlüsselfertiger Lösungen für Batterieproduktionslinien und modernster Ausrüstung, die auf die Optimierung dieser fortschrittlichen Prozesse zugeschnitten ist. Derzeit dominieren vier primäre Stapeltechnologien die Branche: Z-Falten, Cut & Stack Integration, Stapeln mit thermischer Laminierung und Stapeln & Falten (LGs proprietäre Methode). Während Z-Falten und Cut & Stack Integration (im Wesentlichen ein verbesserter Z-Typ) in China weit verbreitet sind, bietet die thermische Laminierung höhere Geschwindigkeit und Qualität bei höherer Komplexität. International verwendet LG Energy Solution die hocheffiziente, patentgeschützte Stapel- & Faltmethode.

Tabelle: Vergleich der wichtigsten Stapeltechnologien (Stack & Folding ist ein LG-Patent)

Detaillierte Analyse der Stapeltechnologien für Lithium-Ionen-Batterien

Z-Falt-Technologie

• Bei der gängigsten Methode wird der Separator mithilfe eines beweglichen Tisches (Z-förmig) zwischen Plattformen hin- und hergezogen, wobei abwechselnd Anoden- und Kathodenbleche gestapelt werden. Diese Methode ist zwar etabliert, bringt aber einige Herausforderungen mit sich:
• Separatorverformung: Die oszillierende Bewegung erzeugt asymmetrische Spannung, was zu ungleichmäßiger Dehnung, Verformung und Veränderungen der Porosität, Porengröße und Oberfläche führt – was letztendlich die Zellqualität beeinträchtigt. Entdecken Sie unsere maßgeschneiderten Batterieausrüstungslösungen wurde entwickelt, um solche Prozessherausforderungen zu mildern.
• Eingeschränkte Effizienz: Die Notwendigkeit, den Separator für jede Elektrodenplatzierung zu schwenken, schränkt die Geschwindigkeit ein. Typische Raten liegen bei 0,5 s/Stück/Station. Bei einer 30-Schicht-Zelle bedeutet dies 15 Sekunden pro Zelle oder nur 4 Zellen pro Minute (4 PPM). Dieser Engpass behindert die Massenproduktion.

Cut & Stack Integrationstechnologie

• Als Weiterentwicklung des Z-Faltens integriert es Stanzen/Laserschneiden, Z-Falten und Laschenschweißen/-pressen in einer einzigen Maschine und wird aufgrund der verbesserten Ausbeute und Geschwindigkeit zu einem wichtigen Branchentrend.
• Höhere Ausbeute: Durch die Kombination von Prozessen wird die Handhabung und der Transfer der Elektroden zwischen den Stationen minimiert, wodurch Risiken wie Beschädigungen, Grate, das Verbiegen der Laschen und Fehlzuführungen beim Pick-and-Place von Kassetten deutlich reduziert werden. Entdecken Sie unsere Integrierte Batterie-Pilotlinienlösungen die diese effiziente Technologie nutzen.
• Erhöhte Geschwindigkeit: Elektroden und Separator werden gleichzeitig zugeführt und gefaltet. Nach Erreichen der eingestellten Anzahl wird der Separator geschnitten, Laschen geschweißt und der Stapel gepresst. Marktführer wie Hangke (Hefei) erreichen bis zu 800 PPM (0,075 s/Stück), während Hymson 0,15 s/Stück (3-Stationen) meldet.

Thermische Laminierungsstapeltechnologie

• Bei diesem fortschrittlichen Verfahren werden Kathoden- und Anodenrolle sowie der kleberbeschichtete Separator gleichzeitig zugeführt. Die Elektroden werden inline geschnitten. Der kombinierte Streifen wird in ein Heizsystem eingeleitet, thermisch laminiert und kalandriert, in einzelne Einheiten („Bi-Zellen“) geschnitten und mechanisch gestapelt. Der Stapel wird abschließend heißgepresst.
• Hauptvorteile: Die kontinuierliche, unidirektionale Zuführung gewährleistet stabile Spannung und Geschwindigkeit und eliminiert die beim Z-Falten auftretenden Probleme mit der Separatorverformung. Dies führt zu einer überlegenen Stapelebenheit, konsistenten Separatoreigenschaften (mechanische Festigkeit, Porosität) und optimalen Elektroden-Separator-Schnittstellen. Dies führt zu qualitativ hochwertigeren Zellen, insbesondere für großformatige Anwendungen mit hoher Energiedichte. Obwohl technisch komplex (Laminierung, präzises Schneiden und Herausforderungen bei der späteren Elektrolytbefüllung), ist der integrierte Ansatz (Formen, Stapeln und Pressen) platzsparend und hochproduktiv. Für innovative Anwendungen wie Festkörperbatterien oder Trockenelektrodentechnologie , robuste Stapellösungen sind entscheidend.

Stapel- und Falttechnologie (LG-Patent)

• Dieses von LG Energy Solution (Ausrüstung von MANZ) entwickelte Verfahren umfasst das Schneiden von Elektroden, deren Platzierung auf einem Separator über Drehtische/Vakuumspannvorrichtungen und anschließendes Falten/Rollen der Baugruppe, um die Elektroden zu verschachteln. LG verwendet den proprietären SRS (Safety Reinforced Separator) – einen keramikbeschichteten, wärmebehandelten Separator, der die mechanische Festigkeit und Sicherheit erhöht, indem er Kurzschlüsse verhindert. Diese hocheffiziente Technologie ist durch LG-Patente geschützt und für andere Hersteller nicht kommerziell erhältlich. fortschrittliche Batteriematerialien wie spezialisierte Separatoren? TOB NEW ENERGY bietet umfassende Batteriematerialunterstützung .

Zukünftige Trends in der Lithium-Ionen-Batterie-Stapeltechnologie

Die Stapeltechnologie entwickelt sich weiterhin rasant:

• Aufstieg der Cut & Stack Integration: Da die vorherrschende Z-Falzmethode in China mit Ertrags- und Geschwindigkeitsbeschränkungen konfrontiert ist, wird die Cut & Stack Integration in China immer beliebter. Ihr integriertes Design steigert Ertrag und Effizienz deutlich.
• Konsequenter Fokus auf Geschwindigkeit: Die Überwindung der historischen Effizienzlücke im Vergleich zum Wickeln ist von größter Bedeutung. Große chinesische Anlagenhersteller konzentrieren sich intensiv auf die Erhöhung der Stapelgeschwindigkeiten (PPM), um das Stapeln für die Massenproduktion in mehr Anwendungen wettbewerbsfähig zu machen. Dies zu erreichen, ist der Schlüssel zu einer breiteren Akzeptanz im Vergleich zum Wickeln.

Optimieren Sie Ihren Stapelprozess mit TOB NEW ENERGY

Das Verständnis der Nuancen der Stapeltechnologien ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Verfahrens im Hinblick auf Leistung, Sicherheit und Produktionsziele Ihrer Batterie. TOB NEW E ENERGIE bietet beispielloses Fachwissen und Lösungen:

• Maßgeschneiderte Stapelausrüstung: Wir bieten kundenspezifische Batteriestapelmaschinen (Z-Typ, Schneiden und Stapeln, Thermolaminierung) für Ihre spezifischen Anforderungen in Forschung und Entwicklung, Pilotprojekten oder Massenproduktion.
• End-to-End-Produktionslinien: Vom Labormaßstab bis hin zu Fabriken im GWh-Maßstab liefern wir komplette, schlüsselfertige Batterieproduktionslinien mit der optimalen Stapeltechnologie für Ihre Anwendung.
• Versorgung mit fortschrittlichen Materialien: Beziehen Sie Hochleistungs-Separatorfolien, Elektrodenmaterialien und Klebstoffe, die für fortschrittliche Stapelprozesse entscheidend sind, über unser umfassendes Portfolio an Batteriematerialien.
• Modernster technischer Support: Nutzen Sie unsere umfassende Expertise in Batterietechnologien der nächsten Generation (Festkörper, Natrium-Ionen, Li-S), um Ihren Stapelprozess und das gesamte Zelldesign zu optimieren.

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