Technologies d'empilement de batteries lithium-ion

La technologie d'empilement des batteries lithium-ion est un processus essentiel à la fabrication des cellules, impactant directement les performances, la sécurité et l'efficacité de la production. Chez TOB NEW ENERGY, nous sommes spécialisés dans la fourniture de solutions clés en main pour les lignes de production de batteries et d'équipements de pointe conçus pour optimiser ces processus avancés. Actuellement, quatre principales technologies d'empilement dominent le secteur : le pliage en Z, l'intégration par découpe et empilement, l'empilement par laminage thermique et l'empilement et pliage (méthode exclusive de LG). Si le pliage en Z et l'intégration par découpe et empilement (une forme en Z améliorée) sont largement adoptés en Chine, le laminage thermique offre une vitesse et une qualité supérieures pour une complexité accrue. À l'international, LG Energy Solution utilise la méthode d'empilement et de pliage hautement performante et brevetée.

Tableau : Comparaison des principales technologies d'empilage (l'empilage et le pliage sont des brevets LG)

Analyse détaillée des technologies d'empilement de batteries lithium-ion

Technologie de pliage en Z

• La méthode la plus courante consiste à utiliser une table mobile tirant le séparateur d'avant en arrière (en forme de Z) entre les plateformes, empilant alternativement les feuilles d'anode et de cathode. Bien qu'elle soit bien établie, elle présente des difficultés inhérentes :
• Déformation du séparateur : le mouvement oscillant crée une tension asymétrique, entraînant un étirement, une déformation et des changements incohérents de porosité, de taille des pores et de surface, compromettant finalement la qualité des cellules. Découvrez nos solutions d'équipements de batteries personnalisées conçu pour atténuer ces défis de processus.
• Efficacité limitée : La nécessité de faire pivoter le séparateur à chaque placement d'électrode limite la vitesse. Les cadences typiques sont de 0,5 s/pièce/poste. Pour une cellule de 30 couches, cela représente 15 secondes par cellule, soit seulement 4 cellules par minute (4 ppm). Ce goulot d'étranglement freine la production à grande échelle.

Technologie d'intégration Cut & Stack

• Une évolution du pliage en Z, qui intègre la découpe à l'emporte-pièce/découpe laser, le pliage en Z et le soudage/pressage des languettes dans une seule machine, devenant une tendance clé de l'industrie en raison de l'amélioration du rendement et de la vitesse.
• Rendement amélioré : la combinaison des processus minimise la manipulation et le transfert des électrodes entre les stations, réduisant ainsi considérablement les risques tels que les dommages, les bavures, le pliage des languettes et les erreurs d'alimentation lors du prélèvement et du placement des cassettes. Découvrez nos solutions intégrées de lignes pilotes de batteries qui exploitent cette technologie efficace.
• Vitesse accrue : Les électrodes et le séparateur sont alimentés et pliés simultanément. Une fois le nombre de points atteint, le séparateur est découpé, les languettes soudées et la pile pressée. Des leaders comme Hangke (Hefei) atteignent jusqu'à 800 ppm (0,075 s/pièce), tandis que Hymson annonce 0,15 s/pièce (3 stations).

Technologie d'empilage par laminage thermique

• Ce procédé avancé alimente simultanément le rouleau cathodique, le rouleau anodique et le séparateur adhésif. Les électrodes sont découpées en ligne. La bande combinée entre dans un système de chauffage, subit un laminage thermique et un calandrage, est découpée en unités individuelles (« bi-cellules ») et empilée mécaniquement. L'empilement est ensuite pressé à chaud.
• Principaux avantages : L'alimentation continue et unidirectionnelle assure une tension et une vitesse stables, éliminant ainsi les problèmes de déformation du séparateur rencontrés lors du pliage en Z. Il en résulte une planéité supérieure de l'empilement, des propriétés de séparateur constantes (résistance mécanique, porosité) et des interfaces électrode-séparateur optimales, permettant d'obtenir des cellules de meilleure qualité, notamment pour les applications grand format à haute densité énergétique. Bien que techniquement complexe (impliquant laminage, découpe précise et posant des défis pour le remplissage ultérieur de l'électrolyte), son approche intégrée (combinant formage, empilage, pressage) est peu encombrante et hautement productive. Pour des applications de pointe telles que batteries à semi-conducteurs ou technologie des électrodes sèches , des solutions d’empilage robustes sont cruciales.

Technologie d'empilage et de pliage (brevet LG)

• Développée par LG Energy Solution (équipement MANZ), cette méthode exclusive consiste à couper les électrodes, à les placer sur un séparateur via des tables rotatives ou des mandrins à vide, puis à plier/rouler l'ensemble pour intercaler les électrodes. LG utilise son propre séparateur SRS (Safety Reinforced Separator), un séparateur à revêtement céramique traité thermiquement qui améliore la résistance mécanique et la sécurité en prévenant les courts-circuits internes. Bien que très efficace, cette technologie est protégée par des brevets LG et n'est pas commercialisée par d'autres fabricants. Besoin matériaux de batterie avancés Vous aimez les séparateurs spécialisés ? TOB NEW ENERGY propose une gamme complète support matériel de batterie .

Tendances futures de la technologie d'empilement des batteries lithium-ion

La technologie d’empilage continue d’évoluer rapidement :

• L'essor de l'intégration Cut & Stack : Face aux limitations de rendement et de vitesse de la méthode de pliage en Z, dominante en Chine, l'intégration Cut & Stack devient la solution privilégiée en Chine. Sa conception intégrée améliore considérablement le rendement et l'efficacité.
• Priorité constante à la vitesse : Il est primordial de combler l'écart historique d'efficacité par rapport au bobinage. Les principaux fabricants d'équipements chinois s'efforcent d'augmenter les vitesses d'empilage (PPM) afin de rendre ce dernier compétitif pour la production de masse dans un plus grand nombre d'applications. Cet objectif est essentiel pour une adoption plus large par rapport au bobinage.

Optimisez votre processus d'empilage avec TOB NEW ENERGY

Comprendre les nuances des technologies d’empilement est essentiel pour sélectionner le processus adapté aux performances, à la sécurité et aux objectifs de production de votre batterie. TOB NOUVEAU E ÉNERGIE offre une expertise et des solutions inégalées :

• Équipement d'empilage sur mesure : nous fournissons machines d'empilage de batteries personnalisées (Type Z, Cut & Stack, Thermal Lamination) conçu pour vos besoins spécifiques de R&D, de pilote ou de production de masse.
• Lignes de production de bout en bout : de l'échelle du laboratoire aux usines à l'échelle du GWh, nous fournissons des lignes de production de batteries complètes et clés en main intégrant la technologie d'empilage optimale pour votre application.
• Approvisionnement en matériaux avancés : approvisionnez-vous en films séparateurs hautes performances, en matériaux d'électrodes et en adhésifs essentiels aux processus d'empilage avancés grâce à notre gamme complète de matériaux de batterie.
• Support technique de pointe : tirez parti de notre expertise approfondie dans les technologies de batteries de nouvelle génération (à semi-conducteurs, sodium-ion, Li-S) pour optimiser votre processus d'empilement et la conception globale des cellules.

Contact TOB NOUVELLE ÉNERGIE aujourd'hui pour discuter de la manière dont nos solutions de batteries intégrées peuvent améliorer l'efficacité de votre processus d'empilement, le rendement et la qualité finale des cellules.