一、鋰離子電池疊片技術路線總覽

目前鋰離子電池的疊片技術路線主要分為4類：Z字型疊片、切疊一體、熱復合疊片和卷疊一體。其中Z字型疊片和切疊一體本質均為Z字型疊片，也是國內應用較為廣泛的疊片工藝；熱復合疊片最大的特點為實現正極、負極和隔膜一次性完全切片堆疊，有效提高了疊片及電芯的質量和生產速率，相對而言技術難度更高；國外以LG新能源為例，采用的是卷疊一體，效率較高但受LG專利保護。

二、鋰離子電池疊片技術路線解析

1、Z字型疊片技術

Z型疊片技術是目前較為常見的一種疊片工藝，其原理如下圖所示——通過可移動疊片臺拉動隔膜在疊片平臺之間來回移動，實現正極極片和負極極片的交叉堆疊。

Z 型疊片技術的問題在于隔膜容易變形且堆疊效率不高。①、隔膜容易變形：Z 型疊片技術隔膜會隨可移動疊片臺左右擺動，隔膜擺軸容易造成不對稱，導致隔膜變形不一致；隔膜張力每次從零到最大，導致隔膜拉伸不一致、變形，同時隔膜的孔隙率、平均孔徑、比表面積都會有較大的變化，影響電芯質量。②、堆疊效率不高：在疊片過程中，需要擺動隔膜來疊放極片、避讓隔膜交替進行，增加了單次疊片所需要的時間，同時只能實現單片堆疊，疊片效率很難有大的提升，一般為 0.5s/pcs/工位，若電池極片層數為30 層，則完成一個電池的時間為 15 秒，則一分鐘內能完成 4 個電池，即效率僅有 4PPM。

2、切疊一體技術

切疊一體技術本質上依舊為Z型疊片技術，作為Z型疊片技術的一種改良，逐漸成為發展趨勢，其優點在于提升良率和疊片效率。①、提升良率：電池在不同工序轉運過程中容易發生損傷，將多個環節集中到一臺設備上，就能夠在工藝流程上減少電池損傷的可能性。過去傳統的生產方式為疊片機從料盒中取切片進行疊片。取片過程中可能會發生磕碰和極耳翻折，而切疊一體機將極片模切/激光切、Z 字型疊片機、貼膠熱壓機三類機型進行整合，解決了折彎和吸片的問題，通過減少上下料、轉運工序，減少磕碰、提高良率。②、提升疊片效率：切疊一體機將正負極片和隔膜同時收放，在主疊片臺或擺桿作用下，呈Z字型折疊，當疊放至設定片數后，隔膜裁切貼膠，再熱壓成電芯，如先導智能最高疊片效率達800PPM（0.075s/pcs），利元亨高速切疊一體機的疊片速度達 0.15s/pcs（三工位）。

3、熱復合疊片技術

熱復合疊片機的工作原理為正極卷料、負極卷料、隔膜同時進料，在進入加熱裝置前，正極片、負極片通過切刀裁切成所需尺寸的單個極片，正極片、負極片、隔膜的組合體在輥輪的作用下進入加熱系統。加熱后再進行熱輥壓、切刀，將隔膜切斷，形成單個的疊片單元，然后通過機械裝置將單個疊片單元堆疊在一起，之后再對疊片堆進行熱平壓，形成極芯。

熱復合一體機的隔膜為涂膠隔膜，受熱有粘性。烘烤后的正負極片與隔膜熱復合，隨后經輥壓，裁切成復合單元。然后有機械手將其轉移至疊片臺進行疊片。疊完后熱壓，再進行貼膠。

熱復合疊片機極片和隔膜同時收放，能夠避免 Z 字型疊片隔膜變形等問題。熱復合疊片工藝中，隔膜和極片所受的拉力方向始終不變、速度保持均勻，相對于卷繞工藝過程中拉力不斷變化、Z型疊片的拉力周期性變化和擺動，熱復合式疊片機在生產過程中連續單方向輸送、速度和張力控制穩定，生產的極芯界面平整，隔膜的機械性能、孔隙率、平均孔徑、極片與隔膜界面等均勻一致，電芯質量更高。熱復合疊片技術難度比Z 型疊片更高，適合高能量密度大電芯。熱復合疊片機比Z型疊片多熱復合和輥壓等工序，技術難度更高，后期注液等工序難度更大；熱復合疊片機同時集成制片、疊片、熱壓一體，高效節能、省空間，更適用于高能量密度大電芯。

4、卷疊一體技術

LG 享有 Stack & Folding 專利，不對外出售，設備商為德國 MANZ，其工藝流程一般是先將正負極片裁切成單元，并通過對轉臺與升降吸盤的設置，分別貼在隔膜上；然后用卷繞的方式將極片分別包裹起來，實現兩組正負極片相間疊放，速度和效率較高。

根據 LG 新能源官網，LG 的 Stack & Folding 專利將一片正極、一片負極和一片隔膜堆疊組成 Bi-cell 后，再將多個 Bi-cell 折疊組成一個電池。在正負極片之間 LG 新能源還利用其專有的 SRS（Safety Reinforced Separator）隔膜，該技術是在隔膜上涂覆陶瓷并加熱來增加機械強度，從而防止內部短路，大大提高了電池安全性和性能。

三、鋰離子電池疊片技術路線發展趨勢

疊片技術路線仍處于迭代中：

（1）、切疊一體機成為發展趨勢：目前國內主流技術路線為 Z 字型疊片，切疊一體機能夠較大程度地提升疊片良率，逐漸取代傳統的 Z 字型疊片，切疊一體機將極片模切/激光切、Z字型疊片機、貼膠熱壓機三類機型進行整合，簡化中間工序、減少磕碰，從而提高良率；

（2）、疊片效率不斷提升：疊片受制于效率這一發展瓶頸，目前國內疊片機廠商均注重提升疊片速度，如利元亨高速動力切疊一體機目前最優疊片速度 0.15s/pcs（三工位，即單工位為 0.45s/pcs），正在開發整機0.125s/pcs 的超高速疊片工藝，先導智能切疊一體機最高疊片效率達800PPM（0.075s/pcs），切疊穩定效率為 0.45s/pcs（單工位），疊片效率的提升是取代卷繞工藝的關鍵。