In den nächsten 2 bis 3 Jahren werden ESS-Batteriezellen weiter auf eine höhere Kapazität aufgerüstet, die Zellkapazität wird voraussichtlich auf mehr als 300 Ah steigen, was höhere Anforderungen an Batterietechnologie, Produktion und Materialien stellen wird.

Diese großen ESS-Batteriezellen sind vorerst prismatische Zellen. Je nach Zellmontageprozess können prismatische Zellen in zwei Kategorien eingeteilt werden: gestapelte Batteriezellen und gewickelte Batteriezellen.

Was ist also der Unterschied zwischen gestapelten Batteriezellen und gewickelten Batteriezellen ? Im Folgenden wird der Laminierungs- und Stapelprozess für Batterieelektroden im Vergleich zum Wickelprozess für Batterieelektroden beschrieben, wobei die Vor- und Nachteile der einzelnen aufgezeigt werden.

Das Batteriewickelverfahren wurde über einen langen Zeitraum entwickelt und hat die folgenden Vorteile.

• Die Industriekette, die den Batteriewickelprozess unterstützt, ist sehr ausgereift und die Investitionskosten sind relativ gering.
• Die Batterieelektroden-Wickeltechnologie ist sehr ausgereift, die Batterieelektroden-Wickelmaschine wurde hochgradig automatisiert und ihre Produktionseffizienz und Ausbeute sind ebenfalls sehr hoch.

Mit zunehmender Zellkapazität und -größe werden die Nachteile des Batteriewickelprozesses immer deutlicher.

• Gewickelte Zellen haben eine Krümmung an den Ecken, was zu einer geringeren Platznutzung als gestapelte Zellen führt, und je größer die Batteriekapazität ist, desto offensichtlicher ist die Platzverschwendung.
• Gewickelte Zellen haben eine Krümmung an den C-Ecken, und die Zelle neigt zu welliger Verformung, was zu einer schlechten Batterieschnittstelle und einer ungleichmäßigen Stromverteilung führt, was den Abfall der Batterielebensdauer beschleunigt.
• Nach dem Biegen der Elektroden der gewickelten Zellen erfährt das Beschichtungsmaterial eine große Biegeverformung, die leicht zu Problemen wie Herabfallen von Pulver und Graten führt, und dies erhöht das Risiko eines internen Kurzschlusses und eines thermischen Durchgehens der Batterie. Da die Zellkapazität und -größe weiter zunehmen, werden die Anforderungen an gewickelte Batteriezellen für die extreme Fertigung von Batterieherstellern schnell steigen, und die Schwierigkeit der Kompatibilität zwischen Batteriezellen mit hoher Kapazität und dem Wickelprozess wird steil zunehmen.

Nachfolgend sind die Merkmale des Laminierungs- und Stapelprozesses für Batterien aufgeführt.

Zunächst einmal die Vorteile.

• Die Anzahl der Batterielaschen in gestapelten Zellen ist doppelt so hoch wie bei gewickelten Zellen. Die Erhöhung der Anzahl der Batterielaschen führt zu einer kürzeren Elektronenübertragungsdistanz, einem um 10% bis 15% geringeren Widerstand im Vergleich zu gewickelten Zellen, einer geringeren Wärmeentwicklung und einer längeren theoretischen Lebensdauer, wodurch die Anforderungen von Massen-ESS für hohe Sicherheit und Ultra-Langzeit erfüllt werden Lebensdauer.
• Stapelzellen haben nicht das Problem von C-Ecken im Prozess der Zellmontage, wodurch der Platz an den Ecken der Batteriehülle voll genutzt und die volumetrische Energiedichte und Massenenergiedichte verbessert werden können.
• Die gestapelte Zelle hat nicht das Problem einer unausgeglichenen inneren Spannung in den C-Ecken, und jede Elektrodenschicht kann während eines langfristigen Zellzyklus eine relativ flache Grenzfläche aufrechterhalten, wodurch Probleme wie eine ungleichmäßige Stromverteilung und eine bessere Kapazitätserhaltung in der Mitte vermieden werden und spätes Zyklusleben.

Für Batteriezellen mit großer Kapazität hat der Batterie-Laminierungs- und Stapelprozess derzeit jedoch einige Nachteile.

• Der Laminierungs- und Stapelprozess für Batterien wurde erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt, die Industriekette ist noch nicht ausgereift genug und die Investitionskosten sind relativ hoch.
• Die Batterieelektroden-Stapeltechnologie ist noch nicht ausgereift genug, die Automatisierung der Batterieelektroden-Stapelmaschine ist relativ gering, und ihre Produktionseffizienz und Ausbeute sind ebenfalls relativ niedrig.

Zusammenfassend haben gestapelte Zellen theoretisch die Vorteile einer höheren volumetrischen Energiedichteobergrenze, einer stabileren inneren Struktur und einer längeren Lebensdauer, was besser zum Produktionsprozess von Batteriezellen mit hoher Kapazität passt, aber es gibt Mängel wie hoch Investitionskosten für Ausrüstung, geringe Ausbeute, unzureichende Effizienz und schwieriger Prozess.

Mit der Reife der Batterielaminierungs- und Stapelprozesstechnologie und der Verbesserung der Effizienz der Batteriestapelmaschine wird erwartet, dass die geringe Effizienz und die hohen Kosten der Stapelbatterietechnologie vollständig gelöst werden und eine Wettbewerbssituation von „Ergänzung und treten mit der Batteriewickelprozesstechnik gegeneinander an.

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