Was sind die Eigenschaften von Wickelbatterien?

Bestimmte Batterietypen, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, werden mit einer wicklungsspezifischen Fertigungstechnik hergestellt. Um eine eng gewickelte Spule oder Spirale zu erzeugen, werden die Elektrodenmaterialien – typischerweise eine Anode und eine „Kathode“ – sowie das Separatormaterial gerollt. Die resultierende Struktur dient als Kern der Batteriezelle und wird als Elektrodengelee oder Jelly Roll bezeichnet.

Lithium-Ionen-Batterien haben oft eine Wickel- oder Stapelstruktur, bei der die positiven und negativen Elektroden, der Separator und der Elektrolyt zusammengewickelt sind, um eine kompakte Struktur innerhalb der Batteriezelle zu bilden. Bei einigen Wickelbatterien kann es bei extremen Temperaturen zu Leistungsschwankungen oder -einschränkungen kommen.

Wickelzellenbatterien sind für wiederholte Lade- und Entladezyklen ausgelegt. Die Anzahl der Zyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Leistung erheblich nachlässt, hängt von der spezifischen Chemie und der Qualität der Batterie ab.

Wickelzellen haben eine gewickelte Struktur, bei der die positiven und negativen Elektrodenmaterialien mit einem dazwischen liegenden Separator zusammengerollt sind. Das Wicklungsdesign ermöglicht eine flexible Formgebung der Batterie und eignet sich daher für bestimmte Anwendungen, bei denen Flexibilität erforderlich ist.

Diese Batterien verfügen oft über eine hohe Energiedichte und bieten eine relativ große energiespeichermenge auf kompaktem Raum.

Die meisten Wickelbatterien sind wiederaufladbar und ermöglichen mehrere Lade- und Entladezyklen. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen eine kompakte und leichte Stromquelle benötigt wird, beispielsweise in tragbaren elektronischen Geräten wie Laptops, Kameras und Elektrofahrzeugen.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Batterien können mit nur zwei Polkomponenten und einfachem Punktschweißen gewickelt werden; Jede Batterie benötigt nur zwei Stellen, was die Kontrolle über den Vorgang erleichtert. Andererseits gibt es viel mehr Stapelpolkomponenten als Wicklungen, was die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Schweißung erhöht. Es ist eine Herausforderung, alle Polteile an einer einzigen Lötstelle punktzuschweißen.

Durch Anpassen der Geschwindigkeit, Spannung, relativen Position und anderer Faktoren der Polstücke werden die geschlitzte Kathode, die Anode und der Separator während des gesamten Wickelvorgangs zusammengerollt. Aufgrund der Besonderheiten des Verfahrens dürfen nur normalförmige lithiumbatterien hergestellt werden.

Im Vergleich zu alternativen Produktionstechniken bieten Wickelbatterien insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien eine Reihe von Vorteilen. Zu diesen Vorteilen gehören:

Hohe Energiedichte

Durch das Wickeln können die Elektrodenmaterialien kompakter und effektiver angeordnet werden, was die Energiedichte der Batterie erhöht. Dies liegt daran, dass durch das Wickeln die Oberfläche der Elektrodenmaterialien vergrößert wird und somit die Energie, die zurückgehalten werden kann, steigt.

Verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit

Die Elektrodenmaterialien sind eng gewickelt, was den Innenwiderstand verringert und die elektrische Leistung der Batterie verbessert. Eine längere Batterielebensdauer und eine höhere Effizienz sind das Ergebnis eines geringeren Innenwiderstands, der den Energieverlust während der Entlade- und Ladezyklen verringert.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Erhöhte Vielseitigkeit in der Zellarchitektur

Wenn es um Zellformen und -größen geht, ist das Wickeln vielseitiger als die Stapeltechnik. Diese Anpassungsfähigkeit ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen Platzmangel herrscht, beispielsweise bei tragbaren elektronischen Geräten.

Niedrigerer Brennwert

Die bei der Verbrennung eines Stoffes erzeugte Energiemenge wird im Allgemeinen als Heizwert bezeichnet und manchmal in Bezug auf Energie pro Masseneinheit (z. B. Megajoule pro Kilogramm) ausgedrückt.

Unter diesem Gesichtspunkt sind für eine Produktionslinie zehn Wickelmaschinen erforderlich. Eine Aufwickelvorrichtung unter einer Produktionslinie kostet etwa 30–35 RMB, basierend auf einem Preis von 3–3,5 Millionen RMB/Set. Die Anzahl der Zellen einer Produktionslinie bestimmt, wie viele Stapelmaschinen benötigt werden.

Der Wickelakku hat eine höhere Erfolgsquote und ist einfacher zu schneiden. Für jede Batteriezelle ist es weniger schwierig, die negativen und positiven Elektroden nur einmal durchzuschneiden. Im Gegensatz dazu besteht jede Zelle in einer stapelbaren Schneidbatterie aus Dutzenden kleiner Teile, und jedes kleine Stück hat 4-Zoll-Schnittflächen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass bei stapelbaren Schneidbatterien fehlerhafte Waren entstehen.

Ökologischer und Umweltschutz

Lithium-Ionen-Batterien werden häufig mit Wickeltechnik verbunden, da die Batteriezellen häufig im Stapel- oder Wickelverfahren aufgebaut werden.

Dank der Wickeltechnik können Batteriezellen nun platzsparender und kompakter konstruiert werden. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge, bei denen der Platz knapp ist.

Der Wickelprozess ermöglicht den Aufbau von Batteriezellen unterschiedlicher Größe und Form. Aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit können Batterien in einer Vielzahl von Anwendungen und Formfaktoren eingesetzt werden.

Batteriezellen mit einer besseren Energiedichte können von der Wickeltechnologie profitieren. Dies ist wichtig für Anwendungen, bei denen es darauf ankommt, möglichst viel Energie in einem gegebenen Gewicht oder Volumen zu speichern.

Durch das Wicklungsdesign kann die thermische Leistung der Batterie verbessert werden. Um die Lebensdauer und Stabilität von Lithium-Ionen-Batterien aufrechtzuerhalten, ist eine effektive Wärmeableitung erforderlich. Die Herstellung von Batteriezellen kann durch den Einsatz der Wickeltechnologie rationalisiert werden, was die Produktionskosten senken und die Gesamteffektivität steigern könnte.

Eine angemessene Gestaltung der Wicklungskonfigurationen kann dazu beitragen, die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten. Dabei müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Thermal Runaway-Situationen und Kurzschlüsse zu vermeiden.

Da die Wickeltechnologie eine Skalierbarkeit der Fertigung ermöglicht, ist es möglich, große Mengen an Batterien herzustellen, um den Anforderungen verschiedener Unternehmen gerecht zu werden.

Die Leistung und Langlebigkeit von Wickelbatterien kann durch äußere Bedingungen wie Vibrationen, hohe Temperaturen oder Feuchtigkeit beeinträchtigt werden. Durch Beschädigung der Wickelbatterien oder unsachgemäße Handhabung dieser Batterien können thermisches Durchgehen, Elektrolytaustritt und Brandgefahr wahrscheinlicher werden. Wickelbatterien haben eine komplexe Struktur, die das Recycling erschweren, größere negative Auswirkungen auf die Umwelt haben und die Ressourcenrückgewinnung verringern kann.

Beschränkte Kapazität

Die Wickelbatterie weist einen hohen Innenwiderstand auf, der durch eine Verbesserung des Aufbaus deutlich gesenkt werden kann. Beispielsweise erfordert die gesamte Laschenkonstruktion eine ausgefeiltere Ausrüstung und Qualitätskontrolle, um einen mit der Stapelstruktur vergleichbaren Innenwiderstand zu erreichen.

Ein großer Nachteil von Wickelbatterien sind ihre hohen Kosten. Höhere Produktionskosten sind das Ergebnis der speziellen Maschinen und der genauen Kontrolle, die während des Herstellungsprozesses erforderlich sind, im Gegensatz zu einfacheren Batterieproduktionstechniken wie dem Stapeln. Die Nachfrage nach hochwertigen Komponenten wie robustem Elektrolyt, langlebigem Elektrodenmaterial und starkem Separatormaterial kann die Kosten für das Aufwickeln von Batterien weiter erhöhen. Aus diesem Grund können Wickelbatterien für bestimmte Anwendungen oder preissensible Märkte teurer werden.

Bei der Herstellung hochwertiger Batterien ist der Aufziehmechanismus eine große Hilfe. Batterien haben eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Obwohl das Wickeln eine Vielzahl von Zellformen verarbeiten kann, sind Stapeltechniken für einige Anwendungen oder Formfaktoren möglicherweise anpassungsfähiger.