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進化するリチウムイオン電池製造の世界では、内部アセンブリ方式が重要な差別化要因となっています。カスタム形状の電池メーカーである私たちは、リチウムイオン電池の製造において、内部組み立て方式がいかに重要な差別化要因となっているかを目の当たりにしてきました。 積層工程 そして伝統的な ワインディング・プロセス は、性能、信頼性、製造性に大きな違いをもたらす可能性がある。.
この記事では、次のことを深く掘り下げていく。 パウチ電池で巻取り式より積層式の方が優れている理由 エネルギー密度、内部構造の安定性、熱管理、安全性、そしてこれらの利点がどのようにカスタム・バッテリーの成功につながるかをカバーする。.
パウチ・バッテリーとは？
A パウチ電池 は、硬い金属缶の代わりにフレキシブルなラミネート・アルミポリマー・フィルムを使用したリチウムイオン・セル・フォーマットである。高いパッケージング効率（90～95 %）とフレキシブルなフォームファクターを提供する。パウチセルは、その軽量で適応性のある形状と高性能により、ロボット、ドローン、カスタムウェアラブル、e-モビリティ・プラットフォームでますます使用されるようになっている。.
スタッキング・プロセスとは？
について 積層工程 - 別名 ラミネート または Zスタッキング - は セル組立方法 リチウムイオン電池の製造に使用される。 袋の細胞 そして 角柱セル.
電極シートをらせん状に巻く代わりに（巻線プロセスのように）、積み重ねる。 カットとレイヤー 電極とセパレーターを フラットな多層構造.
ワインディング・プロセスとは？
について ワインディング・プロセス は、リチウムイオン電池セルを組み立てるための最も伝統的で広く使われている方法のひとつである。このプロセスでは 電極シート - 長い 陽極, セパレータそして カソード - は らせん状に巻く, と呼ばれることもある。 “「ゼリーロール” 構造を持つ。このテクニックは 円柱セル (18650や21700のような)しかし、それはまた、いくつかの応用でもある。 角柱 そして 袋の細胞 大量生産、低コスト生産が要求される場合。.
スタッキング・プロセスとワインディング・プロセスの特徴
| 特徴 | スタッキング・プロセス | ワインディング・プロセス |
|---|---|---|
| 構造タイプ | 電極とセパレーターの平らな層状のスタック | 連続電極とセパレータのスパイラルロール |
| 形状適合性 | フラット、薄型、カーブ、カスタム形状に対応 | 限定的 - 主に円筒形または長方形のセルに適しています。 |
| エネルギー密度 | より高い（空のコーナーがなく、より良い材料の使用） | カーブしたエッジと巻き上げの隙間のため、わずかに低い |
| 電極アライメント | 正確に配列された層、均一な厚み | 内側と外側の不均一な応力とコーティングの変形リスク |
| 熱管理 | 優れている - 熱が平らな層に均一に広がる | 中程度 - インナーレイヤーがより多くの熱を閉じ込める可能性がある |
| 電気抵抗 | 下 - 複数の並列タブと短い電流経路 | より高い - スパイラル状のより長い電流経路 |
| サイクル中の機械的ストレス | 均一な伸縮、より長いサイクル寿命 | 不均一な応力分布、変形の可能性 |
| 安全性と信頼性 | 高い - バリ、変形、ショートのリスクが少ない | 中程度 - 曲げ箇所はセパレーターコーティングを損傷する可能性がある。 |
| 製造の複雑さ | より高い - 精密な切断機と積層機が必要 | より低く - 大量生産のためのシンプルで迅速なプロセス |
| 生産スピードとコスト | より低速でコスト高、高性能セルに最適 | より速く、より安く、大量生産に最適 |
| カスタマイズの柔軟性 | 優れている - 不規則なデザインや薄いポーチに最適 | 制限 - ロール形状による制約 |
| アプリケーション | ハイエンドのパウチセルまたはプリズムセル（ドローン、ロボット、ウェアラブル） | 円筒形セル（18650、21700）、EV、e-bike、電動工具 |
パウチ・バッテリー用スタッキング・ビート・ワインディングはなぜ必要か？
より高いエネルギー密度とスペース利用
積み重ねられたコアの平らな形状は、パウチフォーマットの内部空間をより効率的に使用することができます。巻き取り式では、ロールの角にカーブしたエッジと未使用の容積が残り、容積容量が減少します。.
強化された内部構造の安定性
巻回型セルでは、充放電サイクル中にロールの内層と外層が異なる膨張と収縮を受ける。この不均一な応力は、変形、界面の劣化、寿命の低下につながります。対照的に、積層型セルはより均一な層形状を持ち、その結果、より優れた厚み制御、バルジングの低減、サイクル寿命の向上をもたらします。.
優れた熱的・電気的性能
積層セルは、複数のタブ（接続）を並列に並べることができ、内部抵抗と発熱を低減します。また、フラット・スタック・フォーマットでは熱管理が容易で、熱はより均等に分散され、湾曲形状の巻線コアと比較してホットスポットのリスクが低減されます。.
安全性と長期信頼性
スタックドセルにタイトベンドやラップコーナーがないため、コーティングの変形、セパレーターの損傷、バリの形成、それに続く内部短絡のリスクが低減されます。長寿命（ロボット、ドローン、産業用）や厳しい安全性が要求される用途では、このような構造上の利点が重要になります。.
製造における考慮事項とトレードオフ
スタッキングは多くのパフォーマンス上の利点をもたらすが、そのプロセスには課題もある。.
製造の複雑さと歩留まり
スタッキングには、正確な切断、アライメント、多層スタッキング、そして単純な巻線よりも多くのタブ溶接が必要になることが多い。これらは工程を複雑にし、コストを高め、歩留まりを低下させる。対照的に、巻線は成熟し、効率的で、標準的なフォーマットでは低コストです。.
生産効率とコスト
スタッキングマシンはより複雑で低速であるため、単位スループットは低く、設備コストは高くなる可能性がある。このため、パフォーマンスやフォームファクターが要求される場合には、スタッキングが好まれることが多い。.
カスタムまたは独自のフォームファクターへの適合性
スタッキングは電極形状やセル形状の自由度が高く、ロボットやドローン、航空宇宙部品に必要な薄型、曲面、不規則な形状のカスタムパウチセル電池の設計に最適です。巻取り式は、ロール形状の制約を受ける。.
ランダズルがカスタムパウチセルソリューションにスタッキングを選ぶ理由
ランダズルの専門分野 カスタムパウチ電池 製造（カーブドパウチ、高エネルギー密度、低温バリエーションを含む）は、医療機器やウェアラブルの用途に適しています。スタッキング技術の採用は、性能、柔軟性、品質に対する当社のコミットメントと一致しています。.
- より高い体積エネルギー密度:スタッキングを使用することで、カスタムパウチへの活物質充填を最大化し、コンパクトな容積でより長いランタイムを可能にします。.
- 設計の柔軟性:当社の積層プロセスは、ウェアラブル用の薄い曲面バッテリーや農業用ドローン用のコンパクトなモジュールなど、特注の形状やサイズに対応しています。.
- 信頼性の向上:平坦な積層コアは、応力点が少なく、内部変形の可能性が少ないことを意味し、ハイサイクル、高信頼性デバイスには不可欠です。.
- オーダーメイド製造:スタッキングには、より高度な設備とプロセス制御が必要ですが、当社の施設はこれらの需要に対応できる設備を完備しており、カスタムソリューションのリーダーとなっています。.
結論
要約すると、カスタムで高性能なアプリケーション、特にフォームファクター、ランタイム、信頼性、熱的・構造的性能が重要なアプリケーション向けにパウチセル・バッテリーを設計する場合、積層プロセスは従来の巻取り方式よりも優れています。より高いエネルギー密度、より優れた内部一貫性、優れた熱的・電気的性能、より大きな形状の柔軟性により、スタックド・パウチ・セルは説得力のある利点を提供します。.
LanDazzleでは、カスタマイズされたスタッキングベースのパウチセルバッテリーソリューションを提供することで、エンジニアや製品設計者は要求の厳しい仕様を現実にすることができます。信頼できるリチウムイオン電池のパートナーをお探しでしたら、スタッキング技術に基づいたカスタムメイドのパウチ電池ソリューションを提供する弊社にご連絡ください。.
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