从21700到4680,圆柱电池极片切割技术的核心拐点是从传统机械模切转向激光图案化,其中4680电池采用的Tabless(无极耳)设计通过激光图案化将电子运动路径缩短了50毫米,是这一演进中的关键突破。

在21700等早期圆柱电池中,极片切割主要依赖机械模切,使用五金刀具物理裁切,存在模具需定期更换(约3个月一次)、生产效率较低等痛点。随着电池容量增大,传统极耳焊点电阻高、电子路径长的问题愈发突出,4680电池通过激光图案化在电池箔内部创造出“棚状螺旋”图案,实现了Tabless设计,使电子路径缩短50毫米(4680电池长度仅250毫米),显著降低功率损耗。这一工艺对激光机器的速度和精度提出了更高要求。

工艺演进与设备升级

从21700到4680,极片切割经历了三个阶段:

  • 机械模切阶段:采用五金刀具,对涂覆区影响小、精度较好,但维护成本高、效率低。
  • 极耳激光切割阶段:在卷绕环节逐渐替代机械模切,效率高、维护成本低,但热影响区、金属烟遗留问题较突出。
  • 4680 Tabless激光图案化阶段:在电池箔内部进行激光图案化,创造电子流动的“棚状螺旋”结构,同时减少焊接流程(如将防爆阀盖帽合在一起焊接),降低二次回流焊和虚焊概率。

关键设备与市场格局

4680电池对前段涂布和中段激光焊接提出了更高要求。涂布方面需采用间歇涂布,在涂布时留下不固定的空白区域,对涂布机一致性要求更高。激光设备分为两类:一是用于电池箔内部图案化的高精度激光切割机,在PACK层面由海目星供应,价值量约1000万元每GWh;二是用于结构件焊接的设备,目前合作厂商尚未确定,大族、联赢、逸飞等均有参与机会。

常见问题

为什么4680电池需要激光图案化而非传统模切?

传统模切依赖物理刀具,无法在电池箔内部实现复杂的“棚状螺旋”图案。激光图案化能以高精度在箔材上加工出特定结构,使电子路径缩短50毫米,这是Tabless工艺实现的关键。

激光图案化设备相比传统模切有哪些优势?

激光图案化几乎无维护成本、生产效率高,能适应间歇涂布留下的不固定空白区域。但其采购成本较高,且对不同材料的热影响需充分验证。

未来全固态电池对激光加工的需求会如何变化?

全固态电池的极片材料与传统液态电池差异较大,激光加工需重新验证对不同固态电解质和电极材料的兼容性。目前官方尚未公布具体技术路线,建议关注后续第三方实测数据。

延伸阅读