Există trei tipuri principale debaterii litiu-ion(li-ion): celule cilindrice, celule prismatice și celule pungi.În industria EV, cele mai promițătoare dezvoltări se învârt în jurul celulelor cilindrice și prismatice.În timp ce formatul bateriei cilindrice a fost cel mai popular în ultimii ani, mai mulți factori sugerează că celulele prismatice ar putea prelua.

Ce suntCelule prismatice

Acelulă prismaticăeste o celulă a cărei chimie este închisă într-o carcasă rigidă.Forma sa dreptunghiulară permite stivuirea eficientă a mai multor unități într-un modul de baterie.Există două tipuri de celule prismatice: foile de electrozi din interiorul carcasei (anod, separator, catod) sunt fie stivuite, fie laminate și aplatizate.

Pentru același volum, celulele prismatice stivuite pot elibera mai multă energie simultan, oferind performanțe mai bune, în timp ce celulele prismatice aplatizate conțin mai multă energie, oferind mai multă durabilitate.

Celulele prismatice sunt utilizate în principal în sistemele de stocare a energiei și în vehiculele electrice.Dimensiunea lor mai mare îi face candidati proasta pentru dispozitive mai mici, cum ar fi bicicletele electrice și telefoanele mobile.Prin urmare, sunt mai potrivite pentru aplicații consumatoare de energie.

Ce sunt celulele cilindrice

Acelulă cilindricăeste o celulă închisă într-un recipient cilindric rigid.Celulele cilindrice sunt mici și rotunde, ceea ce face posibilă stivuirea lor în dispozitive de toate dimensiunile.Spre deosebire de alte formate de baterii, forma acestora previne umflarea, fenomen nedorit la baterii unde se acumulează gaze în carcasă.

Celulele cilindrice au fost folosite pentru prima dată în laptopuri, care conțineau între trei și nouă celule.Apoi au câștigat popularitate atunci când Tesla le-a folosit în primele sale vehicule electrice (Roadster și Model S), care conțineau între 6.000 și 9.000 de celule.

Celulele cilindrice sunt, de asemenea, folosite în biciclete electrice, dispozitive medicale și sateliți.Ele sunt, de asemenea, esențiale în explorarea spațiului datorită formei lor;alte formate de celule ar fi deformate de presiunea atmosferică.Ultimul Rover trimis pe Marte, de exemplu, funcționează folosind celule cilindrice.Mașinile electrice de curse de înaltă performanță Formula E folosesc exact aceleași celule ca și roverul în baterie.

Principalele diferențe dintre celulele prismatice și cilindrice

Forma nu este singurul lucru care diferențiază celulele prismatice și cilindrice.Alte diferențe importante includ dimensiunea lor, numărul de conexiuni electrice și puterea lor de ieșire.

mărimea

Celulele prismatice sunt mult mai mari decât celulele cilindrice și, prin urmare, conțin mai multă energie per celulă.Pentru a da o idee aproximativă a diferenței, o singură celulă prismatică poate conține aceeași cantitate de energie ca 20 până la 100 de celule cilindrice.Dimensiunea mai mică a celulelor cilindrice înseamnă că pot fi utilizate pentru aplicații care necesită mai puțină energie.Drept urmare, ele sunt utilizate pentru o gamă mai largă de aplicații.

Conexiuni

Deoarece celulele prismatice sunt mai mari decât celulele cilindrice, sunt necesare mai puține celule pentru a obține aceeași cantitate de energie.Aceasta înseamnă că pentru același volum, bateriile care folosesc celule prismatice au mai puține conexiuni electrice care trebuie sudate.Acesta este un avantaj major pentru celulele prismatice, deoarece există mai puține oportunități pentru defecte de fabricație.

Putere

Celulele cilindrice pot stoca mai puțină energie decât celulele prismatice, dar au mai multă putere.Aceasta înseamnă că celulele cilindrice își pot descărca energia mai repede decât celulele prismatice.Motivul este că au mai multe conexiuni pe amperi-oră (Ah).Ca rezultat, celulele cilindrice sunt ideale pentru aplicații de înaltă performanță, în timp ce celulele prismatice sunt ideale pentru a optimiza eficiența energetică.

Exemple de aplicații de înaltă performanță pentru baterii includ mașinile de curse Formula E și elicopterul Ingenuity de pe Marte.Ambele necesită performanțe extreme în medii extreme.

De ce celulele prismatice ar putea prelua

Industria EV evoluează rapid și nu este sigur dacă celulele prismatice sau celulele cilindrice vor predomina.În prezent, celulele cilindrice sunt mai răspândite în industria EV, dar există motive de a crede că celulele prismatice vor câștiga popularitate.

În primul rând, celulele prismatice oferă o oportunitate de a reduce costurile prin reducerea numărului de etape de producție.Formatul lor face posibilă fabricarea de celule mai mari, ceea ce reduce numărul de conexiuni electrice care trebuie curățate și sudate.

Bateriile prismatice sunt, de asemenea, formatul ideal pentru chimia litiu-fosfat de fier (LFP), un amestec de materiale care sunt mai ieftine și mai accesibile.Spre deosebire de alte produse chimice, bateriile LFP folosesc resurse care sunt peste tot pe planetă.Nu necesită materiale rare și scumpe, cum ar fi nichelul și cobaltul, care cresc costul altor tipuri de celule.

Există semnale puternice că celulele prismatice LFP apar.În Asia, producătorii de vehicule electrice folosesc deja baterii LiFePO4, un tip de baterie LFP în format prismatic.Tesla a mai declarat că a început să folosească baterii prismatice fabricate în China pentru versiunile standard ale mașinilor sale.

Chimia LFP are totuși dezavantaje importante.În primul rând, conține mai puțină energie decât alte substanțe chimice utilizate în prezent și, ca atare, nu poate fi folosit pentru vehicule de înaltă performanță precum mașinile electrice de Formula 1.În plus, sistemele de management al bateriei (BMS) prezic cu greu nivelul de încărcare al bateriei.

Puteți viziona acest videoclip pentru a afla mai multe despreLFPchimie și de ce câștigă în popularitate.