Obstajajo tri glavne vrstelitij-ionske baterije(li-ion): cilindrične celice, prizmatične celice in vrečkaste celice.V industriji električnih vozil se najbolj obetaven razvoj vrti okoli cilindričnih in prizmatičnih celic.Medtem ko je bil cilindrični format baterije v zadnjih letih najbolj priljubljen, več dejavnikov kaže, da bi lahko prizmatične celice prevzele prednost.

Kaj soPrizmatične celice

Aprizmatična celicaje celica, katere kemija je zaprta v togo ohišje.Njegova pravokotna oblika omogoča učinkovito zlaganje več enot v baterijski modul.Obstajata dve vrsti prizmatičnih celic: plošče elektrod znotraj ohišja (anoda, separator, katoda) so bodisi zložene bodisi zvite in sploščene.

Za enako prostornino lahko zložene prizmatične celice sprostijo več energije naenkrat, kar nudi boljšo zmogljivost, medtem ko sploščene prizmatične celice vsebujejo več energije, kar nudi večjo vzdržljivost.

Prizmatične celice se uporabljajo predvsem v sistemih za shranjevanje energije in električnih vozilih.Zaradi večje velikosti so slabi kandidati za manjše naprave, kot so e-kolesa in mobilni telefoni.Zato so bolj primerni za energetsko intenzivne aplikacije.

Kaj so cilindrične celice

Acilindrična celicaje celica, zaprta v togo cilindrično pločevinko.Cilindrične celice so majhne in okrogle, kar omogoča zlaganje v naprave vseh velikosti.Za razliko od drugih formatov baterij njihova oblika preprečuje nabrekanje, nezaželen pojav pri baterijah, kjer se plini kopičijo v ohišju.

Cilindrične celice so bile najprej uporabljene v prenosnih računalnikih, ki so vsebovale od tri do devet celic.Nato so pridobili na priljubljenosti, ko jih je Tesla uporabil v svojih prvih električnih vozilih (Roadster in Model S), ki so vsebovala med 6.000 in 9.000 celicami.

Cilindrične celice se uporabljajo tudi v e-kolesih, medicinskih napravah in satelitih.Zaradi svoje oblike so nujni tudi pri raziskovanju vesolja;drugi formati celic bi bili deformirani zaradi atmosferskega tlaka.Zadnji rover, poslan na Mars, na primer deluje z uporabo cilindričnih celic.Visokozmogljivi električni dirkalni avtomobili Formule E uporabljajo popolnoma enake celice kot rover v svoji bateriji.

Glavne razlike med prizmatičnimi in cilindričnimi celicami

Oblika ni edina stvar, ki razlikuje prizmatične in cilindrične celice.Druge pomembne razlike vključujejo njihovo velikost, število električnih priključkov in izhodno moč.

Velikost

Prizmatične celice so veliko večje od cilindričnih celic in zato vsebujejo več energije na celico.Za grobo predstavo o razliki lahko ena sama prizmatična celica vsebuje enako količino energije kot 20 do 100 cilindričnih celic.Manjša velikost cilindričnih celic pomeni, da jih je mogoče uporabiti za aplikacije, ki zahtevajo manj energije.Posledično se uporabljajo za širši spekter aplikacij.

Povezave

Ker so prizmatične celice večje od cilindričnih celic, je za doseganje enake količine energije potrebnih manj celic.To pomeni, da imajo pri enaki prostornini baterije, ki uporabljajo prizmatične celice, manj električnih povezav, ki jih je treba zvariti.To je velika prednost za prizmatične celice, ker je manj možnosti za proizvodne napake.

Moč

Cilindrične celice lahko shranijo manj energije kot prizmatične celice, vendar imajo več moči.To pomeni, da lahko cilindrične celice hitreje odvajajo svojo energijo kot prizmatične celice.Razlog je v tem, da imajo več povezav na amp-uro (Ah).Posledično so cilindrične celice idealne za visoko zmogljive aplikacije, medtem ko so prizmatične celice idealne za optimizacijo energetske učinkovitosti.

Primeri visokozmogljivih baterijskih aplikacij vključujejo dirkalnike formule E in helikopter Ingenuity na Marsu.Oba zahtevata ekstremne zmogljivosti v ekstremnih okoljih.

Zakaj bi lahko prevzele prizmatične celice

Industrija električnih vozil se hitro razvija in ni gotovo, ali bodo prevladale prizmatične ali cilindrične celice.Trenutno so cilindrične celice bolj razširjene v industriji električnih vozil, vendar obstajajo razlogi za domnevo, da bodo prizmatične celice pridobile na priljubljenosti.

Prvič, prizmatične celice ponujajo priložnost za znižanje stroškov z zmanjšanjem števila proizvodnih korakov.Njihov format omogoča izdelavo večjih celic, kar zmanjšuje število električnih priključkov, ki jih je treba čistiti in variti.

Prizmatične baterije so tudi idealen format za kemijo litij-železov fosfat (LFP), mešanico materialov, ki so cenejši in bolj dostopni.V nasprotju z drugimi kemikalijami LFP baterije uporabljajo vire, ki so povsod na planetu.Ne potrebujejo redkih in dragih materialov, kot sta nikelj in kobalt, ki povečujejo stroške drugih vrst celic.

Obstajajo močni signali, da se pojavljajo prizmatične celice LFP.V Aziji proizvajalci električnih vozil že uporabljajo baterije LiFePO4, vrsto baterije LFP v prizmatičnem formatu.Tesla je tudi izjavila, da je začela uporabljati prizmatične baterije, proizvedene na Kitajskem, za standardne različice svojih avtomobilov.

Vendar ima kemija LFP pomembne slabosti.Prvič, vsebuje manj energije kot druge kemikalije, ki so trenutno v uporabi, in ga kot takega ni mogoče uporabiti za visokozmogljiva vozila, kot so električni avtomobili formule 1.Poleg tega imajo sistemi za upravljanje baterije (BMS) težko napovedati raven napolnjenosti baterije.

Če želite izvedeti več o tem, si lahko ogledate ta videoLFPkemija in zakaj postaja vse bolj priljubljena.