Istnieją trzy główne typybaterie litowo-jonowe(li-ion): ogniwa cylindryczne, ogniwa pryzmatyczne i ogniwa woreczkowe.W branży pojazdów elektrycznych najbardziej obiecujące osiągnięcia dotyczą ogniw cylindrycznych i pryzmatycznych.Choć w ostatnich latach najpopularniejszym formatem akumulatorów był cylindryczny, kilka czynników sugeruje, że pryzmatyczne ogniwa mogą przejąć tę funkcję.

Czym sąKomórki pryzmatyczne

Akomórka pryzmatycznato komórka, której skład chemiczny jest zamknięty w sztywnej obudowie.Jego prostokątny kształt umożliwia efektywne układanie wielu jednostek w module akumulatorowym.Istnieją dwa rodzaje ogniw pryzmatycznych: arkusze elektrod wewnątrz obudowy (anoda, separator, katoda) są albo ułożone w stos, albo zwinięte i spłaszczone.

Przy tej samej objętości ułożone w stos ogniwa pryzmatyczne mogą uwolnić więcej energii na raz, oferując lepszą wydajność, podczas gdy spłaszczone ogniwa pryzmatyczne zawierają więcej energii, oferując większą trwałość.

Ogniwa pryzmatyczne stosowane są głównie w systemach magazynowania energii i pojazdach elektrycznych.Ich większy rozmiar sprawia, że ​​są złymi kandydatami do mniejszych urządzeń, takich jak rowery elektryczne i telefony komórkowe.Dlatego lepiej nadają się do zastosowań energochłonnych.

Co to są komórki cylindryczne

Akomórka cylindrycznajest komórką zamkniętą w sztywnej puszce cylindrycznej.Ogniwa cylindryczne są małe i okrągłe, co umożliwia układanie ich w stosy w urządzeniach dowolnej wielkości.W przeciwieństwie do innych formatów akumulatorów, ich kształt zapobiega pęcznieniu, niepożądanemu zjawisku w akumulatorach, w których w obudowie gromadzą się gazy.

Ogniwa cylindryczne po raz pierwszy zastosowano w laptopach, które zawierały od trzech do dziewięciu ogniw.Zyskały one następnie na popularności, gdy Tesla zastosowała je w swoich pierwszych pojazdach elektrycznych (Roadster i Model S), które zawierały od 6000 do 9000 ogniw.

Ogniwa cylindryczne są również stosowane w rowerach elektrycznych, urządzeniach medycznych i satelitach.Są również niezbędne w eksploracji kosmosu ze względu na swój kształt;inne formaty komórek zostałyby zdeformowane pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.Na przykład ostatni łazik wysłany na Marsa działa w oparciu o cylindryczne ogniwa.Wyczynowe elektryczne samochody wyścigowe Formuły E wykorzystują w akumulatorze dokładnie te same ogniwa, co łazik.

Główne różnice między ogniwami pryzmatycznymi i cylindrycznymi

Kształt nie jest jedyną rzeczą odróżniającą ogniwa pryzmatyczne od cylindrycznych.Inne ważne różnice obejmują ich rozmiar, liczbę połączeń elektrycznych i moc wyjściową.

Rozmiar

Ogniwa pryzmatyczne są znacznie większe niż ogniwa cylindryczne i dlatego zawierają więcej energii na ogniwo.Aby dać przybliżone pojęcie o różnicy, pojedyncze ogniwo pryzmatyczne może zawierać taką samą ilość energii jak 20 do 100 ogniw cylindrycznych.Mniejszy rozmiar ogniw cylindrycznych oznacza, że ​​można je stosować do zastosowań wymagających mniejszej mocy.Dzięki temu znajdują one szersze zastosowanie.

Znajomości

Ponieważ ogniwa pryzmatyczne są większe niż ogniwa cylindryczne, potrzeba mniej ogniw, aby uzyskać tę samą ilość energii.Oznacza to, że przy tej samej objętości akumulatory wykorzystujące ogniwa pryzmatyczne mają mniej połączeń elektrycznych, które wymagają spawania.Jest to główna zaleta ogniw pryzmatycznych, ponieważ istnieje mniej możliwości wystąpienia wad produkcyjnych.

Moc

Ogniwa cylindryczne mogą przechowywać mniej energii niż ogniwa pryzmatyczne, ale mają większą moc.Oznacza to, że ogniwa cylindryczne mogą rozładowywać swoją energię szybciej niż ogniwa pryzmatyczne.Powodem jest to, że mają więcej połączeń na amperogodzinę (Ah).W rezultacie ogniwa cylindryczne idealnie nadają się do zastosowań o wysokiej wydajności, podczas gdy ogniwa pryzmatyczne idealnie nadają się do optymalizacji efektywności energetycznej.

Przykładami zastosowań akumulatorów o wysokiej wydajności są samochody wyścigowe Formuły E i helikopter Ingenuity na Marsie.Obydwa wymagają ekstremalnych osiągów w ekstremalnych warunkach.

Dlaczego komórki pryzmatyczne mogą przejmować kontrolę

Branża pojazdów elektrycznych ewoluuje szybko i nie jest pewne, czy zwyciężyć będą ogniwa pryzmatyczne, czy cylindryczne.Obecnie ogniwa cylindryczne są bardziej rozpowszechnione w branży pojazdów elektrycznych, ale istnieją powody, aby sądzić, że ogniwa pryzmatyczne będą zyskiwać na popularności.

Po pierwsze, ogniwa pryzmatyczne dają możliwość obniżenia kosztów poprzez zmniejszenie liczby etapów produkcyjnych.Ich format umożliwia produkcję większych ogniw, co zmniejsza liczbę połączeń elektrycznych wymagających czyszczenia i spawania.

Baterie pryzmatyczne są również idealnym formatem dla chemii fosforanu litowo-żelazowego (LFP), czyli mieszanki materiałów, które są tańsze i bardziej dostępne.W przeciwieństwie do innych substancji chemicznych, akumulatory LFP korzystają z zasobów dostępnych wszędzie na naszej planecie.Nie wymagają rzadkich i drogich materiałów, takich jak nikiel i kobalt, które podnoszą cenę innych typów ogniw.

Istnieją mocne sygnały, że pojawiają się komórki pryzmatyczne LFP.W Azji producenci pojazdów elektrycznych stosują już akumulatory LiFePO4, rodzaj akumulatora LFP w formacie pryzmatycznym.Tesla oświadczyła również, że zaczęła stosować akumulatory pryzmatyczne produkowane w Chinach w standardowych wersjach swoich samochodów.

Chemia LFP ma jednak istotne wady.Po pierwsze, zawiera mniej energii niż inne obecnie stosowane chemikalia i jako taki nie może być stosowany w pojazdach o wysokich osiągach, takich jak samochody elektryczne Formuły 1.Ponadto systemom zarządzania baterią (BMS) trudno jest przewidzieć poziom naładowania baterii.

Możesz obejrzeć ten film, aby dowiedzieć się więcej na tematLFPchemia i dlaczego zyskuje na popularności.